某大型滑坡下滑力分布對(duì)多排樁布設(shè)位置的影響分析

羅大慶，李璐杰，馮 海

(廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

目前，廣西高速公路建設(shè)正處于高速發(fā)展階段，隨著山區(qū)高速公路的不斷增加，公路路線不可避免地經(jīng)過(guò)一些大型滑坡或不穩(wěn)定坡體，邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題也越來(lái)越受到重視，在對(duì)滑坡、不穩(wěn)定坡體進(jìn)行加固處治時(shí)常常選擇抗滑樁作為滑坡防治的主要防護(hù)方案。抗滑樁在處理大型滑坡時(shí)，往往需要雙排樁或多排樁處治，需根據(jù)滑動(dòng)面的影響范圍及下滑力分布情況來(lái)確定采用何種抗滑樁的布置方案。本文結(jié)合新柳南高速公路長(zhǎng)弄屯滑坡治理工程，根據(jù)大型滑坡剩余下滑力分布對(duì)優(yōu)化多排抗滑樁的布置方案進(jìn)行研究分析。

1 滑坡工程案例

1.1 工程概況

長(zhǎng)弄屯滑坡位于柳州市柳南區(qū)境內(nèi)，高速公路以路塹方式從山坡穿過(guò)，路基寬度為26.5 m，中線最大挖深約21.4 m，右側(cè)路塹邊坡最大挖深為24.3 m，原設(shè)計(jì)采用抗滑樁+錨桿格梁進(jìn)行防護(hù)，在高速公路邊坡開(kāi)挖至第二級(jí)時(shí)部分民房及地面出現(xiàn)細(xì)小裂縫，至當(dāng)年雨季時(shí)，滑坡后緣村莊部分房屋及地面裂縫增多，原有裂縫加深加寬，地面沉降，滑坡處于緩慢變形階段。該滑坡特點(diǎn)是后緣有村莊，前緣有高速公路，后緣對(duì)滑動(dòng)位移較為敏感，需考慮對(duì)后緣村莊和前緣高速公路同時(shí)支護(hù)治理。

1.2 滑坡工程地質(zhì)

經(jīng)滑坡勘查報(bào)告結(jié)論可知，長(zhǎng)弄屯滑坡左右長(zhǎng)約280 m，上下長(zhǎng)270 m，滑坡形態(tài)呈圈椅狀，滑體厚度為10～30 m，評(píng)價(jià)厚度為20 m，滑坡方量約120 萬(wàn)m3，屬深層推移式大型滑坡。滑坡巖土體主要為第四系殘坡積黏土層、崩積層塊石、石炭系下統(tǒng)大塘階全風(fēng)化頁(yè)巖和強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖組成，各參數(shù)如表1～2所示。

表1 滑體物理力學(xué)參數(shù)表

2 分析模型與算法

選取該滑坡勘查報(bào)告中的典型地質(zhì)剖面，由地質(zhì)剖面可知滑動(dòng)面屬于折線滑坡面，采用不平衡推力法計(jì)算整個(gè)滑坡剖面的滑坡推力。選取在最不利的暴雨工況下該滑坡發(fā)生整體滑動(dòng)，選用表1、表2里的飽和參數(shù)，根據(jù)滑動(dòng)面的角度及特征，將滑體條塊劃分為9段，剖面條塊劃分圖如圖1所示。

表2 滑帶土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)表

圖1 剖面條塊劃分圖

經(jīng)傳遞系數(shù)法計(jì)算分析各條塊下滑力和抗滑力，求得出整體滑動(dòng)時(shí)滑坡前緣的剩余下滑力為2 345.5 kN/m(見(jiàn)表3)，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

表3 各塊下滑力和抗滑力計(jì)算表

由于滑坡后緣有村莊，前緣有高速公路，考慮兩者皆要處治，需分級(jí)支擋防護(hù)，該滑坡上下長(zhǎng)270 m，屬于間距較大的抗滑排樁，假設(shè)各級(jí)抗滑樁滿足各級(jí)的支擋要求，即后排樁對(duì)其后部的滑坡下滑力進(jìn)行完全支擋，因后排樁前部產(chǎn)生被動(dòng)土壓力需要的位移量很大，而后緣的村莊房屋對(duì)位移較為敏感，容易使后排樁的防護(hù)效果失效，故不考慮樁前抗力。

為了研究不同位置處的滑坡推力分布情況，在滑坡前緣處前排樁位置不改變，選取相對(duì)前排樁每隔15 m處位置分析該處的剩余下滑力及前排樁的剩余下滑力，共選取14種計(jì)算工況，模型如圖2所示。

圖2 計(jì)算模型圖

3 結(jié)果及分析

通過(guò)建立以上模型，計(jì)算后排樁相對(duì)前排樁不同間距位置的剩余下滑力結(jié)果如圖3所示。

圖3 后排不同間距下滑力分布圖

不同間距位置下的滑坡前緣下滑力結(jié)果如表4所示。

表4 不同間距位置下的滑坡前緣下滑力結(jié)果表

通過(guò)對(duì)不同位置的剩余下滑力計(jì)算可知，距前緣75 m處至后緣滑體范圍屬于下滑段，前緣至距前緣75 m處為阻滑段。該滑坡的下滑力主要來(lái)自后緣的下滑力，治理時(shí)可在后緣處重點(diǎn)設(shè)置抗滑樁，前緣只需保證阻滑段不開(kāi)挖卸荷或設(shè)置較后緣抗滑樁結(jié)構(gòu)較小的樁也可保證公路邊坡安全，如圖4所示。

圖4 下滑段與阻滑段分界圖

根據(jù)所計(jì)算的不同位置剩余下滑力可以明確后緣村莊附近的滑坡推力，提供為保護(hù)后緣村莊所需的設(shè)計(jì)參數(shù)，而后進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)本文為優(yōu)化大型滑坡抗滑樁治理的布置方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)分析不同位置的剩余下滑力分布，優(yōu)化分配前后排樁所支擋的滑坡推力，優(yōu)化抗滑樁的布置方案及結(jié)構(gòu)，節(jié)省造價(jià)。

(2)針對(duì)大型滑坡大間距多排抗滑樁布設(shè)，本文計(jì)算只考慮了兩排樁的下滑力分布，亦可推廣至三排樁或多排樁分段獨(dú)立支擋時(shí)的下滑力分布，“化整為零”，達(dá)到可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的治理效果。

(3)本文針對(duì)長(zhǎng)弄屯滑坡后緣有村莊的情況，為保護(hù)村莊安全采取不考慮后排樁的樁前被動(dòng)土壓力的計(jì)算模型，這是一種偏保守的模型。目前，對(duì)于多排樁間距的選擇以及下滑力的分配，其設(shè)計(jì)方法及相關(guān)理論還處于不成熟的階段，主要通過(guò)主觀確定，與實(shí)際有出入。對(duì)于大型滑坡的治理，還需進(jìn)一步研究多排樁各樁承擔(dān)的滑坡推力及樁土之間的共同作用分布規(guī)律。