西部某滑坡的治理及圓形抗滑樁的運用

■龔曉星 陳延偉 舒海明

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴陽 550022）

0 引言

西部某高速公路K11+650～K11+860 段路基，2014年7 月施工單位開挖邊坡過程中，受連續強降雨影響，邊坡后側山體發生整體開裂，形成多條張拉裂縫，坡體產生滑坡。經過補充勘察，針對該邊坡不同段落的地質情況進行穩定性分析，以確定相應防護措施，在保證工程順利運行的同時最大限度節約工程投資，科學運用非均布配筋的圓形抗滑樁對滑坡進行有效支擋。

1 工程概況

1.1 地層巖性

滑坡區上覆地層為第四系殘坡積層（Qel+dl）褐色、褐黃色粉質粘土夾塊石，分布在整個滑坡體上，下伏基巖為二疊系上統吳家坪組（P2w）中厚層狀灰巖、薄～中厚層狀泥質粉砂巖、炭質泥巖及泥巖。

1.2 地質構造

滑坡區位于揚子準地臺黔南臺陷貴定南北向構造變形區東端，據《貴州省區域地質志》[1]、地質調繪結果、鉆探資料綜合分析，附近發育有非活動性區域斷層FX及次生斷層F1，FX斷層傾向南南東（約145°），傾角約50°，為逆斷層，斷層的上盤地層綜合產狀為140°∠52°，斷層的下盤地層綜合產狀為320°∠63°；F1 斷層傾向約350°，傾角約85°，為逆斷層，斷層的上盤地層綜合產狀為320°∠63°，斷層的下盤地層綜合產狀為308°∠55°。受兩斷層影響，場區巖體擠壓變形嚴重，巖體破碎，節理很發育，節理產狀主要有233°∠52°，85～°∠55°兩組，節理間距200～500mm。路線走向基本與地質構造一致，因而局部地段形成順向邊坡，直接影響邊坡穩定。

1.3 地形、地貌

滑坡區位于貴州高原腹地，區內地勢起伏大，地表受構造剝蝕、溶蝕作用強烈，附近海拔899.6～1034.2m，相對高差134.6m，路段穿越滑坡體中下部。路段軸線地表高程在936.18～960.22m 之間，相對高差24.04m。路段區內地表可見基巖出露，植被不發育。為構造剝蝕、溶蝕型低山地貌。

1.4 水文地質

滑坡區地下水類型主要為松散覆蓋層內的孔隙水及強風化巖體內基巖裂隙水、溶蝕裂隙水，松散覆蓋層空隙大、強風化巖石風化節理裂隙、溶蝕裂隙發育，導水性較好，灰巖為含水巖組，據地表調查，滑坡未見泉眼出露，鉆探未測得穩定地下水位，場區地下水埋藏較深。滑坡區地下水主要為大氣降水、地表水補給，地下水整體由西向東排泄，兩岸較高山體向中間低洼地帶徑流。滑坡區為煤系地層區，地下水埋藏較深，無法采集地下水樣，未能進行水樣分析試驗，根據工程類比，場區地下水具有弱腐蝕性。

1.5 原設計及施工情況簡介

邊坡原設計按硬質巖邊坡設計，1∶0.75 放坡，坡面設置錨桿框架防護。開挖便道時發現出露炭質頁巖，進行補充地勘并在第1 級設擋墻支擋，其上按1∶1～1∶2.5的坡比放緩邊坡，坡面采用錨桿框架和拱形骨架防護。2014 年7 月路基開挖成型，因未及時實施坡面防護，炭質頁巖長時間暴露風化，加上受連續強降雨影響，坡體上炭質泥巖發生軟化，后側山體發生整體開裂，第1級坡面明顯鼓出，邊坡整體失穩。

2 滑坡特征

該滑坡沿線路方向210m，滑坡軸線水平長度約130m，滑體厚10～25m，平均厚度約15m，主要為粘土、碎塊石土及破碎巖體；受路基開挖切腳及前期連續大暴雨影響，產生滑動，滑坡面積約1.9 萬㎡，滑坡體積約29.8 萬m3。按《公路工程地質勘察規范》[2]的分類，該滑坡為一中型巖石滑坡。

滑坡范圍及鉆孔布置見圖1。

圖1 滑坡平面圖

3 滑坡形成機理分析

該滑坡屬中型-牽引式-巖質滑坡，滑坡區覆蓋層為粉質粘土，局部含碎石，可～硬塑狀；下伏基巖為二疊系上統吳家坪組（P2w）煤系地層灰巖、炭質泥巖及泥巖等。場區有2 條斷層通過，受斷層影響，巖體破碎，巖石風化較為強烈，場區巖體產狀凌亂，總體以順層為主。該邊坡為順向坡。邊坡前進行施工切腳開挖后，破壞了原坡體的平衡條件，加之近期連續降雨，導致坡體內巖土物理力學指標變差，上部山體在其自重作用下產生滑動，形成滑坡。滑坡體后緣裂縫在較短時間內已基本閉合形成圈椅狀。由于坡體產生滑動，整個滑坡體已與后部山體產生分裂，于后緣形成1～5m 寬的大裂縫，其深度最大達10m。該滑坡正處于慢速滑動狀態。

4 滑坡穩定性分析及下滑力計算

根據補充勘察結果，本次滑坡為一中型巖石滑坡，以順層滑動為主的牽引式滑坡。綜合地質調繪、工程類比、參考《建筑邊坡工程技術規范》[3]以及室內試驗資料和反算結果，得到滑坡區巖土體物理力學指標（表1）。

表1 場地主要巖土層的物理參數

K11+650～+720 段滑動面抗剪強度參數：C=8kPa，φ=15.8°，當K=1.2 時，剩余下滑力N=1100kN。

K11+740～+860 段滑動面抗剪強度參數：c=10kPa、φ=17.7°，當K=1.2 時，剩余下滑力N=2564kN。

5 滑坡治理工程措施

5.1 K11+650～K11+720 段

典型滑坡工程地質橫斷面見圖2。

圖2 K11+650～K11+720 段典型工程地質橫斷面圖

坡體上部已無清方條件，坡體發生變形后立即采取臨時反壓等措施，滑坡下滑力較大，需設置抗滑樁進行支擋，但矩形抗滑樁只能采取人工進行開挖，考慮滑坡正在蠕動變形過程中，在滑坡坡腳腳人工開挖抗滑樁危險性較大，故改用旋挖成孔的圓形抗滑樁進行支擋。考慮圓形樁受力性能較差，故通過加大截面尺寸及減小樁間距來滿足其抗彎抗剪要求。在第1 級平臺設置圓形抗滑樁支擋，樁徑2.2m，樁間距5m，第2、3 級邊坡設置錨索框架梁加固，原擋墻基礎增加凸榫以提高其抗滑移性。防護實施后邊坡安全系數達到1.25，滿足規范要求。

圓形抗滑樁在以往的工程實例中多采用均勻配筋，而本設計中滑坡方向已明確，故采用非均布配筋圓形抗滑樁，相對于均勻配筋更為節約造價，且使得鋼筋受力更為有效。本次設計采用《凝土結構設計規范》[4]中局部均勻配筋的方法，利用巖土理正軟件進行計算，以達到節約鋼筋和充分利用混凝土強度的目的，提高圓形抗滑樁的經濟性。圓形抗滑樁樁徑2.2m,樁間距5m,采用分層M 法進行計算，強風化炭質泥巖、泥質粉砂巖取M為60MN/m3。關于非均布配筋受拉區范圍的取值已有較多的研究，其中陳富堅[5]等人建議受拉區范圍取為120°，舒海明等人受拉區范圍的取值則為180°。本次設計綜合前人研究，受拉區范圍取150°，受壓區90，其他范圍配置構造鋼筋，結果表明該范圍取值是經濟合理的。抗滑樁截面配筋見圖3。

圖3 抗滑樁截面配筋圖

圖中A 區配置50 根直徑28mm 受拉鋼筋，2 根一束，共25 束。B 區配置22 根直徑28mm 受拉鋼筋，2根一束，共11 束。C 區配置10 根構造鋼筋。受壓側配置較多的鋼筋的目的是充分利用受壓區鋼筋的抗壓作用，減小受壓區截面高度，從而可以減少受拉區配筋[6]。

5.2 K11+740～+860 段

典型滑坡工程地質橫斷面見圖4。

圖4 K11+740～+860 段典型工程地質橫斷面圖

下滑力主要由后部下滑段引起，需對滑坡后段清方減載，經反復驗算，清方平臺置于第三級邊坡頂能有效清除下滑段坡體，清方平臺寬15m，其上沿層面按1∶2.8坡比放坡。對滑坡后緣清方后，安全系數取1.2 時[7]，滑坡的剩余下滑力為270kN/m，在第2 級邊坡設置錨索框架進行加固。

6 結語

本次滑坡治理設計針對一段邊坡上不同地質情況分開設計治理方案，并科學地運用非均布配筋的圓形抗滑樁來進行滑坡治理，在有效治理滑坡的同時，最大限度地節約了工程造價，減小了施工周期。在軟質巖中，旋挖鉆成孔速率達到1m/h 以上，大大減短了抗滑樁開挖成孔時間。圓形抗滑樁方案實施后地表監測表明滑坡已趨于穩定，故該方案是可行且有效的。本工程實踐可為類似滑坡治理以及工程搶險提供參考。

[1]貴州省區域地質志[M].北京：地質出版社，1987.

[2]JTG C20-2011，公路工程地質勘察規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[4]GB 50010-2010，凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[5]陳富堅，劉均利，景天虎.圓形和環形截面抗滑樁的非均布配筋計算方法[J].公路交通科技，2006(9)：32-35.

[6]舒海明，王曙光，喻邦江.圓形抗滑樁在某煤系地層滑坡治理中的應用[J].交通科技，2013(2):71-73.

[7]JTG D30-2004，公路路基設計規范[S].北京：人民交通出版社，2004.