某高填方段滑坡處治措施

錢文斐

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

某城市快速路工程位于西南某省，為當地基礎設施建設重點項目。此工程中存在一處高填方路段，填方高度約10～47 m，填方處地形地貌情況為：沖溝剝蝕地貌，地形坡向為310°，坡度為20°～40°。該填方區第四系（Q4）覆蓋層為含碎石的殘坡積土和填土。下伏基巖為強風化～中風化白云巖。填方區下方約150 m處為生活小區,邊坡安全等級為一級。

原設計中最高填方處采用三級放坡，坡率均為1∶1.5，坡腳處采用抗滑樁板墻進行收腳?；靥钍┕r正值雨季，根據現場在樁板墻墻頂布置的位移觀測點，一場暴雨過后，部分樁頂位移發生了較大變形，由現場監測數據反映出：樁頂最大變形速率達到1 cm/h，而且有變形速率增大的趨勢。如不采取措施，樁將最終折斷并將對下方生活小區形成巨大威脅。經各方決定停止一切施工，待找出原因并提出合理的處治措施后方可恢復施工。

2 原因分析

通過對原設計方案進行分析，抗滑樁的強度和剛度均滿足要求。就抗滑樁設計理論而言，樁頂發生如此大的位移，可以推斷樁迎土側承受的下滑力大大超過設計要求。經過現場調查，現場地形較陡，坡度達到20°～40°，一方面由于施工工期緊張，施工方未按要求進行充分夯實，壓實度未達到規范要求，另一方面施工期正值暴雨，雨水下滲，增加了填料的重度，同時降低了填料的綜合內摩擦角。整體填料順地勢下滑，大大增加了抗滑樁板墻所承受的下滑力。經過計算復核，當滑動體底部摩擦系數從0.25～0.4之間變化時，采用傳遞系數法計算剩余下滑力，最不利滑面每延米推力變化趨勢如表1所列。

表1 延米剩余下滑力與滑面摩擦系數關系表

由表1可以看出，延米下滑力隨著摩擦系數的變化，其增加的幅度十分明顯，而填土的摩擦系數與壓實度直接相關，因此可以推斷，壓實度不滿足要求及暴雨增大填料重度且降低滑面摩擦系數是直接導致抗滑樁發生大變形的原因。

3 臨時處治措施

考慮到該工程下方居民小區的安全，如不及時采取應急措施，抗滑樁板墻一旦傾倒，其后大量填方將順著地形一直沖向居民小區，造成嚴重不良影響。經研究,決定先采取臨時搶險措施后進行永久治理方案的研究。臨時搶險措施如下：

“減載反壓”為基本指導思想?！皽p載”即減少樁板墻承受的下滑力，對樁后的填土進行部分清除；“反壓”即提高樁板墻的抗力，用砂袋順著樁高方向碼砌，縱向寬度不小于5 m。同時在樁前至少20 m處，用砂袋堆碼成攔土壩，攔土壩高出地面1.5～2 m，以防止可能的滑落順著地勢沖向居民小區。臨時處治方案見圖1所示。

現場經過采取臨時搶險措施，通過監測數據反映：樁板墻的變形速率大大降低，樁頂位移變化速率由原來的1 cm/h大幅度減至1 mm/h,從而為制定永久處治措施及施工提供了寶貴的時間。

圖1 臨時處治方案簡圖

4 永久處治措施

根據現場抗滑樁板樁頂的位移監測數據顯示，樁頂最大位移接近2 m，理論上推斷混凝土最大裂縫已達到厘米數量級。這說明樁板墻結構受拉區鋼筋已發生塑性變形，雖暫時可提供一定抗力作用，但相對于該工程設計使用年限為100 a，隨著時間的推移，受力鋼筋將逐漸被腐蝕，最終將完全退出受力體系，即最終抗滑樁板墻將完全失去支擋作用。因此永久治理方案中應不再考慮既有抗滑樁作用?；谝陨弦蛩乜紤]，共提出兩種處治方案。

方案一：在不增加用地的前提下，就地在原抗滑支護體系處重新建立抗滑支護體系，即在既有抗滑樁后打設鋼管樁，并向鋼管樁內灌注混凝土形成鋼管混凝土，并在鋼管樁頂用鋼板進行焊接以形成一個整體，并澆注混凝土冠梁。此方案存在以下優點：無需增加用地；但存在以下缺點：鋼管樁需嵌入下覆中風化白云巖層較大深度，以提供足夠的抵抗力。而勘察成果表明：下覆中風化白云巖單軸飽和抗壓強度為36.45 MPa，巖石屬較硬巖,鉆頭鉆進十分困難，可實施性差。

方案二：在增加用地的前提下，在原抗滑支護體系外重新建立抗滑支護體系，即在既有抗滑樁前順地勢進行填方，并采用抗滑擋土墻進行支擋。此方案存在以下優點：可實施性強，且運營中如高填方段存在下滑等災害性前兆便于利用空間進行處置，有利于控制高填方段運營中的長期穩定；但存在以下缺點：需新征用土地。

考慮到該高填方段處于溝谷中，且下方不遠處為居民小區，如運營期間中出現大規模滑動等產生滑塌、泥石流等不良地質現象將對小區造成安全隱患。本著“以人為本、安全第一”的原則出發，經對比分析，最終決定采納方案二為推薦方案。

對于推薦方案，需要確定抗滑擋墻承受的下滑力及擋土墻形式及尺寸。下滑力的確定較簡單，可根據傳遞系數法確定。對于抗滑擋墻形式，通常為以下形式：擋墻墻面坡率通常為1∶0.3～0.5，甚至緩至1∶0.75～1。考慮到該工程中下滑力很大，理論上采用平緩的墻面坡率可大大增加擋墻自身穩定性。但由于所處地勢及基巖面坡度較大，且擋墻墻趾前必須保留一定的襟邊寬度以保證地基的穩定性，如墻面坡率平緩，需則擋墻基礎埋深及墻身高度將大大增加。因此制定方案時考慮采用相對較陡的墻面坡率，為此，對不同坡率的進行了試算以經濟、合理地確定面坡坡率，具體如表2所列。從表2可以看出，坡率在0.25后發生較大變化，且規范中所要求的安全系數不小于1.3，故設計中面坡坡率采用1∶0.25。

表2 面坡坡率與地基土水平向安全系數關系表

但由于下滑力較大，采用抗滑擋土墻圬工量很大。如抗滑擋墻前能提供一定抗力則可抵消部分下滑力，從而可大大減少抗滑擋墻的圬工量。在抗滑擋墻前方進行填方，并且進行夯實處理（見圖2）。這樣可為抗滑擋墻提供一定的被動土壓力，并用護腳墻進行收口。

式中：Ep——墻前被動土壓力；

φ——墻前填土內摩擦角。

圖2 墻前被動土壓力計算簡圖

通過計算分析可知，抗滑擋土墻設計各因素中以地基土水平向抗滑為控制性因素,抗滑擋墻水平向抗滑受力如圖3所示。

抗滑擋墻所受力如下：

水平向總滑力=T

式中：G1、G2、G3——分別為抗滑擋墻、左側土楔、右側土楔每延米重量；

N——抗滑擋墻垂直于基底每延米反力；

F——抗滑擋墻平行于基底每延米摩擦力；

Ep——抗滑擋墻每延米被動土壓力；

T——抗滑擋墻每延米下滑力；

μ——地基土摩擦系數；

α——抗滑擋墻地基與水平向夾角。

圖3 抗滑擋墻受力圖示

筆者曾考慮在墻基處設置凸榫可提供地基土水平抗滑能力，但這一方面需增大基底石方開挖量，另一方面可能在墻基于凸榫交界面處發生滑動錯斷而起不到抗滑作用。因此方案中考慮在抗滑擋墻基礎處布置錨桿，以提高地基土水平抗滑能力，為地基土水平抗滑提供一定的安全儲備（見圖4）。

圖4 永久處治方案簡圖

基于篇幅考慮，本文僅從結構安全的角度對臨時方案及永久治理方案進行探討，其中相應的截、排水措施等未在本文中進行介紹。

5 結語

隨著中國城市化進程的加快，城市的基礎設施正在迅速的完善，特別是在我國西南省市的市政工程建設中，建設項目除具有公路、鐵路工程中所具有的地形、地貌、地質復雜性特點外，而且還具有靠近城市生活區，與居民生活安全休戚相關的特點。因此，筆者建議：

（1）在地形、地勢變化大區域的高填方段，必須重視填料的壓實度，同時需開挖臺階平臺，因為這不僅關系到地基土自身的穩定性，而且可能對附近居民區形成巨大安全隱患。

（2）抗滑擋土墻的結構形式應根據實際情況合理確定。對于地形、地勢較平坦地區，可采用較平緩的面坡坡率以利于抗滑擋墻的穩定；但對于地形、地勢較陡地區，采用較陡的面坡坡率可大大減少基礎埋深，從而大大減少擋墻墻身高度及基底開挖難度。

（3）高填方中必須加強監測，巖土體及支護的監測數據能及時反映其變形及穩定性發展情況，如能及時發現變形異常，則可在第一時間查找原因及制定處治方案，避免不良后果的產生。

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