多排抗滑樁分級(jí)支擋在長(zhǎng)縱深滑坡治理中的應(yīng)用

鄒瓊燕

(1.湖南省地質(zhì)工程勘察院有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410000； 2.湖南省水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查監(jiān)測(cè)所， 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

華中、華南地區(qū)由于地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，氣候濕潤(rùn)多雨，一直是滑坡等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的地域[1]。近年來(lái)，在“以人為本”的思想理念指導(dǎo)下，各地對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的普查、治理工作的開(kāi)展如火如荼。針對(duì)滑坡的治理，抗滑樁是一種傳統(tǒng)而有效的手段，國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家學(xué)者在這一領(lǐng)域做出了多方面的研究，取得了一系列的成果[2-3]。本文結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了在縱深較大的滑坡治理工作中，采用多排抗滑樁進(jìn)行分段支擋的治理體系，期望能為類(lèi)似滑坡的治理設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

1.1 滑坡概述

湖南株洲某山體在2016年4月底連續(xù)暴雨后發(fā)生了滑坡，坡體變形嚴(yán)重，坡面、坡上道路局部開(kāi)裂，后緣裂縫呈弧形，拉裂寬度達(dá)10～20 cm，局部達(dá)30 cm，可見(jiàn)深度達(dá)1～1.5 m，延伸長(zhǎng)度5～10 m，坡面及側(cè)緣有多道弧形拉裂縫，坡上構(gòu)筑物局部拉裂嚴(yán)重，且拉裂縫有下錯(cuò)現(xiàn)象，下錯(cuò)高度達(dá)0.3～0.6 m，坡底原有擋土墻在滑坡推力作用下失穩(wěn)垮塌。滑坡嚴(yán)重威脅到坡腳村民的生命財(cái)產(chǎn)安全和道路上行人、車(chē)輛的安全。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，該滑坡前緣寬約40 m，中后部寬約37 m，滑坡體縱長(zhǎng)85～90 m，滑坡邊界整體呈倒長(zhǎng)舌形分布，主滑方向?yàn)?21°。根據(jù)地層鉆孔勘察和測(cè)斜數(shù)據(jù)揭露，滑坡體厚度為4～6 m，滑坡體總方量約1.5萬(wàn)m3，屬淺層小型推移式滑坡。

根據(jù)勘察報(bào)告，滑坡體主要由雜填土、坡積土和殘坡積粉質(zhì)黏土組成，巖土擾動(dòng)不明顯，其結(jié)構(gòu)基本保持原狀。滑帶主要發(fā)育于殘坡積粉質(zhì)黏土與全風(fēng)化砂巖、泥灰?guī)r界面。滑帶土呈黃褐或灰褐色，巖土體擾動(dòng)嚴(yán)重，原狀結(jié)構(gòu)已破壞，含水量較大，厚度為0.4～0.7 m。滑床為硬塑狀全風(fēng)化砂巖和全風(fēng)化泥灰?guī)r，下伏基巖為強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖、泥灰?guī)r和灰?guī)r等。滑坡全貌見(jiàn)圖1。

圖1 滑坡全貌

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，滑坡區(qū)位于株洲盆地新華夏系坳陷帶株洲北段安寧塘-羅正壩隆斷帶的龍頭鋪-石峰隆起部位，滑坡區(qū)附近多條北東向斷裂發(fā)育，其中龍頭鋪-群豐斷裂為長(zhǎng)期活動(dòng)斷裂，該活動(dòng)斷裂帶的北段地殼抬升與斷裂活動(dòng)較強(qiáng)烈，徑跡異常強(qiáng)烈，為800～2509脈沖每150 s，滑坡正處于 該斷裂帶附近[4]。下伏基巖為泥盆系（D）砂巖、泥灰?guī)r、石灰?guī)r，受斷層影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較破碎。

1.3 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地位于山坡上，地勢(shì)較高，周邊鄰近無(wú)地表水體，距場(chǎng)地西南約700 m有龍母河通過(guò)，河水面較低，對(duì)滑坡基本無(wú)影響。

場(chǎng)地地下水類(lèi)型主要有松散巖類(lèi)孔隙水和碎屑巖裂隙水兩類(lèi)。

（1）松散巖類(lèi)孔隙水：賦存于填土和斜坡第四系坡積粉質(zhì)黏土中，主要接受大氣降水的補(bǔ)給，水量隨氣候變化較大，旱季水量貧乏，雨季水量充沛，由高向低徑流，在低洼處呈下降泉排泄。該類(lèi)地下水在雨季對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響較大。

（2）碎屑巖裂隙水：主要賦存于泥盆系基巖裂隙中，水量貧乏，主要接受大氣降水的補(bǔ)給，由高向低徑流，徑流途徑為脈狀裂隙，地下水徑流方向受地形地貌、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造的控制，對(duì)滑坡穩(wěn)定性的影響小。

2 滑坡治理設(shè)計(jì)

2.1 滑坡推力計(jì)算

滑坡坡腳分布有民房，坡中有車(chē)道，滑坡嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)安全。鑒于滑坡所處的特殊地理位置和危害的嚴(yán)重程度，滑坡防治工程等級(jí)為II級(jí)。滑坡區(qū)主要在強(qiáng)暴雨條件下發(fā)生滑坡，且滑坡區(qū)地殼相對(duì)穩(wěn)定，地震的可能性小，地震基本烈度為6度。因此，滑坡穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，不考慮地震條件，只按自重和自重+暴雨兩種工況進(jìn)行計(jì)算。

本滑坡沿不同巖土層分界面滑動(dòng)，滑動(dòng)面為折線型，按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定采用傳遞系數(shù)法來(lái)計(jì)算滑坡推力[5]。選擇主滑面作為典型斷面計(jì)算下滑力，計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 典型斷面下滑力計(jì)算簡(jiǎn)圖

滑面抗剪強(qiáng)度參數(shù)的選取合理與否，對(duì)滑坡穩(wěn) 定性計(jì)算起關(guān)鍵作用。因此，滑坡穩(wěn)定性分析中滑面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C、φ值及其它物理力學(xué)指標(biāo)的選取根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、反演分析、工程類(lèi)比及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定，取值見(jiàn)表1，各塊段計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 滑坡參數(shù)取值

表2 剩余下滑力計(jì)算結(jié)果

2.2 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)滑坡典型斷面剩余下滑力計(jì)算結(jié)果，在自重+暴雨工況時(shí)，各塊段剩余下滑力均大于自重工況，因此，選擇自重+暴雨工況的剩余下滑力作為滑坡推力來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

分析各塊段剩余下滑力結(jié)果，發(fā)現(xiàn)E1～E4塊段剩余下滑力呈增加趨勢(shì)，說(shuō)明上述4個(gè)塊段均為下滑段，而E5塊剩余下滑相對(duì)E4減小，說(shuō)明E5塊為阻滑段。按滑坡設(shè)計(jì)的一般原則，應(yīng)該將抗滑構(gòu)件設(shè)置在E5塊段，以充分利用E5段的阻滑作用，最大限度提高經(jīng)濟(jì)效益。

設(shè)計(jì)組在仔細(xì)分析滑坡特性后發(fā)現(xiàn)，該滑坡的滑坡推力主要產(chǎn)生在中上部的E1塊段，雖然后續(xù)塊段下滑力逐漸增加，但增加幅度較小，下滑力整體增長(zhǎng)趨勢(shì)平緩，滑坡整體屬推移式滑坡。由于滑坡體為塑性土體，在壓力下會(huì)發(fā)生擠壓變形，所以，雖然在滑坡前緣即E5塊段處設(shè)置抗滑樁，可以滿(mǎn)足滑坡整體穩(wěn)定的要求，但滑坡中段土體在擠壓作用下仍然可能發(fā)生鼓脹變形，造成坡中道路破壞和坡體鼓脹開(kāi)裂，甚至可能因坡面破壞導(dǎo)致地表雨水下滲，進(jìn)一步增加滑體自重，降低原有滑帶土抗剪指標(biāo)，造成二次滑坡災(zāi)害。

因此，在綜合考慮后，設(shè)計(jì)組最終選擇分級(jí)支擋處理，即在道路外側(cè)的E2塊段末端設(shè)置第一道抗滑樁，樁型采用矩形樁，截面1.4 m×1.8 m，間距為3 m，樁長(zhǎng)15 m，嵌固段地層主要為強(qiáng)-中風(fēng)化巖，用以抵消中上段滑坡推力，控制滑坡中上段變形，保護(hù)坡中道路。在滑坡前緣E5塊段設(shè)置第二道抗滑樁，樁型采用矩形樁，截面1.4 m×1.8 m，間距為3 m，樁長(zhǎng)12 m，嵌固段地層主要為強(qiáng)-中風(fēng)化巖，用以抵消中下段滑坡的滑坡推力，確保下段滑坡安全穩(wěn)定，保護(hù)坡底民房。對(duì)滑坡坡面進(jìn)行修整、裂縫充填、植草復(fù)綠，阻隔地表水下滲通道。對(duì)整個(gè)滑坡區(qū)進(jìn)行有組織截排水設(shè)計(jì)，將坡面匯水集中外排，進(jìn)一步削弱雨水對(duì)滑坡的不利影響。設(shè)計(jì)整體布置見(jiàn)圖3，治理斷面見(jiàn)圖4。

圖3 滑坡治理布置平面

2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算

計(jì)算參數(shù)取值根據(jù)勘察報(bào)告及本地區(qū)同類(lèi)巖土經(jīng)驗(yàn)值，巖土參數(shù)見(jiàn)表3。

設(shè)計(jì)計(jì)算采用理正巖土計(jì)算6.5pb4版抗滑樁設(shè)計(jì)模塊，后排樁處滑坡推力取350 kN，前排樁處滑坡推力取200 kN。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖4 滑坡治理斷面(單位：mm)

表3 巖土參數(shù)取值

圖5 內(nèi)力包絡(luò)曲線

據(jù)計(jì)算結(jié)果，后排樁最大位移為34 mm，前排樁最大位移為14 mm，均在規(guī)范許可范圍之內(nèi)。

3 治理效果

滑坡治理工作于2016年底開(kāi)工，2017年年中主要支擋構(gòu)件完工，2018年初竣工驗(yàn)收完成，竣工至今已經(jīng)歷4個(gè)水文年，目前坡體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，無(wú)繼續(xù)滑坡跡象。根據(jù)第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，支擋結(jié)構(gòu)和坡體、道路的實(shí)際位移均在規(guī)范許可范圍內(nèi)。治理效果表明，在長(zhǎng)縱深滑坡治理工作中，采用多排抗滑樁分級(jí)支擋安全有效，是一種切實(shí)可行的治理方式。

4 結(jié)論

（1）多排抗滑樁分級(jí)支擋體系可以根據(jù)滑坡的下滑力的縱向分布特點(diǎn)，有針對(duì)性地布置抗滑樁，將滑坡下滑力分散至各區(qū)段單獨(dú)支擋，解決了長(zhǎng)縱深滑坡下滑力過(guò)于集中，治理施工難度大的 問(wèn)題。

（2）分級(jí)治理方式將長(zhǎng)縱深滑坡化整為零，避免了因滑坡軸長(zhǎng)過(guò)大，治理完成后坡體可能在蠕變下發(fā)生擠壓變形的問(wèn)題。

（3）本文提出的滑坡治理體系不僅降低了治理施工難度，還提高了滑坡治理后坡體的整體安全性，可以為類(lèi)似長(zhǎng)縱深滑坡的治理設(shè)計(jì)提供參考。