抗滑桩在某滑坡治理中的应用研究

高文信

(中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，云南 昆明 650031)

1 前 言

1.1 工程概况

该滑坡位于龙江电站坝址左岸，滑坡体后缘自然坡度为15°～40°，前缘为电站厂房，并且滑坡前缘存在一条公路，故需要对滑坡进行治理，不仅保证前缘电站厂房安全，而且需要保证公路稳定通行。

经初步调查，滑坡后缘已开裂，前缘已发生坍塌，坍塌体积约3×104m3。开裂滑坡体纵长约300m，体积约80×104m3。滑坡体滑塌周界清晰。

1.2 原因分析及滑坡评价

1)原因分析

降雨是发生滑坡的一个重要因素。经调查了解，滑坡发生前该地区降雨量较大并集中，雨水的下渗，不但大大降低土体的抗剪强度，还加大了滑塌体重量，从而诱发滑坡的发生。

滑坡区域断裂构造发育，受断裂切割，山体显得较为破碎，且岩性较软弱，易于风化。滑坡体为松散的碎(块)石夹土，滑床岩层为强风化的片麻岩，为相对隔水层，地表大气降水易于下渗并易于储存在滑坡体内，因此，滑带易于饱水。

2)滑坡评价

根据现场地质条件，取滑坡安全系数0.95～1.05进行反算，得到滑动面土体的参数为c=27.0kPa，φ=25.5°。

根据相关设计规范[2]，采用不平衡推力法和圆弧滑动M-P法，计算结果见表1。

对边坡采用持久设计工况剩余下滑力进行设计，取剩余下滑力为2724kN进行设计。

表1 稳定计算结果表

2 边坡治理原则及方案比较

根据工程特点，对边坡治理措施提出如下两个方案进行比选(表2)：

表2 两个治理方案的比选结果

由于滑坡稳定性差，且坡度较陡，滑坡体厚度较大，并产生较大下滑力，采用预应力锚索+格构难以满足设计要求，综上所述，采用抗滑桩设计方案合理。

3 抗滑桩设计

3.1 抗滑桩内力计算

根据抗滑桩设计基本原理，本工程下盘岩体为强风化基岩，按k法进行计算，由于底滑面沿土石分界面，前缘无能够提供抗力土体，按悬臂桩计算。根据相关规程，抗滑地基系数K取值为：0.25×106 kPa/m。抗滑桩设计尺寸为2.5×3.7m，桩长为19m。

1)桩性质的判别

桩的性质可由(1)式确定

(1)

式中：K — 地基系数(kN/m3)，0.25×106 kN/m3；

Bp —桩正面计算宽度(m)，矩形桩Bp=B+1，本工程抗滑桩取3.5m；

E — 桩的弹性模量(kPa)，C30混凝土，取3.0×107kPa；

I — 桩的截面惯性矩(m4)，10.55m4；

通过计算可得：β=0.162，得βh2>1.0，属弹性桩。本工程所设计抗滑桩嵌固段长度一般为10～12m，均按弹性桩计算。

2)桩身内力计算

桩身内力可按(2)式进行计算：

[[Kz]+[KT]+[KT0]]{δ}={p}

(2)

式中：

[Kz]——抗滑桩的弹性刚度矩阵；

[KT]——滑坡面以下土体的弹性刚度矩阵；

[KT0]——滑坡面以下土体的初始弹性刚度矩阵；

{δ}——抗滑桩的位移矩阵；

{p}——抗滑桩的荷载矩阵。

计算结果见图1。

图1 抗滑桩内力计算简图

由计算可得：抗滑桩顶最大变形为112mm，满足桩顶位移175mm的要求。

3.2 抗滑桩稳定性及地基承载力计算

抗滑桩的稳定性与嵌固段长度、桩间距、桩截面宽度，以及滑床岩土体强度有关，由于岩体为三向受力状态，其抗压强度较双向受压有所提高，参考相关设计资料[3]，桩身作用于围岩的侧向应力，其容许值σmax按(3)式计算：

σmax≤KCR

(3)

式中：σmax—嵌固段围岩最大侧向压力值(MPa)；

K— 根据岩层构造在水平方向的岩石容许承载力换算系数，取0.5～1.0；

C— 折减系数，根据岩石的裂隙、风化及软化程度，取0.3～0.5；

R— 岩石单轴抗压强度极限强度，(MPa)。

根据岩石力学试验，试块饱和抗压强度平均值为10 MPa～20MPa，嵌固段为强风化及弱风化层，取15MPa，构造发育，K值取0.5，C值取0.4，σmax≤3MPa。

计算结果表明，抗滑桩最大侧向压应力为2.57MPa，满足基础应力要求。

3.3 抗滑桩配筋计算

抗滑桩配筋根据抗滑桩内力按DL/T5057～1998《水工混凝土结构设计规范》配筋计算，抗滑桩桩顶变形按桩长的0.5%控制。矩形抗滑桩纵向受拉钢筋配置数量应根据弯矩图分段确定，并对局部需要加强的地段进行钢筋加强，荷载较小地段减少钢筋用量，有针对性的配筋对保证工程质量和优化设计十分必要。

4 结语

对该滑坡体采用抗滑桩进行支护，有效的抵抗了2724kN的滑坡剩余下滑力，保证工程质量安全，后期稳定。采用抗滑桩的基本理论和原理进行设计，不仅能够保证设计的可靠度，而且可以有效的进行优化设计。

参 考 文 献

[1]郑颖人，陈祖煜，王恭先等.边坡与滑坡工程治理 [M].北京：人民交通出版社，2010.

[2]中华人民共和国水利部.SL386～2007水利水电工程边坡设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2007.

[3]铁道部第二勘测设计院.抗滑桩设计与计算[M].北京：中国铁道出版社，1983.

[4]中华人民共和国国土资源部.DZ/T0219～2006滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].北京：中国标准出版社.

[5]李智毅，杨裕云.工程地质学概论[M].武汉：中国地质大学出版社，1994.