圓形截面抗滑樁在某滑坡治理中的應(yīng)用

王永成，李文濤，聞芳芳

（浙江省工程物探勘察設(shè)計(jì)院有限公司，浙江 杭州 310005）

在我國(guó)，抗滑樁是目前治理滑坡的主要工程措施之一，廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水利、房建等部門。按截面形狀可分為矩形和圓形，矩形截面鋼筋混凝土挖孔樁因其有效截面慣性矩大，受力性能好而使用最多。然而由于挖孔樁護(hù)壁、通風(fēng)等措施往往容易忽視，施工事故頻發(fā)，部分地區(qū)甚至已從政策層面限制了人工挖孔樁的使用。另外，炸藥使用、爆破施工的限制給硬質(zhì)巖地區(qū)挖孔效率帶來(lái)了較大的阻礙。隨著大直徑機(jī)械成孔技術(shù)的迅速發(fā)展，圓形機(jī)械成孔抗滑樁的使用將越來(lái)越廣泛。

本文以浙江安吉某公路滑坡為例，介紹了圓形截面旋挖抗滑樁的設(shè)計(jì)方法和施工心得，對(duì)今后類似工程施工有一定的參考和指導(dǎo)意義。

1 工程概況

2012年8月，在臺(tái)風(fēng)“?？奔捌鋷?lái)的連續(xù)暴雨后，浙江安吉某K0+778-K0+833段南側(cè)山體前緣發(fā)生了滑坡。滑坡后緣寬約30m，前緣寬約60m，最大高差29m，厚度6.2m～8.1m，主軸方向長(zhǎng)約68m。經(jīng)設(shè)計(jì)分析計(jì)算，采用了圓形截面旋挖抗滑樁，對(duì)滑坡進(jìn)行了有效的治理。

2 滑坡特征

滑坡體為殘坡積層④1含角礫粉質(zhì)黏土、④2含黏性土碎石。其中碎石、角礫粒徑以0.5m～8cm為主，個(gè)別大于10cm，呈棱角狀、次棱角狀，成分為中等風(fēng)化灰?guī)r，表面和內(nèi)部被鐵錳質(zhì)渲染，含量15%～65%不等。粉質(zhì)黏土呈可塑～硬塑狀態(tài)，干或稍濕，土體結(jié)構(gòu)較松散，空隙度較大，中壓縮性，工程力學(xué)性質(zhì)一般，有地表水滲入形成上層滯水。從鉆探施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，這種土體遇水極易軟化崩解，含水量較高時(shí)易垮塌。局部夾④2夾塊石，結(jié)構(gòu)松散，鉆探時(shí)漏水嚴(yán)重。

滑動(dòng)帶為④3含礫黏土，灰黑色，可塑，局部軟塑，含少量礫，粒徑以0.5cm～2cm為主，角礫呈棱角狀、次棱角狀，成分為中等風(fēng)化灰?guī)r，含量5%～25%不等。從野外巖性鑒別和室內(nèi)土工試驗(yàn)來(lái)看，其土體結(jié)構(gòu)松散，空隙度較大（孔隙比可達(dá)1.648），含水量高（可達(dá)56.2），工程力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差。

滑床為⑨3中等風(fēng)化灰?guī)r，形態(tài)中部較緩，上、下部較陡。

3 滑坡形成機(jī)制

巖層因素：山體斜坡上部第四系殘坡積含角礫粉質(zhì)黏土、含黏性土碎石厚度較大，組成物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，滑動(dòng)帶含礫黏土孔隙比大，含水量高，抗剪強(qiáng)度低，長(zhǎng)時(shí)間浸泡下易軟化崩解，發(fā)生破壞形成滑動(dòng)面。

人為因素：道路建設(shè)開挖邊坡坡角較陡，形成臨空面，破壞了坡體的自然平衡條件，為剪切滑動(dòng)提供了可能。另外，由于人工邊坡開采使邊坡巖土體應(yīng)力重新分布，增加了土體的卸荷裂隙和拉張裂隙。

降雨及地下水因素：當(dāng)雨水滲入土層后，不但增大了土的下滑力，而且水的浸潤(rùn)、潛蝕作用可以迅速改變土的性質(zhì)，降低其抗剪強(qiáng)度，起到“潤(rùn)滑劑”的作用。同時(shí)，坡面上形成的拉張裂隙又加劇了地下水的下滲，暴雨時(shí)整個(gè)坡體呈飽和狀態(tài)，容易誘發(fā)滑動(dòng)破壞。

4 地基土物理力學(xué)參數(shù)確定

滑坡剪出口和后緣貫穿裂縫明顯，滑坡周界及滑面比較明確，以K0+810主滑斷面為計(jì)算斷面，取安全系數(shù)0.98，采用傳遞系數(shù)法，對(duì)滑坡進(jìn)行反算，并結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)，取滑動(dòng)面抗剪參數(shù) ：c=10.0kPa，φ=12.5°。

5 滑坡治理方案

設(shè)計(jì)時(shí)考慮坡體自重+暴雨工況，由于勘查時(shí)斜坡地下水位埋深較深，淺表未形成統(tǒng)一的潛水位，但考慮區(qū)內(nèi)易遭臺(tái)風(fēng)暴雨，故按2/3坡體飽水狀態(tài)考慮。安全系數(shù)按1.25考慮，采用傳遞系數(shù)法計(jì)算剩余下滑力，繪制了剩余下滑力和主滑軸線方向距離的關(guān)系圖。

圖1 主滑坡線方向距離

根據(jù)剩余下滑力曲線，綜合地質(zhì)條件，定于滑坡前緣偏上地段設(shè)置抗滑樁。該地段剩余下滑力相對(duì)較小，土層厚度相對(duì)較小，治理較為經(jīng)濟(jì)，施工難度相對(duì)較小。經(jīng)過(guò)計(jì)算，抗滑樁全斷面進(jìn)入中等風(fēng)化灰?guī)r需3m以上，有效樁長(zhǎng)7m～14m。

若采用矩形截面抗滑樁支擋，受力性能固然好，但受施工工藝、機(jī)械的影響，只能進(jìn)行人工挖孔。由于（1）正值雨季，覆蓋層遭水浸泡，含水量大，滑坡仍處于蠕動(dòng)階段，人工挖孔速度慢，抗滑樁護(hù)壁容易受剪破壞；（2）滑坡體以④1含角礫粉質(zhì)黏土、④2含黏性土碎石為主，碎石等粗顆粒含量較高，土體結(jié)構(gòu)松散，空隙度較大，易塌孔；（3）下伏基巖為⑨3中等風(fēng)化灰?guī)r，屬硬質(zhì)巖，單軸飽和抗壓強(qiáng)度＞70MPa，施工區(qū)距離民宅不遠(yuǎn)，嚴(yán)禁爆破，人工開挖入巖難度極大，工期會(huì)很漫長(zhǎng)，同時(shí)會(huì)對(duì)護(hù)壁提出更高的要求；（4）當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)主管部門有明確規(guī)定，盡量淘汰人工挖孔樁施工工藝。

如采用圓形截面抗滑樁進(jìn)行支擋，可以采用機(jī)械成孔。機(jī)械成孔可以采用鉆孔成孔、沖擊成孔或旋挖成孔三種方式。由于旋挖成孔具有不需要泥漿護(hù)壁、污染小且成孔快的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)工期與技術(shù)經(jīng)濟(jì)必選，最終采用旋挖成孔圓形截面抗滑樁。

經(jīng)計(jì)算對(duì)比，最終采用樁徑1.8m，中對(duì)中間距3m，全埋式抗滑樁，坡腳采用漿砌塊石擋土墻。

圖2 坡腳砌塊石擋土墻

利用理正巖土軟件，計(jì)算結(jié)果如下。

表1 抗滑樁內(nèi)力及配筋計(jì)算一覽表

抗滑樁截面配筋見圖3。

6 結(jié)論與不足

（1）圓形截面抗滑樁在滑坡治理工程中使用案例較少，但在基坑工程、地下工程中使用廣泛，現(xiàn)也有不少文獻(xiàn)對(duì)圓形截面抗滑樁的計(jì)算及應(yīng)用范圍進(jìn)行了探討。隨著大直徑機(jī)械成孔技術(shù)的迅速發(fā)展和日益成熟，圓形機(jī)械成孔抗滑樁的使用必將越來(lái)越廣泛。

（2）在地下水位較高、滑坡松散堆積體易塌易滑、下伏基巖硬度大地段采用矩形截面抗滑樁施工難度大，容易延誤工期，發(fā)生安全隱患。宜采用機(jī)械成孔圓形截面抗滑樁對(duì)滑坡進(jìn)行支擋。

（3）由于經(jīng)驗(yàn)較少，本設(shè)計(jì)尚存在以下不足：①采用了均勻配筋，一方面沒有能夠改善圓形抗滑樁的受力性能，另一方面也造成了一定的浪費(fèi)。②設(shè)計(jì)時(shí)坡腳、坡頂都進(jìn)行掛網(wǎng)噴植混生綠化，但后來(lái)因?yàn)橹卫斫?jīng)費(fèi)問(wèn)題，取消了綠化。后經(jīng)暴雨沖刷，坡面有水土流失現(xiàn)象，影響了整體美觀性。

圖3 抗滑樁截面