李鳳嶺

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 項目背景

霍州至永和關(guān)高速公路位于山西省臨汾市，是山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“三縱十二橫十二環(huán)”第八橫的重要組成部分?；糁菽匣ネㄎ挥诨粲栏咚貹12+320—K13+760處。

本處滑坡發(fā)生在霍州南互通AK2+100—AK2+470段（含有霍州南互通收費(fèi)站、收費(fèi)站管理區(qū)及回轉(zhuǎn)區(qū)），為挖方路塹，最大邊坡高度約33 m（路基右側(cè)）。

2 滑坡的形態(tài)及發(fā)生、發(fā)展過程

滑坡后緣高程為624.5 m，前緣高程為572.4 m，高差 52.1 m，坡度為 45°?；虑熬墝挾葹?60.0 m，順主滑方向長度257.0 m，滑體最大厚度為45.0 m。

圖1 滑坡現(xiàn)場情況

該處滑坡的發(fā)展大致經(jīng)歷了3個階段：

a）第一階段 A匝道AK2+100—AK2+230回轉(zhuǎn)車道路塹邊坡坡面及坡頂處出現(xiàn)寬窄不一多條拉張裂縫，坡頂出現(xiàn)1～2 m高差的錯臺，局部邊坡塌落。

b）第二階段 邊坡塌落范圍增大，AK2+290—AK2+420段右側(cè)邊坡產(chǎn)生滑塌，坡體上的剪切裂縫繼續(xù)延伸擴(kuò)展，錯臺高差增大，最大高差達(dá)到6 m，路基坡腳處出現(xiàn)隆起。

c）第三階段 邊坡滑塌范圍繼續(xù)擴(kuò)大，并且逐步連通，整個坡面有整體下移趨勢，下方施工便道擠裂，山體坡腳隆起加大，并出現(xiàn)多條鼓張裂縫。

3 滑坡的地質(zhì)勘查情況

3.1 地形地貌及地質(zhì)構(gòu)造

滑坡為西北向東南傾斜的單邊坡，所處地貌單元屬褶皺斷塊溶蝕剝蝕中山區(qū)，滑坡自然坡度在30°～45°之間。

3.2 地層巖性

滑坡區(qū)上層為第四系上更新統(tǒng)（Q3）粉土，主要分布于滑坡坡面，厚度約為3.0～9.6 m。下臥石炭系中統(tǒng)太原組（C3t）強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖、炭質(zhì)泥巖及中等風(fēng)化炭質(zhì)泥巖、石灰?guī)r。

3.3 水文地質(zhì)

坡體內(nèi)主要為松散層孔隙水，含水性弱，主要接受大氣降水補(bǔ)給?；聟^(qū)基巖裂隙水基本上以點(diǎn)滴狀下滲，下滲面不連續(xù)。

3.4 勘查結(jié)論

該滑坡為多滑面的推移式順層巖滑坡?；鏋槭肯堤M炭質(zhì)泥巖，滑坡受泥化軟弱夾層和順傾節(jié)理控制。

4 滑坡的治理過程及最終治理方案的確定

當(dāng)滑坡處在第一、二階段時，結(jié)合現(xiàn)場情況及地質(zhì)調(diào)查，確定滑坡性質(zhì)為推移式滑坡。初步方案為在滑坡的主滑段上部進(jìn)行刷方減載，反壓坡腳，在坡腳處設(shè)置漿砌片石抗滑擋墻。

經(jīng)過初步治理后，滑坡基本穩(wěn)定，但由于春融來臨、降水沿邊坡下滲及房建場地土方開挖卸載后，滑坡發(fā)展進(jìn)入第三階段。本階段滑坡治理方案的確定主要考慮了以下兩方面因素：

a）坡頂紅線外20～30 m處有3座220 kV高壓電塔，如果拆遷，社會影響及經(jīng)濟(jì)損失均較大。

b）鐵塔距離坡頂很近，卸載空間小，卸載效果不佳，卸載后須對鐵塔基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，安全風(fēng)險較大。結(jié)合現(xiàn)場情況、地質(zhì)調(diào)查資料及滑坡的發(fā)展趨勢，綜合考慮，邊坡卸載方案不可行，宜采用抗滑樁對滑坡進(jìn)行治理。

5 抗滑樁設(shè)計

5.1 抗滑樁截面型式及尺寸的選擇

為避免邊坡繼續(xù)變形影響電塔運(yùn)營安全、導(dǎo)致路基整體失穩(wěn)等危險情況的發(fā)生，應(yīng)及時有效對滑坡體進(jìn)行加固?；麦w較為松散，采用人工挖孔的矩形樁，施工速度慢，且存在較大的安全隱患，故本方案采用能夠利用大型機(jī)械施工的圓形樁。

結(jié)合已竣工項目的成功經(jīng)驗，當(dāng)前的施工情況及現(xiàn)有工程設(shè)配，以便于快速開展施工，盡早穩(wěn)定滑坡體，減小安全隱患為原則，采用工程類比法，確定抗滑樁直徑為1.6 m。

5.2 抗滑樁位置的確定

以確保高壓鐵塔絕對安全、路基整體穩(wěn)定、房建區(qū)域無任何變形為基本原則，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，邊坡性質(zhì)及發(fā)展形態(tài)與地質(zhì)情況等多方因素，分別在路基右側(cè)碎落臺位置、高壓鐵塔下側(cè)及房建北側(cè)設(shè)置3排抗滑樁。

圖2 典型斷面抗滑樁位置示意圖

5.3 不平衡推力的計算

在滑坡體區(qū)域內(nèi)，選擇兩個最不利斷面，以滑坡不平衡推力計算公式為依據(jù)，結(jié)合理正巖土計算軟件分別針對兩個最不利斷面1-1和2-2上的兩排抗滑樁進(jìn)行計算。抗滑樁布置情況如表1。

表1 抗滑樁布置表

滑坡不平衡推力計算公式[1]：

式中：En、En-1為第n塊、第n-1塊滑體的剩余下滑力；φn為傳遞系數(shù)；Kt為滑體推力安全系數(shù)；Gn為第n塊滑體的重力；βn為第n塊滑動面的傾角；αn為第n塊滑動面的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值；Cn為第n塊滑動面的黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值；Ln為第n塊滑體沿滑動面的長度。

圖3 典型斷面示意圖

計算安全系數(shù)按1.25考慮，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料，計算參數(shù)選取如表2。

表2 典型斷面計算參數(shù)表

計算結(jié)果為：

1-1斷面第1排樁樁后剩余下滑力為290.1 kN，下滑角度為4.59°。

1-1斷面第2排樁樁后剩余下滑力為110.8 kN，下滑角度為4.24°。

2-2斷面第1排樁樁后剩余下滑力為170.1 kN，下滑角度為15.25°。

2-2斷面第2排樁樁后剩余下滑力為130.1 kN，下滑角度為8.35°。

5.4 樁間距的確定

樁間距與許多因素有關(guān)，比如滑坡體的物理力學(xué)性質(zhì)、抗滑樁樁徑尺寸、滑坡推力大小與分布形式、樁體與土體之間的摩阻力、黏聚力等，所以在進(jìn)行抗滑樁間距計算時存在很多不確定因素。目前為止針對該內(nèi)容的計算各方意見尚未統(tǒng)一，仍沒有形成一個權(quán)威的計算理論與方法。

本工程實(shí)例，抗滑樁的樁間距確定主要是根據(jù)地質(zhì)資料及現(xiàn)場情況，結(jié)合以往工程經(jīng)驗，主要通過工程類比法確定相應(yīng)樁間距，并以理論計算作為輔助依據(jù)，進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的復(fù)核驗證。

本項目中以“樁間土拱效應(yīng)”為計算模型：在滑坡推力作用下，樁間土體由于自身抗剪強(qiáng)度的存在，自然形成土拱，且以土拱不沿樁側(cè)擠出破壞為前提，針對土拱的拱頂、拱腳等截面強(qiáng)度進(jìn)行驗算，具體公式如式（3）、式（4）[2]：

土拱拱頂處強(qiáng)度驗算，計算所得樁間距Sb：

土拱拱腳處強(qiáng)度驗算，計算所得樁間距Sc：

式中：δ為抗滑樁樁側(cè)與滑坡土體間的摩擦角，（°）；cw為抗滑樁樁側(cè)表面與滑坡土體之間的單位黏聚力，kPa；d為抗滑樁樁徑，m；q為作用于土拱上的滑坡推力，kN/m；φ為滑坡體內(nèi)摩擦角，（°）。

Sb與Sc（本項目計算結(jié)果Sb=7.5 m，Sc=9.3 m）中的較小者為計算所得的樁間距。由于土拱效應(yīng)在計算過程中有諸多假定條件，與實(shí)際情況存在一定的誤差，計算所得的樁間距往往偏大，故在應(yīng)用過程中需考慮一定的安全系數(shù)（本項目為1.5）。

綜上所述，本項目樁間距最終采用3倍的樁徑即4.8 m。

5.5 抗滑樁的計算

樁后下滑力按矩形分布，以鉸接為樁底支撐條件，利用“M”法對抗滑樁本身彎矩、剪力和樁頂位移等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了驗算[3]。結(jié)果如表3所示。

表3 典型斷面上抗滑樁計算表

5.6 抗滑樁的最終設(shè)計方案

抗滑樁具體布設(shè)方案如下：AK2+300—AK2+420段右側(cè)邊坡坡腳處為1～27號樁，樁長為L=35 m；ZK0+000—ZK0+100段左側(cè)邊坡坡腳處為28～46號樁，樁長為L=40 m；AK2+120—AK2+242段左側(cè)邊坡坡腳處為47～73號樁，除49號樁樁長L=38 m、53～58號樁樁長L=45 m外其余樁樁長L=40 m（53～58號樁，相對周邊變形較大，經(jīng)地質(zhì)勘察后，發(fā)現(xiàn)此處存在軟弱夾層，下臥巖層位置較低，需增加樁長，確保路基及房建區(qū)域的整體穩(wěn)定）；回轉(zhuǎn)區(qū)域邊坡坡腳處為74～88號樁，樁長為L=20 m，電塔下側(cè)邊坡坡腳處為89～111號樁，除100～105號樁樁長L=10 m外，其余樁樁長L=35 m，具體位置詳見圖4。

圖4 抗滑樁布置圖

6 結(jié)語

本文以霍永高速公路中的滑坡實(shí)例為背景，對在設(shè)計過程中的滑坡治理分析進(jìn)行了簡要的敘述，圍繞最終的抗滑樁設(shè)計方案，對具體設(shè)計內(nèi)容及相關(guān)重要細(xì)節(jié)進(jìn)行了必要的闡述與論證，對同類型滑坡的處治設(shè)計具有一定的借鑒意義。