堆土超載引起的河道邊坡失穩(wěn)分析與治理

尹曉明

（上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200335）

1 概述

某河道位于上海市青浦區(qū)朱家角鎮(zhèn)，根據(jù)河道沿線地形、地貌分布，結(jié)合相關(guān)規(guī)劃，河道按照規(guī)劃規(guī)模整治，設(shè)計(jì)底高程0.00 m，底寬14.4～45.1 m，邊坡1.0∶2.5。河道斷面設(shè)計(jì)為斜坡式復(fù)式斷面，設(shè)計(jì)堤頂高程為4.30 m，河道護(hù)岸等級(jí)為3 級(jí)水工建筑物，堤頂設(shè)計(jì)荷載運(yùn)行期為5 kN/m2，施工期為10 kN/m2，設(shè)計(jì)典型斷面如圖1所示。

工程實(shí)施過程中，河道西岸沿河200 m 堆土造假山段出現(xiàn)滑坡，滑坡岸段長度約50 m 為整體滑坡，涌土超過河道中心線，涌土高度約2 m，堤身變形較大，已經(jīng)超出了規(guī)范允許的范圍。

根據(jù)測(cè)量成果，堆土造假山土方量總計(jì)約69 130 m3，堆土范圍侵占到河道陸域控制線以內(nèi)5～8 m，堆土高度最高處高程約10.2 m，堆土已滑坡測(cè)量斷面如圖2 所示。

圖1 河道設(shè)計(jì)典型斷面圖

圖2 堆土測(cè)量斷面圖（已滑斷面）

2 岸坡滑動(dòng)分析

堆土后，邊界條件發(fā)生變化，涉及河道沿線范圍約200 m，堆土最大高程為10.2 m，荷載過大，遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)荷載，造成岸坡不穩(wěn)，局部出現(xiàn)滑坡，未滑坡岸段也存在滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。選取已滑坡岸段和未滑坡岸段的典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核，河道中的泥面按照設(shè)計(jì)斷面計(jì)算，堤頂陸域控制范圍內(nèi)按卸載至4.30 m 高程計(jì)算，計(jì)算工況分為施工期和運(yùn)行期。

根據(jù)GB50286-2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，該段堤防的抗滑穩(wěn)定性分析采用瑞典圓弧法[1]，應(yīng)用《理正巖土6.5PB4》進(jìn)行計(jì)算。滑坡段土層參數(shù)考慮滑坡破壞影響，土層靈敏度St 按2.0取值[2，3]，具體指標(biāo)見表1，計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表1 土層地質(zhì)指標(biāo)

表2 整體穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算結(jié)果匯總表

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，要求將土方卸載至河道路與控制范圍線位置后，河道邊坡整體穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，已滑坡岸段的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求值，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，需要采取針對(duì)性處理措施。

由于堆土最大高程為10.2 m，沿河分布，且堆土位置處未做任何地基處理，堆載過大是造成河道整體滑坡的主要原因。為保證河道安全穩(wěn)定，根據(jù)復(fù)核計(jì)算成果及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分別對(duì)已滑動(dòng)岸段和未滑動(dòng)岸段進(jìn)行針對(duì)性處理

3 加固處理方案

加固處理原則為確保河道在施工期、運(yùn)行期的安全穩(wěn)定；處理后不影響河道的日常維護(hù)與管理；節(jié)約投資，易于實(shí)施。建議處理方案：

3.1 鄰滑動(dòng)岸段處理方案

根據(jù)實(shí)際測(cè)量成果和穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算成果，并考慮處理方案經(jīng)濟(jì)性，未滑坡岸段主要采用卸載方案。具體為：將陸域控制范圍以外5 m 范圍內(nèi)的土方卸載，5 m 范圍以外的堆土坡度按不陡于1∶3 控制，卸載后的堤頂高程為4.3 m。典型斷面圖如圖3所示，卸載后整體穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算結(jié)果見表2。

圖3 鄰滑動(dòng)岸段處理方案典型斷面圖

表2 鄰滑動(dòng)岸段（斷面3）處理方案整體穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算結(jié)果

3.2 已滑動(dòng)岸段處理方案

同未滑動(dòng)岸段處理方案——卸載方案，其中局部高程可高于4.3 m，卸載后整體穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 已滑動(dòng)岸段（斷面1）處理方案整體穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表3 可知，卸載后滑坡段整體穩(wěn)定仍不滿足規(guī)范要求，在滑坡治理工程中，抗滑樁作為一種支擋抗滑結(jié)構(gòu)物而廣泛應(yīng)用于滑坡及邊坡的穩(wěn)定性治理中[4]，不滿足部分的荷載考慮采用抗滑樁來承擔(dān)。

根據(jù)類似河道工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，受征地、場(chǎng)地、交通等影響，一般采用木樁阻滑樁、水泥攪拌樁、預(yù)制方樁或鉆孔灌注樁提高河道邊坡穩(wěn)定性[5，6]。鑒于木樁耐久性差、水泥攪拌樁樁身抗剪強(qiáng)度低、預(yù)制樁施工產(chǎn)生會(huì)較大震動(dòng)影響，推薦采用灌注樁進(jìn)行加固。根據(jù)計(jì)算結(jié)果單米斷面還需85 kN 的剪力由灌注樁承擔(dān)，設(shè)計(jì)采用灌注樁直徑600 mm，樁長12 m，雙排矩形布置，縱橫向間距3.0 m，樁頂通過800 mm×500 mm 的導(dǎo)梁連接為一體。典型斷面圖如圖4 所示。

圖4 已滑動(dòng)岸段處理方案典型斷面圖

4 結(jié)論

河道整治工程中施工擾動(dòng)、水位降落、棄土堆土等對(duì)邊坡穩(wěn)定不利，該工程岸坡出現(xiàn)滑移的主要原因是岸邊堆載遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)荷載。因此，河道開挖或疏浚工程中，為保證基坑邊坡穩(wěn)定，嚴(yán)禁在設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)的滑裂面范圍內(nèi)堆載。該工程岸坡滑移岸段采用卸荷和鉆孔灌注樁抗滑相結(jié)合的工程措施，有效控制了邊坡的進(jìn)一步滑動(dòng)，保障了邊坡的安全，可為類似河道邊坡抗滑設(shè)計(jì)提供參考。