川西高原公路建設(shè)誘發(fā)滑坡的綜合治理措施研究

馬菖林

（四川高路建設(shè)咨詢有限責(zé)任公司， 四川 成都 610041）

0 引言

公路工程作為一種線性帶狀工程，沿走廊帶穿越各異的地形地質(zhì)單元。為滿足功能要求，山區(qū)公路常不可避免的沿坡腳布設(shè)路線，切割既有邊坡坡腳，從而使原邊坡平衡狀態(tài)被破壞，引起邊坡失穩(wěn)，危及公路安全。

公路工程建設(shè)中對于較大的滑坡災(zāi)害，處理難度大，費用高，常采取改移路線，繞避至滑坡影響范圍以外，對于小型滑坡，常采取工程治理措施進(jìn)行處治，目前滑坡處治中，常用的處治方式有后緣清方卸載，坡腳反壓，抗滑樁，抗滑擋墻，預(yù)應(yīng)力錨索，注漿加固，微型樁加固等。而具體工程常需結(jié)合現(xiàn)場地形地質(zhì)條件，工期，造價，施工難易等尋求綜合處置方案。

1 滑坡概況及發(fā)展趨勢

四川西部高原山區(qū)某一國道在修建過程中切既有山坡坡腳而過，原山坡較高陡，主要由角礫土，碎石土構(gòu)成，堆積物厚約20余米，切坡嚴(yán)重破壞了原邊坡的應(yīng)力平衡，產(chǎn)生裂縫和下滑。該滑坡為崩坡積土層內(nèi)部滑坡，周界較明顯，后緣呈圈椅狀，后緣裂縫垂直錯動變形約 2米，范圍內(nèi)見多級弧形拉裂面。滑坡軸向長度約70m，平均寬度50，平均深度6m左右，總方量2.1萬立方米。滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生后仍有進(jìn)一步的變形跡象，可能牽引后緣山體進(jìn)一步失穩(wěn)下滑，形成更大規(guī)模的災(zāi)害，嚴(yán)重威脅公路工程建設(shè)，。

2 現(xiàn)場地形地質(zhì)條件

滑坡區(qū)域?qū)贅?gòu)造剝蝕侵蝕高山河谷地貌，擬建公路位于河流和斜坡之間，路線展布空間有限。滑坡區(qū)相對高差47m，坡面呈階梯狀，總體坡度約35°，坡腳由于公路開挖造形成2-7m陡坎，開挖面可見明顯滑動剪出跡象。滑坡區(qū)覆蓋層厚度18-20m，滑坡體為第四系角礫土、碎石土，坡腳及溝底為第四系沖積卵石土，下伏三疊系上統(tǒng)雅江組（T3y）板巖。板巖強(qiáng)風(fēng)化巖體完整性差，中風(fēng)化巖體完整較好。工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度。滑坡區(qū)地下水埋藏較深。

3 滑坡處治措施的確定

根據(jù)地勘鉆孔揭示及滑坡的后緣裂縫及前緣剪出口位置，確定滑坡滑動面為沿碎石土內(nèi)部滑動，選取滑坡主滑斷面對該滑坡建模及穩(wěn)定性計算，得出暴雨狀態(tài)下下滑力達(dá)716.21KN，抗滑擋墻難以滿足抗滑要求，而滑坡后緣山坡高陡，清方卸載難以實施且存在牽引后部繼續(xù)發(fā)展的風(fēng)險，因此擬設(shè)置坡腳抗滑樁；由于覆蓋層厚度較大，抗滑樁為保證抗滑效果和減小樁頂位移，只能加大嵌入基巖深度，因此會大幅提高樁長和鋼筋用量，如設(shè)置樁頂錨索減小樁頂位移和樁長，則錨索長度太長，厚層堆積物中成孔質(zhì)量一般且工期緊張，因此需尋求綜合治理方案。

考慮到目前道路中線臨近坡腳，左側(cè)雖臨近河流但仍有一定的空間，因此對目前路線進(jìn)行適當(dāng)像左側(cè)改移，（見圖1）于本段路線增設(shè)一線型“交點”，減小曲線半徑，加大路線與滑坡之間的距離，而后利用路線與坡腳間的空間進(jìn)行反壓坡腳，減小滑坡下滑推力。施工時抗滑樁沿路基邊線布設(shè)，然后進(jìn)行回填施工和樁間掛板施工，最終形成改線+反壓坡腳+樁板墻支護(hù)的工程措施。

圖1 改移路線示意及滑坡主滑斷面

4 反壓后滑坡下滑推力計算

4.1 建立計算模型

該滑坡在天然工況下，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在地震或暴雨工況下穩(wěn)定性還將進(jìn)一步變差，隨時引發(fā)滑動。根據(jù)該滑坡變形特征，采用理正巖土6.5版“復(fù)雜土層滑坡計算”模塊對該滑坡進(jìn)行建模（見圖1）及計算，設(shè)計時考慮反壓坡腳以增強(qiáng)滑坡的穩(wěn)定性，計算時也加以考慮，計算模型如下圖2所示。

圖2 填土反壓后滑坡計算模型

4.2 計算過程

結(jié)合地勘資料和目前滑坡變形現(xiàn)狀反算分析，同時類比參考附近同類型邊坡的實驗參數(shù)，綜合確定滑坡計算參數(shù)如下表1：

表1 滑坡推力計算參數(shù)表

滑坡計算采用通用規(guī)范法，以剩余下滑力為計算目標(biāo)，工況為天然、暴雨、地震三種工況，安全系數(shù)取1.1，安全系數(shù)用于擴(kuò)大自重下滑力(KT模型)，滑體土層按不同土性分為填土，碎石土，角礫土三個分區(qū)，滑面采用已知滑動面。滑體計算簡圖如下圖3所示：

圖3 填土反壓后滑體土性分區(qū)及條分圖

4.3 計算結(jié)果

根據(jù)滑坡的后續(xù)變形趨勢，以從坡腳剪出的滑面為依據(jù)，分別計算天然、暴雨、地震三工況下的滑坡剩余下滑推力，天然工況下滑力341.454kN，暴雨工況下滑力579.362kN，地震工況下滑力408.486kN，因此取滑面K=1.10的暴雨工況為最不利工況，計算抗滑樁后的剩余下滑水平推力為579.362KN，以此下滑力作為樁板墻設(shè)計依據(jù)。

5 樁板墻設(shè)計計算

5.1 樁板墻受力分析的兩種情況及計算模型

反壓填土后抗滑樁受力狀態(tài)，一為暴雨工況下的剩余下滑力，另一種為地震時庫倫土壓力的作用，取最不利情況確定抗滑樁結(jié)構(gòu)配筋。經(jīng)初步試算及樁孔施工條件，采用人工挖孔方樁，樁截面短邊2米，長邊3米（沿滑坡推力方向），樁總長26米，嵌入穩(wěn)定巖土層共14米（嵌入中風(fēng)化板巖5米，土層9米），外露懸臂端12米，樁間距5米，樁外露部分間的單塊擋土板厚0.5米，寬4米，沿樁長方向高1米，樁板墻布置橫斷面圖及計算模型見下圖4、5所示：

圖4 樁板墻布置橫斷面（內(nèi)掛擋土板）

圖5 樁板墻計算模型

5.2 計算參數(shù)及過程

按照相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，確定樁身采用 C30砼，主筋 HRB400鋼筋，箍筋HPB300鋼筋，箍筋間距250mm。采用暴雨工況下的樁后下滑力計算，擋土板采用C30砼，縱筋HRB400鋼筋，填土容重20kN/m3，內(nèi)摩擦角35°，墻背與填土摩擦角20°，地震烈度8度，水平地震系數(shù)取0.2，重要性修正系數(shù)1.0，綜合影響系數(shù)0.25。 根據(jù)地質(zhì)條件，樁底支承條件為鉸接，樁上的推力分布為矩形，采用M法進(jìn)行計算，最后一塊滑面水平，水平推力即剩余下滑力 579.362kN/m，樁內(nèi)力計算中，滑坡推力安全系數(shù)，庫侖土壓力分項系數(shù)取1.35。

5.3 樁板墻計算結(jié)果及結(jié)構(gòu)設(shè)計

利用理正樁板墻模塊計算得出抗滑樁背側(cè)（擋土側(cè)）最大彎矩33721.5kN.m，最大剪力 5530.9kN，樁頂位移 48mm需配縱筋 34448 mm2，擋土板最大土壓力65.1KPa，彎矩814.7 kN.m，需配縱筋5626 mm2；地震時土壓力作用下背側(cè)最大彎矩20091.1kN.m，最大剪力3552.8 kN，樁頂位移為28mm，需配筋面積20251mm2，擋土板最大土壓力90.9KPa，彎矩1112.3kN.m，需配筋7968 mm2。

由上可知抗滑樁在推力作用下受力較大，板在土壓力下承受較大的荷載，因此在滿足樁最大配筋的要求下，適當(dāng)加大板的配筋，最終擋土板實配筋8038.4 mm2；樁結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：樁縱筋采用φ32鋼筋，背側(cè)設(shè)置雙排，每排11束，每束由2φ 32鋼筋組成，外側(cè)一排沿樁長通長設(shè)置，內(nèi)側(cè)一排根據(jù)彎矩計算結(jié)果，在受力較大的截面范圍配置，以各截面實際配筋大于各截面所需配筋控制，面?zhèn)仍O(shè)置一排12束，每束由2φ32鋼筋組成，通長配置，左右兩側(cè)架立筋分別為13φ25，箍筋采用φ16，最終背側(cè)實配縱筋面積35368.96 mm2。抗滑樁鋼筋布置見下圖6

圖6 樁截面配筋圖

5.4 樁側(cè)地基橫向容許承載力驗算

根據(jù)勘測資料，中風(fēng)化板巖單軸抗壓極限強(qiáng)度取為20MPa。當(dāng)?shù)貙訛閹r層時，折減系數(shù)為 0.3，水平方向換算系數(shù)為 0.5，計算得樁側(cè)地基橫向容許承載力為3000KPa。理正計算得滑坡推力作用下嵌巖段樁身最大反力為781.97KPa，樁側(cè)承載力滿足要求。對于樁基埋入的土層段，滑動面以上取回填土暴雨狀態(tài)下γ為20KN/m3，滑動面下填土及卵石土內(nèi)摩擦角φ=25°，C=5KPa。計算得最大橫向容許承載力為489.3KPa。而樁身土層段最大土反力為406.958KPa，滿足要求。

6 其他處治措施

由于滑坡發(fā)生后一直處于變形狀態(tài)，為減小變形、增加土體穩(wěn)定、防止后緣臨空面的垮塌加載惡化滑坡穩(wěn)定性，于該滑坡后緣設(shè)置豎梁錨索；川西高海拔地區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，為避免水土流失及環(huán)保，填土采用粗粒透水性土，樁板墻兩側(cè)接擋墻進(jìn)行填土的收坡；設(shè)置截排水措施，滑坡范圍以粘土封閉裂縫，填土上覆蓋種植土，然后綠化。

經(jīng)上述處治措施后，滑坡處治的立面簡圖如下圖7：

圖7 滑坡處治立面圖

7 結(jié)語

從以上對于該滑坡的分析，可得出如下幾點：

①該滑坡的基本特征為地處川西高原，滑面沿土層內(nèi)部展開，基巖埋藏較深，目前滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，威脅大；公路路線雖具備展線條件，但無法完全繞避該滑坡。

②針對該滑坡設(shè)樁條件較差，下滑力較大但具備一定展線條件等基本特征，確立了先改線，再填土反壓，設(shè)置樁板墻支擋的處治措施。

③計算得出暴雨工況下，滑坡反壓后的剩余下滑推力約579 KN；抗滑樁的受力按下滑推力和地震時土壓力兩種情況考慮，按不利情況分別計算抗滑樁和樁間擋土板的受力，進(jìn)行抗滑樁和擋土板的結(jié)構(gòu)設(shè)計；最終確定抗滑樁長 26m，樁中心距5m，截面2×3m，錨固段長14m，背側(cè)實配縱筋面積35368.96 mm2，擋土板實配筋8038.4 mm2。

④設(shè)置豎梁錨索加強(qiáng)穩(wěn)定性，為保護(hù)生態(tài)，設(shè)置擋墻圍護(hù)填土，最終形成“改線+反壓坡腳+樁板墻支護(hù)+豎梁錨索+擋土墻”的綜合滑坡處治措施。