邵陽縣滑五坡中體教的學治樓理

張文興

（邵陽市水利水電勘測設計院 邵陽市 422000）

1 工程概況

邵陽縣第五中學位于邵陽縣黃亭市鎮，距縣城塘渡口鎮22 km。學校創辦于20世紀50年代初，占地 3.33 hm2（50 畝），建筑面積 7 200 m2，是黃亭市鎮學區普及九年義務教育的骨干學校。由于邵陽縣第五中學的教學樓和學生宿舍樓限于當時校址現狀，從而修建于山腳下，呈“一”字排開，長約150 m。2002年8月16～22日邵陽縣境內普降暴雨，引起教學樓、宿舍樓背后山體滑坡，裂縫長度達170 m，寬（0.5～2）cm，原漿砌石擋土墻嚴重傾斜，直接威脅教學樓、宿舍樓的安全，原居住的68位教師及家屬共225人全部撤出，有家不能歸。且正值開學之時，1 800名學生不能夠進校上課，給社會帶來了嚴重的不穩定因素。為了保證學校的安全，需對教學樓、宿舍樓背后山體進行加固處理，考慮按治理滑坡體所采用的工程措施進行整治設計。

2 地質與地貌

該校址為低山丘陵谷地，斜坡后部為長距離伸展的山腰，坡度平緩，山體雄厚，穩定，再后則是山峰。斜坡前面是谷地，修建有教學樓、宿舍樓等建筑物。斜坡上部建有學生食堂等建筑物。斜坡為土坡，為第四系殘坡積黃色粘土，粉質粘土，質純，較密實，土層深厚，厚度約（8～15）m，無基巖出露。斜坡上生長有菜苗，雜草等，植被不茂盛。下伏基巖為灰巖。

3 滑坡成因分析

根據現場地質測繪了解，產生滑坡的原因主要為：

（1）教學樓、宿舍樓后斜坡為人工開挖的直立陡坡，高度為（7～10）m，斜坡坡度太陡，坡角約 20°～30°，范圍約150 m×15 m，因重力而形成的下滑力較大，人工開挖坡腳為滑坡提供了臨空空間，惡化了邊坡的穩定條件。

（2）學校食堂廢水隨意排放，使得廢水滲入到斜坡土體中，在廢水長期浸泡下土體的力學指標，如內摩擦角和凝聚力均會降低，使土體容易產生剪切破壞。

（3）該斜坡體經過2002年8月16～22號的持續降大雨后，增大了土體的重量，加大了下滑力，降低了土的抗剪強度，從而降低了抗滑力，且斜坡上建有食堂等建筑物，增大了下滑力。

綜合分析上述滑坡原因可知：陡坡上食堂廢水隨意排放使得土體力學指標降低是產生滑坡的內在因素；加上連續降雨、人工開挖坡腳形成的臨空為產生滑坡的外在因素，因而造成嚴重滑坡。從滑坡特征來看，該滑坡屬淺層性牽引滑坡，其深度估計為6～8 m，滑動面不切腳，教學樓及宿舍樓基礎不受滑動面的影響。

4 滑坡治理設計

4.1 設計參數選定

依據現場測繪的滑面地質剖面圖及地形圖，計算確定滑床的深度和傾角。通過地質勘探，探明了滑坡的滑動性質、滑動面的傾角、滑坡的主軸方向并繪制出滑坡的地質剖面圖。考慮影響滑坡穩定的各種因素后，選取計算參數如下：

（1） 滑面摩擦角 φ=5.5°;

（2） 凝聚力c=0.006 MPa;

（3）安全系數K=1.25;

（4） 土體濕重度 γ=20.5 kN/m3。

滑坡體在雨水或庫水的浸泡下，水充滿裂隙，產生滑動，需考慮裂隙水壓力，其安全系數Kc用下面公式計算：

式中h——滑坡鉛直厚度（m）；

l——滑面分段長度（m）；

a——滑面傾角；

yw——水的重度；

0.5ywh——裂隙水壓力；

tgφ——滑面摩擦系數；

c——滑面凝聚力。

4.2 滑坡體推力計算

在進行推力計算時，將滑坡體沿滑動主軸方向取1 m寬的單位土條進行受力分析。根據滑坡體的地質剖面圖，從滑坡體的后沿起，沿著主軸方向，把滑動土體分成8段條塊，分別計算出每條塊的土體重量、滑面長度、滑面與水平面的交角等參數，用推力公式從最上面的一條塊開始計算其下滑力（即推力），把此力作為下一條塊的推力來計算該條塊的下滑力，這樣從上而下依次進行計算，直至最下面的一條塊為止。所用推力公式如下：

式中Ei——第I條塊土體的剩余下滑力（即推力）；

K——安全系數，取K=1.25；

Wi——第i條塊土體的重量；

ai——第i條塊土體滑面與水平面的夾角；

ai-1——第i-1條塊（即上一條塊）土體滑面與水平面的夾角；

f——摩擦系數，取f=tg5.5°=0.096；

c——凝聚力，取c=0.006 MPa；

Ei-1——第i-1條塊（即上一條塊）土體下滑力。

計算推力時分兩種情況：即無擋土墻（即自然狀態下）和設擋土墻，根據推力作擋土墻結構計算。

4.3 治理措施及工程布置

根據推力計算成果，結合現場的地形地貌情況，采取綜合治理的辦法。具體措施包括：減載、支擋、坡面保護等（圖1）。

圖1 滑坡體擋土墻、護坡平面布置圖

（1）減載：在高程304 m以上按1∶1.5坡度削坡，把土運走，以減少土體的重量。

（2）支擋：以推力計算成果看，在坡腳處布置M 7.5漿砌石擋土墻用以支擋剩余滑坡推力，以支擋后沿土坡土體。

（3）坡面保護：擋土墻施工完成后，進行坡面平整碾壓，在高程304.0 m以上采用草皮護坡，以防止雨水沖刷（圖2）。

圖2 滑坡體擋土墻、護坡剖面圖

4.4 擋土墻結構設計

根據地形地質條件以及原漿砌石可拆除利用，本次設計采用M 7.5漿砌石擋土墻。

（1）擋土墻穩定應力計算。

本工程不考慮地震設防，因此，只按正常情況計算。

擋土墻的抗滑穩定安全系數按下式計算：

式中Kc——抗滑穩定安全系數；

ΣG——作用于墻體全部垂直力的總和（kN）；

ΣP——作用于墻體的全部水平力的總和（kN）；

f——底板與地基摩擦系數。

擋土墻的抗傾穩定性按下式計算：

式中K0——抗傾穩定安全系數；

ΣMy——抗傾力矩（kN·m）；

ΣMc——傾覆力矩（kN·m）。

擋土墻基底應力按下式計算：

ΣG——垂直荷載（kN）；

B——單位長擋土墻（m）；e0——垂直荷載作用點與底板中心偏心矩（m）。

（2）細部設計。

a、伸縮縫設計。

擋土墻每隔15 m設一道伸縮縫，縫寬2 cm，縫內嵌瀝青杉板。

b、排水管設計。

擋土墻每隔3 m設一根排水管，排水管出口距墻頂3 m，以1∶5坡比放置；排水管采用Φ50的PVC管，排水管進口處設砂卵石反濾層，以防土粒被帶走。

設計圖見圖3。

圖3 擋土墻結構詳圖

5 工程施工

治理滑坡體的施工程序為：首先對食堂廢水進行改道，在坡面上覆蓋塑料薄膜等，防止坡面積水并滲入滑坡體；接著進行擋土墻的施工；然后開始挖除滑坡體按設計坡度對坡面進行整平、鋪草。

6 結語

該項工程于2002年9月完成并投入運行，結構穩定性達到設計要求。從擋土墻近幾年觀測結果表明，其水平位移和垂直位移均在允許范圍之內，達到了控制土體下滑位移的目的。