舒海明 王曙光 喻邦江

（貴州省交通規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴陽 550001）

西部某高速公路互通區(qū)D匝道為一緩坡挖方路段，自然坡角10°～12°。路基中線最大開挖深度為10.6m，施工完成后，于2011年6月產(chǎn)生大規(guī)?；疲麦w上出現(xiàn)多條張拉裂縫，滑坡后緣多戶村民房屋產(chǎn)生開裂，嚴(yán)重威脅村民的生命財(cái)產(chǎn)安全以及公路的施工安全。經(jīng)過認(rèn)真分析計(jì)算，采用圓形抗滑樁對該滑坡進(jìn)行了有效的支擋。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)位于構(gòu)造旋扭變形區(qū)，場區(qū)未見斷層通過，巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層綜合產(chǎn)狀348°∠42°，巖石節(jié)理發(fā)育，多為張開型節(jié)理，其節(jié)理產(chǎn)狀主要有：75°∠85°，140°∠65°兩組，故該路段區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造較簡單。

1.2 地層巖性

覆蓋層。殘坡積層，含碎石粉質(zhì)黏土：黃色、黑色，可塑，含少量泥質(zhì)粉砂巖碎石，厚8～22.5m。

基巖?；聟^(qū)基巖為二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）泥質(zhì)粉砂巖夾炭質(zhì)泥巖及煤層。按巖體風(fēng)化及巖體破碎程度分為強(qiáng)、中風(fēng)化2層：①強(qiáng)風(fēng)化層，灰黑色，薄～中厚層狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體破碎，巖質(zhì)軟，巖心呈短柱狀、餅狀，少量碎塊狀。厚約2.2～6.0m；②中風(fēng)化層，黑色，薄～中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖質(zhì)較軟，巖心呈柱狀，少量塊狀。煤，黑色，玻璃光澤，取心呈砂狀，少量塊狀。

滑動(dòng)面特征及滑坡物質(zhì)組成。根據(jù)深層位移鉆孔監(jiān)測，滑動(dòng)面位于覆蓋層底層，埋深10.5～22.5m，滑坡體成分為殘坡積層含碎石粉質(zhì)黏土及全風(fēng)化煤層。

1.3 氣象水文

滑坡區(qū)屬珠江流域之北盤江水系，場區(qū)未見常年溪流，由于坡體主要為稻田，在DK0＋140處形成雨源性沖溝，雨季，降水向沖溝徑流、排泄，勘察期間流量Q＝10～15L／s。

場區(qū)地下水主要為第四系松散裂隙孔隙水、和基巖強(qiáng)中風(fēng)化裂隙水，地下水靠大氣降水補(bǔ)給，雨季，降水下滲以坡面流排泄于沖溝，少部分沿中風(fēng)化基巖裂隙向低洼處排泄，中風(fēng)化巖層為隔水層巖組，本次勘察鉆孔ZK4，ZK5發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定地下水水位在高程1 386.18m 處。

1.4 原設(shè)計(jì)和施工情況簡介

由于挖方邊坡不高，原設(shè)計(jì)采用路塹墻及框架錨桿支擋，邊坡開挖后，施工路塹墻時(shí)發(fā)現(xiàn)路塹墻地基承載力較差，故采用加深基礎(chǔ)、加厚墻身的處理方法，但是路塹墻施工完成后，擋墻整體仍向外推移，大部分路塹墻開裂，邊坡失穩(wěn)。

2 滑坡變形特征

滑坡及地質(zhì)鉆孔平面圖見圖1。

由于受開挖路基切腳影響，該路段右側(cè)邊坡開始產(chǎn)生滑動(dòng)，滑動(dòng)坡面土體出現(xiàn)弧形張拉裂縫，裂縫錯(cuò)落分布于坡面耕地上，張拉裂縫最寬約0.3 m，局部沉降0.2m左右，最大沉降1.5m?；抡w下錯(cuò)，形成一個(gè)高約1m的滑坡陡壁?；麦w前緣已到達(dá)路基右側(cè)邊緣處，局部地段隆起高度約0.8m，形成一個(gè)寬約130m的扇狀滑坡體，滑體體積約26.5萬余m3，根據(jù)規(guī)范［1］的分類標(biāo)準(zhǔn)，該滑坡為中型滑坡。

圖1 滑坡平面圖

滑坡發(fā)生至勘探期間，滑坡后緣從開始局部裂縫發(fā)展到現(xiàn)在高達(dá)0.3～0.5m坍塌斷面?；禄顒?dòng)仍在發(fā)展。鉆孔測斜表明，滑坡處于蠕滑動(dòng)階段，若不采取阻滑措施治理，將會發(fā)生更大規(guī)模的滑移。

3 滑坡成因分析

路基下伏基巖為泥質(zhì)粉砂巖及炭質(zhì)泥巖，由于該類巖層為隔水巖組，阻斷了地表降水的排泄通道，故坡體土體常年處于飽和狀態(tài)。鉆探表明，覆蓋層底層與基巖面接觸帶土體為一層厚約0.5 m的黑色全風(fēng)化煤層，此薄弱層因長期飽水軟化所致，其抗剪強(qiáng)度極低，坡體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。

由于施工路基切腳，使右側(cè)坡體臨空面增大，加上6月份正值雨季，降水增加了其上覆土體的重度，降低了土體的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致土體失去平衡而產(chǎn)生下滑，形成覆蓋層牽引式滑坡。

4 滑坡穩(wěn)定性分析及下滑力計(jì)算

根據(jù)本次勘察結(jié)果，該滑坡為覆蓋層牽引式滑坡，下伏基巖穩(wěn)定，但需對路右側(cè)邊坡段進(jìn)行加固處理，確保路基和邊坡穩(wěn)定。通過綜合工程地質(zhì)類比，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)資料，以DK0＋120主滑斷面為計(jì)算斷面，由于滑坡已經(jīng)形成，按規(guī)范有關(guān)規(guī)定，取當(dāng)前穩(wěn)定系數(shù)K＝0.98，反算滑動(dòng)面抗剪參數(shù)：c＝10.5kPa，φ＝6.1°，取安全系數(shù) K＝1.2，計(jì)算至路基右側(cè)邊溝右邊緣剪出口處剩余下滑力F＝866kN／m。

5 滑坡治理工程措施

5.1 治理方案的選擇

滑坡工程地質(zhì)斷面圖見圖2。

圖2 工程地質(zhì)斷面圖

由圖2可見，由于路基中心僅挖了10m就產(chǎn)生大規(guī)模的滑動(dòng)，如采用清方卸載極有可能引起次生滑坡，產(chǎn)生新的滑動(dòng)面。故此滑坡治理的指導(dǎo)思想是在路基邊緣設(shè)置抗滑樁對滑坡進(jìn)行處治，同時(shí)，地下水、地表水是導(dǎo)致滑坡形成的關(guān)鍵因素，需要設(shè)置綜合排水系統(tǒng)，防止雨水入滲。

由于路基右側(cè)邊緣覆蓋層較深，自路基標(biāo)高以下最深達(dá)到15m，如果采用矩形抗滑樁進(jìn)行支擋，受力性能固然較好，但受施工工藝、機(jī)械的影響，只能進(jìn)行人工開挖。由于當(dāng)時(shí)正是雨季，覆蓋層遭水浸泡，含水量大，路基仍處于蠕動(dòng)階段，人工開挖速度慢，抗滑樁護(hù)壁容易受剪破壞，且煤層地層存在瓦斯，人工開挖存在極大的風(fēng)險(xiǎn)，故矩形抗滑樁無法實(shí)施。

如果采用圓形抗滑樁進(jìn)行支擋，可以采用機(jī)械成孔。機(jī)械成孔可以采用沖擊成孔與旋挖成孔2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)過工期與技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，最終采用旋挖成孔。圓形抗滑樁的缺點(diǎn)在于樁后土拱效應(yīng)難以形成，樁間土體容易擠出，圓形樁受力性能較差，但可以通過加大截面尺寸及減小樁間距來滿足其抗彎抗剪要求。

5.2 抗滑樁設(shè)計(jì)

規(guī)范［2－3］中關(guān)于圓形受彎構(gòu)件正截面承載力驗(yàn)算，均局限于均勻配筋，圓形抗滑樁采用均勻配筋一般用于滑坡方向不明確的情況。但此工點(diǎn)已經(jīng)采用深層位移監(jiān)測明確了滑坡方向，如果仍采用均勻配筋將造成較大浪費(fèi)。采用非均勻配筋可以節(jié)約造價(jià)，鋼筋受力更有效。雖然已早有文獻(xiàn)［4－5］對圓形抗滑樁非均勻配筋的計(jì)算進(jìn)行研究，但是計(jì)算較為復(fù)雜，不便于手算，故本次設(shè)計(jì)利用巖土理正軟件進(jìn)行計(jì)算，巖土理正軟件關(guān)于圓形抗滑樁計(jì)算采用規(guī)范［6］局部均勻配筋的方法，即在圓截面梁受拉區(qū)與受壓局部均勻配筋的方式，既能充分利用混凝土的強(qiáng)度又可節(jié)約鋼筋。

抗滑樁樁徑定為2.2m，采用分層m法進(jìn)行計(jì)算，粉質(zhì)黏土范圍內(nèi)取m為10MN／m3，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖取m為60MN／m3，抗滑樁中心間距取4.2m。有文獻(xiàn)［7］建議受拉區(qū)范圍取為120°，但是試算后，120°的范圍內(nèi)需要配置受拉鋼筋47 436mm2，不能滿足規(guī)范［8］中關(guān)于抗滑樁鋼筋凈距的要求。此次設(shè)計(jì)取受拉區(qū)角度180°，受壓區(qū)90°，此兩范圍以外配置構(gòu)造鋼筋。采用巖土理正軟件進(jìn)行抗滑樁位移及內(nèi)力計(jì)算，抗滑樁最大位移為62mm。配筋計(jì)算取荷載分項(xiàng)系數(shù)1.35，抗滑樁樁身最大彎矩23 548kN·m，最大剪力為4 674kN，抗滑樁截面配筋見圖3。

圖3 抗滑樁截面配筋圖

圖3中一區(qū)配置62根直徑32mm受拉鋼筋，2根一束，共31束。二區(qū)配置32根直徑32 mm受拉鋼筋，2根一束，共16束。與矩形抗滑樁配筋不同的是，圓形抗滑樁受壓側(cè)也配置較多的鋼筋，其目的是充分利用受壓區(qū)鋼筋的抗壓作用，減小受壓區(qū)截面高度，從而可以減少受拉區(qū)配筋，否則受拉區(qū)配筋過多，鋼筋的凈距不能滿足規(guī)范要求，這類似于雙筋矩形截面梁的計(jì)算。三區(qū)配置構(gòu)造鋼筋。經(jīng)過計(jì)算，配置直徑16mm的HRB400箍筋進(jìn)行抗剪，箍筋間距15cm。

同時(shí)，在抗滑樁樁頂設(shè)置冠梁，3根抗滑樁一聯(lián)，增強(qiáng)抗滑樁抗滑整體剛度。其布置見圖4。

圖4 冠梁布置圖（單位：cm）

由于抗滑樁變形較大，故在抗滑樁樁頂以下0.5m設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)加低噸位張拉力（200 kN）以減少樁頂變形，增大安全儲備。

6 結(jié)語

滑坡區(qū)在工點(diǎn)共設(shè)置抗滑樁30根，施工完所有抗滑樁僅用了45d。深層位移監(jiān)測表明，現(xiàn)在滑坡已經(jīng)趨于穩(wěn)定，故采用圓形抗滑樁對此滑坡處置是可行的，圓形抗滑樁采取非均勻配筋也是科學(xué)的。本工程實(shí)踐可以為圓形抗滑樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算提供參考。

［1］JTG C20－2011公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］JTG D62－2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］GB50010－2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［4］趙明華.圓形與環(huán)形擋土樁的配筋計(jì)算［J］.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，1998（2）：78－82.

［5］陳浩軍.鋼筋混凝土圓形截面受彎構(gòu)件正截面配筋計(jì)算［J］.中南公路工程，2001（3）：41－45.

［6］JGJ 120－99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［7］陳富堅(jiān).圓形與環(huán)形截面抗滑樁的非均勻配筋計(jì)算方法［J］.公路交通科技，2006（9）：32－35.

［8］JTG D30－2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.