西部某滑坡的治理及圆形抗滑桩的运用

■龚晓星 陈延伟 舒海明

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳 550022）

0 引言

西部某高速公路K11+650～K11+860 段路基，2014年7 月施工单位开挖边坡过程中，受连续强降雨影响，边坡后侧山体发生整体开裂，形成多条张拉裂缝，坡体产生滑坡。经过补充勘察，针对该边坡不同段落的地质情况进行稳定性分析，以确定相应防护措施，在保证工程顺利运行的同时最大限度节约工程投资，科学运用非均布配筋的圆形抗滑桩对滑坡进行有效支挡。

1 工程概况

1.1 地层岩性

滑坡区上覆地层为第四系残坡积层（Qel+dl）褐色、褐黄色粉质粘土夹块石，分布在整个滑坡体上，下伏基岩为二叠系上统吴家坪组（P2w）中厚层状灰岩、薄～中厚层状泥质粉砂岩、炭质泥岩及泥岩。

1.2 地质构造

滑坡区位于扬子准地台黔南台陷贵定南北向构造变形区东端，据《贵州省区域地质志》[1]、地质调绘结果、钻探资料综合分析，附近发育有非活动性区域断层FX及次生断层F1，FX断层倾向南南东（约145°），倾角约50°，为逆断层，断层的上盘地层综合产状为140°∠52°，断层的下盘地层综合产状为320°∠63°；F1 断层倾向约350°，倾角约85°，为逆断层，断层的上盘地层综合产状为320°∠63°，断层的下盘地层综合产状为308°∠55°。受两断层影响，场区岩体挤压变形严重，岩体破碎，节理很发育，节理产状主要有233°∠52°，85～°∠55°两组，节理间距200～500mm。路线走向基本与地质构造一致，因而局部地段形成顺向边坡，直接影响边坡稳定。

1.3 地形、地貌

滑坡区位于贵州高原腹地，区内地势起伏大，地表受构造剥蚀、溶蚀作用强烈，附近海拔899.6～1034.2m，相对高差134.6m，路段穿越滑坡体中下部。路段轴线地表高程在936.18～960.22m 之间，相对高差24.04m。路段区内地表可见基岩出露，植被不发育。为构造剥蚀、溶蚀型低山地貌。

1.4 水文地质

滑坡区地下水类型主要为松散覆盖层内的孔隙水及强风化岩体内基岩裂隙水、溶蚀裂隙水，松散覆盖层空隙大、强风化岩石风化节理裂隙、溶蚀裂隙发育，导水性较好，灰岩为含水岩组，据地表调查，滑坡未见泉眼出露，钻探未测得稳定地下水位，场区地下水埋藏较深。滑坡区地下水主要为大气降水、地表水补给，地下水整体由西向东排泄，两岸较高山体向中间低洼地带径流。滑坡区为煤系地层区，地下水埋藏较深，无法采集地下水样，未能进行水样分析试验，根据工程类比，场区地下水具有弱腐蚀性。

1.5 原设计及施工情况简介

边坡原设计按硬质岩边坡设计，1∶0.75 放坡，坡面设置锚杆框架防护。开挖便道时发现出露炭质页岩，进行补充地勘并在第1 级设挡墙支挡，其上按1∶1～1∶2.5的坡比放缓边坡，坡面采用锚杆框架和拱形骨架防护。2014 年7 月路基开挖成型，因未及时实施坡面防护，炭质页岩长时间暴露风化，加上受连续强降雨影响，坡体上炭质泥岩发生软化，后侧山体发生整体开裂，第1级坡面明显鼓出，边坡整体失稳。

2 滑坡特征

该滑坡沿线路方向210m，滑坡轴线水平长度约130m，滑体厚10～25m，平均厚度约15m，主要为粘土、碎块石土及破碎岩体；受路基开挖切脚及前期连续大暴雨影响，产生滑动，滑坡面积约1.9 万㎡，滑坡体积约29.8 万m3。按《公路工程地质勘察规范》[2]的分类，该滑坡为一中型岩石滑坡。

滑坡范围及钻孔布置见图1。

图1 滑坡平面图

3 滑坡形成机理分析

该滑坡属中型-牵引式-岩质滑坡，滑坡区覆盖层为粉质粘土，局部含碎石，可～硬塑状；下伏基岩为二叠系上统吴家坪组（P2w）煤系地层灰岩、炭质泥岩及泥岩等。场区有2 条断层通过，受断层影响，岩体破碎，岩石风化较为强烈，场区岩体产状凌乱，总体以顺层为主。该边坡为顺向坡。边坡前进行施工切脚开挖后，破坏了原坡体的平衡条件，加之近期连续降雨，导致坡体内岩土物理力学指标变差，上部山体在其自重作用下产生滑动，形成滑坡。滑坡体后缘裂缝在较短时间内已基本闭合形成圈椅状。由于坡体产生滑动，整个滑坡体已与后部山体产生分裂，于后缘形成1～5m 宽的大裂缝，其深度最大达10m。该滑坡正处于慢速滑动状态。

4 滑坡稳定性分析及下滑力计算

根据补充勘察结果，本次滑坡为一中型岩石滑坡，以顺层滑动为主的牵引式滑坡。综合地质调绘、工程类比、参考《建筑边坡工程技术规范》[3]以及室内试验资料和反算结果，得到滑坡区岩土体物理力学指标（表1）。

表1 场地主要岩土层的物理参数

K11+650～+720 段滑动面抗剪强度参数：C=8kPa，φ=15.8°，当K=1.2 时，剩余下滑力N=1100kN。

K11+740～+860 段滑动面抗剪强度参数：c=10kPa、φ=17.7°，当K=1.2 时，剩余下滑力N=2564kN。

5 滑坡治理工程措施

5.1 K11+650～K11+720 段

典型滑坡工程地质横断面见图2。

图2 K11+650～K11+720 段典型工程地质横断面图

坡体上部已无清方条件，坡体发生变形后立即采取临时反压等措施，滑坡下滑力较大，需设置抗滑桩进行支挡，但矩形抗滑桩只能采取人工进行开挖，考虑滑坡正在蠕动变形过程中，在滑坡坡脚脚人工开挖抗滑桩危险性较大，故改用旋挖成孔的圆形抗滑桩进行支挡。考虑圆形桩受力性能较差，故通过加大截面尺寸及减小桩间距来满足其抗弯抗剪要求。在第1 级平台设置圆形抗滑桩支挡，桩径2.2m，桩间距5m，第2、3 级边坡设置锚索框架梁加固，原挡墙基础增加凸榫以提高其抗滑移性。防护实施后边坡安全系数达到1.25，满足规范要求。

圆形抗滑桩在以往的工程实例中多采用均匀配筋，而本设计中滑坡方向已明确，故采用非均布配筋圆形抗滑桩，相对于均匀配筋更为节约造价，且使得钢筋受力更为有效。本次设计采用《凝土结构设计规范》[4]中局部均匀配筋的方法，利用岩土理正软件进行计算，以达到节约钢筋和充分利用混凝土强度的目的，提高圆形抗滑桩的经济性。圆形抗滑桩桩径2.2m,桩间距5m,采用分层M 法进行计算，强风化炭质泥岩、泥质粉砂岩取M为60MN/m3。关于非均布配筋受拉区范围的取值已有较多的研究，其中陈富坚[5]等人建议受拉区范围取为120°，舒海明等人受拉区范围的取值则为180°。本次设计综合前人研究，受拉区范围取150°，受压区90，其他范围配置构造钢筋，结果表明该范围取值是经济合理的。抗滑桩截面配筋见图3。

图3 抗滑桩截面配筋图

图中A 区配置50 根直径28mm 受拉钢筋，2 根一束，共25 束。B 区配置22 根直径28mm 受拉钢筋，2根一束，共11 束。C 区配置10 根构造钢筋。受压侧配置较多的钢筋的目的是充分利用受压区钢筋的抗压作用，减小受压区截面高度，从而可以减少受拉区配筋[6]。

5.2 K11+740～+860 段

典型滑坡工程地质横断面见图4。

图4 K11+740～+860 段典型工程地质横断面图

下滑力主要由后部下滑段引起，需对滑坡后段清方减载，经反复验算，清方平台置于第三级边坡顶能有效清除下滑段坡体，清方平台宽15m，其上沿层面按1∶2.8坡比放坡。对滑坡后缘清方后，安全系数取1.2 时[7]，滑坡的剩余下滑力为270kN/m，在第2 级边坡设置锚索框架进行加固。

6 结语

本次滑坡治理设计针对一段边坡上不同地质情况分开设计治理方案，并科学地运用非均布配筋的圆形抗滑桩来进行滑坡治理，在有效治理滑坡的同时，最大限度地节约了工程造价，减小了施工周期。在软质岩中，旋挖钻成孔速率达到1m/h 以上，大大减短了抗滑桩开挖成孔时间。圆形抗滑桩方案实施后地表监测表明滑坡已趋于稳定，故该方案是可行且有效的。本工程实践可为类似滑坡治理以及工程抢险提供参考。

[1]贵州省区域地质志[M].北京：地质出版社，1987.

[2]JTG C20-2011，公路工程地质勘察规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[4]GB 50010-2010，凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[5]陈富坚，刘均利，景天虎.圆形和环形截面抗滑桩的非均布配筋计算方法[J].公路交通科技，2006(9)：32-35.

[6]舒海明，王曙光，喻邦江.圆形抗滑桩在某煤系地层滑坡治理中的应用[J].交通科技，2013(2):71-73.

[7]JTG D30-2004，公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.