穆棱市福祿鄉滑坡防治工程設計

【摘 要】本文以該滑坡的勘察成果為基礎資料，綜合考慮相關影響因素，在確定了工程等級、安全系數和工程布置的前提下，設計了兩套方案：抗滑樁支擋方案(方案一)和回填壓腳方案(方案二)。方案一以抗滑樁為主導，輔以擋土墻、排水溝工程；方案二以地表及豎井排水聯合回填壓腳及擋土墻工程措施。回填壓腳方案以排水、壓腳為主，坡面護砌、水下拋石設計為輔。通過在技術、工程費用、施工條件、治理效果等方面的分析對比，建議優先采用抗滑樁支擋方案。

【關鍵詞】工程等級；安全系數；方案設計；抗滑樁支當；回填壓腳；方案比選

1.工程設計的前置條件

1.1工程等級確定

根據《穆棱市福祿鄉二期地質災害防治工程設計技術要求》，依據滑坡危害對象，危害人數及可能的經濟損失綜合確定地質災害防治等級為Ⅱ級。

1.2安全系數

按《穆棱市福祿鄉二期地質災害防治工程設計技術要求》《建筑地基設計規范》（GB50007－2002）、《防洪標準》（GB50201-94）等有關規定，設計洪水標準為20年一遇，設計水位按穆棱市水庫正常蓄水為175m（吳淞高程）相應的洪水頻率在峽口鎮的回水位。建筑安全等級按Ⅱ級設計。治理工程安全運行50年標準設計。（1）抗滑工程設計標準：在水庫運行靜止水位時荷載組合最小安全系數取1.20；在水庫運行水位降落時荷載組合最小安全系數取1.15。（2）墻式支擋工程設計標準：抗滑安全系數為1.30；抗傾安全系數為1.60。

2.方案設計

2.1抗滑樁支擋方案設計(方案一)

2.1.1抗滑樁設計

（1）結構計算：抗滑樁按抗彎構件進行設計，所受推力按三角形計算，共設計三種樁型，其中A型抗滑樁10根，B型抗滑樁5根，C型抗滑樁11根。①基本參數。A型樁截面3m×3.5m，樁長：h=30m，其中受荷段h1=20m，錨固段h2=10m；B型樁截面2.5m×3m，樁長：h=24-28m，其中1B型樁受荷段h1=19m，錨固段h2=9m；2B型樁受荷段h1=16m，錨固段h2=8m；C型樁截面2.5m×3m，樁長：h=22m，其中1C型樁受荷段h1=15m，錨固段h2=7m；2C型樁受荷段h1=9m，錨固段h2=6m。②抗滑樁剛度判定。根據A型樁、B型樁、C型樁的變形系數β計算，βh2均大于1.0，因此均按彈性樁進行設計；A型樁、B型樁、C型樁底邊界條件：鉸支端。③樁體受力計算。樁體受力計算采用“K”法，推力分布采用三角形模式。抗滑樁內力計算結果如下：A型樁最大剪力：Qmax=-22671.2kN；最大彎矩：Mmax=107019kN·m；最大側應力：σmax=3369.04 kPa；B型樁最大剪力：Qmax=-14985.9kN；最大彎矩：Mmax=79208.14kN·m；最大側應力：σmax=3315.73kPa；C型樁最大剪力：Qmax=-15225.5kN；最大彎矩：Mmax=64015.26kN·m；最大側應力：σmax=3279.97kPa。④錨固段深度判斷。根據技術要求取巖層產狀核算系數KH=0.5，取巖石裂隙及風化的折減系數C=0.3，巖石單軸抗壓強度R=σc=30Mpa，A型樁[σH]=KH×C×R=4500kPa>σmax= 3369.043kPa，B型樁[σH]=KH×C×R=4500kPa>σmax=3315.72kPa，C型樁[σH]=KH×C×R=4500kPa>σmax=3279.97kPa，因此，嵌固段滿足深度要求。（2）配筋計算：①縱筋計算。抗滑樁按受彎構件考慮，鋼筋保護層按100mm計，配3級鋼筋（據GB50010—2002）：A型樁。第一級：用36?準36HRB400鋼筋時，M11=29144.9kN·m；第二級：用36?準36HRB400鋼筋時，M12=29144.9kN·m；第三級：用24?準36HRB400鋼筋時，M13=19801.72kN·m。B型樁。第一級：用36?準36HRB400鋼筋時，M11=29144.9kN·m；第二級：用33?準36HRB400鋼筋時，M12=29144.9kN·m；第三級：用36?準36HRB400鋼筋時，M13=29144.9kN·m。②構造鋼筋。在A型樁、B型樁兩側各采用9-12?準20HRB400鋼筋（構造筋），受壓側采用?準32 HRB400鋼筋（架立筋）。③箍筋配筋。A型樁、B型樁及C型樁樁箍筋采用?準18@120、?準18@250。（3）擋土板：擋土板設置深度按照現狀水位線以下坡角及塌岸預測綜合確定，下置深度為3m-6m。總工作量如下：A型擋土板 延長96m，0.5m×0.35m；B型擋土板 延長140m，0.5m×0.35m；C型擋土板 延長84m，0.5m×0.35m。

2.1.2排水溝工程設計

根據滑坡變形失穩影響因素及滑坡工程地質條件，以“截、排和引導”為原則，布置地表排水工程，截水溝修建在滑體發展邊界外5-10m，在復建公路上部坡度較大地段，以攔截斜坡體地表水的匯集，防止對復建公路的沖刷及向坡體的滲入。排水溝充分利用滑坡兩側自然形成的溝谷，利于地表水的盡快排泄；地表排水工程設計降雨標準20年一遇；最大設計流速3m/s。

2.1.3擋土墻設計

（1）擋土墻設計依據：設計依據為《建筑地基基礎設計規范》（GB5

0007—2002）以及《擋土墻》（04J008）（中國建筑標準設計研究院出版，2004.8.15）；《砌體結構設計規范》（GB50003—2001）等。擋土墻的穩定性分析包括：抗滑驗算與抗傾覆驗算；抗滑驗算安全系數取值為：Ks≥1.3；抗傾覆驗算安全系數取值為:Kt≥1.6。（2）設計工況：取設計工況為最不利工況，按照暴雨工況進行設計，墻前后處于飽水狀態，考慮荷載主要為墻體自重、填土作用于墻背上的土壓力、基底反力和基底摩擦力，土壓力取墻背后主動土壓力和該墻體背后覆蓋層的剩余下滑力兩者中較大值。由于該段坡經穩定性計算Fs=1.63>1.20，處于穩定狀態，無剩余推力，因此擋土墻設計土壓力取墻背后主動土壓力。（3）設計參數：墻后填土的內摩擦角?準=30°；擋土墻墻背與填土之間摩擦角δ=15°；擋土墻基底對地基的摩擦系數μ=0.5。填土天然重度ρ=20KN/m3；填土飽和重度ρ=22KN/m3；漿砌石重度ρ=22.5KN/m3。（4）排水孔設計：擋土墻上設排水孔，根據《室外排水設計規范》（GBJ14—87），沿墻高1m，墻長3m設一個排水孔，排水孔坡降5%。每個排水孔對應的墻后設置卵石堆囊（1m×1m×1m）；擋土墻深入穩定巖層1.00m；擋土墻前墻腳處設置截水溝。

2.2回填壓腳方案設計（方案二）

方案二為地表及豎井排水聯合回填壓腳及擋土墻工程措施。回填壓腳方案以排水、壓腳為主，布置位置黃海高程136-170m，豎井排水平行滑坡軸線布置，布置豎井3個。由于礦務局滑坡體屬土質庫岸中I1類，庫岸特征為上部稍陡下部平緩，在三峽水庫運行后庫岸會再造，通過對滑坡體庫岸塌岸分析，預測庫岸最終再造范圍為91m，庫岸再造強烈。

2.2.1回填壓腳設計

（1）工作布置。針對礦務局滑坡剪出口位置布置回填體，黃海高程129-170m，其中在滑坡體前緣布置堆石棱體壓腳，棱體底部高程129-135m左右，頂部高程為147.6m。棱體以上用碎塊石或粘土分級進行回填壓腳，碎塊石或粘土要求分層回填碾壓。（2）主要特征參數。回填土體設計物理力學參數值：土方回填料的最優含水率為16.8%，最大干密度為1.71g/cm3。施工中控制的最小干密度為1.71g/cm3×90%=1.54g/cm3，合格干密度下的含水率區間為11%-24%。

堆石棱體頂部平臺高程約為147.6m左右，寬3m；內邊坡根據開挖地形而定，初步定為1：1，棱體外邊坡比1：1.75。

2.2.2坡面護砌

為了確保處理后滑坡體的淺表層穩定，在穆棱市福祿鄉水庫蓄水位波動區高程135.0～178.0m間采用干砌石護坡，下設碎石墊層，以上有土石裸露部位采用草皮或三維土工網復合植被護坡。

2.2.3水下拋石設計

為防止沖刷，在堆石棱體前部拋石防沖，拋石料采用抗風化能力強、凍融損失率小于1%的新鮮塊石；塊石尚需滿足抗沖穩定的要求，拋石厚度為1.0m。

2.2.4豎井排水設計

水是滑坡失穩的主要影響因素。地下水充滿滑體滑面時，穩定系數急劇減低，是滑坡常在雨季，尤其是在暴雨、久雨期間發生的主要原因。采用排水、截水方法消除或減輕水對滑坡的危害，是減少滑動力的常用、比較直觀的方式。

沿滑坡軸線平行方向布置3個直徑為2m的排水豎井，豎井間距40-60m，在井內豎向每間隔5m向周圍打輻射樁排水孔，井間底部用直徑為200mm的水平向導引排水連同孔相連并引排至坡外。

2.2.5回填壓腳方案穩定分析

為了確保礦務局滑坡回填壓腳處理后穩定，對處理后滑坡體必須進行穩定性驗算和分析。經過計算表明，河谷為一緩坡形，庫水位上升到175m后，滑體被淹沒1/3-1/2，豎井排水及回填壓腳方案基本滿足滑坡整體穩定，計算穩定安全系數均大于允許安全系數值，1-1剖面由于厚度較大，因此在主軸布置豎井排水。

3.方案比選

方案一為抗滑樁聯合擋土墻及地表排水工程措施；方案二為回填壓腳聯合地表及豎井排水、擋土墻工程措施。

兩方案相比較結果表明，抗滑樁結構受力明確，加固效果可靠，配筋合理，樁身壽命長，樁孔開挖對滑坡穩定性影響較小，并且挖孔樁可充分利用當地人力，物力，施工方便，永久性用地較少。但地下施工安全度較小。

以回填壓腳為主的支擋方案施工簡便，首先需要大量的回填碎塊石料，通過目前對場地區調查分析，就近找到物源已經十分困難，開發新的料場很困難，還易引發新的地質災害，并且碎塊石料在搬運的過程中會產生較大的灰塵及噪音，對庫（河道）產生不良影響。豎井排水造價相對較低，但效果不能保證，地下水平導水管容易堵塞，并且滑體頂部分布有多處民房，不方便多處豎井及水平導水管的施工。另外，庫水位上升到175m以后將會淹沒1/3-1/2的滑體，所以滑坡體內排水效果不大。

4.結束語

筆者通過對兩套較為可行的方案即抗滑樁支擋方案設計(方案一) 和回填壓腳方案(方案二)的綜合比選，認為宜優先采用抗滑樁支擋方案。

進行比選時，充分考慮了技術、經濟、效果、施工難易程度及保證程度等因素，較為客觀地為該滑坡治理施工提供了依據。