重庆北碚区胜天干渠滑坡治理方案比选及参数设计

白继伟 任可

（1.重庆市北碚区水利局 重庆 400700；2.重庆龙禹水利勘察设计有限公司 重庆 400700）

滑坡是一种常见的自然灾害，尤其对于南方降雨量较多、坡度较陡的地区，滑坡灾害对地区房屋建筑以及水利工程构筑物造成严重的破坏。水利建筑物的破坏使得灾害发生地段排水困难，造成地区洪水不能及时排出，进一步恶化地区坡体的稳定性。北碚区金刀峡镇响水村干渠是胜天灌区东干渠的重要组成部分，受到区域山洪与山体滑坡的影响，渠段存在严重的水毁现象。而造成渠段水毁的主因为渠段上方的土体滑坡，滑坡体的运动引起坡体表面拉裂与垮塌、破坏排水设施以及房屋、挤压灌渠使之开裂等严重灾害，给人民的生活和生产用水带来严重的影响，工程在对渠段水毁修复中设计对滑坡进行治理。

1 滑坡概况

1.1 滑坡体特征

滑坡体位于一斜坡凹地地带，滑体左右两侧以斜坡中部为界，后缘位于整个斜坡的中部，为一陡坎，土层较薄，局部见基岩出露。滑坡体高程约411.00m，滑坡前缘地带较平缓，以小河沟为界高程约346.70m，前后缘高差约64.30m。该滑坡地形坡度约8°～28°，滑坡前缘地势较平缓，呈上陡下缓。滑坡在平面上呈扇形形状，由东向西延伸，主滑方向为273°～286°。滑坡长约224m，宽约48m～132m，面积约 20.38×103m2；滑体厚度 0.20 m～5.40m，平均厚度约2.77m，体积约5.65×104m3。

1.2 滑坡物质组成及稳定性评价

（1）滑体：主要由粉质粘土夹少量砂泥岩碎石组成，颜色较多，红褐、黄褐、灰褐色，软塑状～可塑状；因施工期间下雨，局部呈流塑状，干强度和韧性中等，无摇振反应。滑体土的天然重度是19.50 kN/m3～21.40kN/m3，平均值是 20.40kN/m3，饱和重度是 19.80 kN/m3～21.60kN/m3，平均值是20.80kN/m3。滑体天然快剪标准值C=19.83kPa、Φ=9.95°，滑体天然残余剪标准值C=15.76kPa、Φ=9.12°；滑体饱和快剪标准值C=16.52kPa、Φ=8.28°，饱和残余剪标准值 C=13.97kPa、Φ=6.95°

（2）滑带：主要为黄色、灰绿色粉质粘土夹强风化泥岩碎石组成，成分性状与滑体比较接近，含水量较高。

（3）滑床：主要为强中风化泥岩，前缘局部为砂岩，滑床稳定。

1.3 设计建议地质参数

（1）滑体

天然重度：20.4kN/m3，饱和重度21.2kN/m3；抗剪强度：天然状态C=19.83kPa、Φ=9.95°，饱和状态C=16.52kPa、Φ=8.28°，基底摩擦系数μ＝0.25。地基承载力根据地区经验取150kPa。

（2）滑带土

抗剪强度：天然状态的C值取13kPa，ф值取8°；饱和状态下的C值取11kPa，ф值取6°。

（3）滑床

泥岩天然抗压强度标准值取3.59MPa、饱和抗压强度标准值取2.34MPa，地基承载力特征值取729KPa。地基系数建议取K＝8×104kN/m3，基底摩擦系数泥岩μ＝0.40。

2 干渠水毁工程修复方案比选设计

2.1 支挡方案比选

根据岩土勘查报告以及现场实际情况，确定采用前沿支挡和滑坡体表面排水相结合的方式解决滑坡问题，同时滑坡体表面的山水也能有方向的排除，大大降低了渠段再次遭到水毁的可能性。支挡措施拟定两种，即抗滑挡土墙和抗滑桩，支挡方案方案比选如表1所示：

综上分析可知，两种支挡方案各有优劣，但结合本工程滑坡体特征以及施工成本问题，确定选用支挡方案为抗滑桩方式。

2.2 抗滑桩加固滑坡机理

在滑坡中设置抗滑桩之后，抗滑桩与滑坡体之间就会形成土拱效应。土拱效应的形成有助于土体进行压实，进入相对稳定的状态，这主要是运用了土体的抗压性能。经过抗滑桩加固之后的滑坡体，其自身的下滑活动被限制，并逐渐进入稳定状态。受土体下滑作用力的影响，抗滑桩亦会产生横向位移，但此位移值较滑坡体位移而言是十分微小的。抗滑桩之间土体在挤压力作用下会产生剥落现象，桩间土体与桩后土体活动形式的不同步，二者之间就会产生抗剪能力，进而对抗滑桩上部土体产生“楔紧”作用，延缓上部土体的下滑趋势。因此，抗滑桩的加固机理在于充分利用抗滑桩前后土体应力，以形成土拱效应，控制滑坡体的进一步下滑。

表1 支挡方案比选结果

表2 桩孔开挖方案比选结果

表3 工况剩余下滑力

2.3 桩孔开挖方案比选

确定抗滑桩支挡方案之后，应进一步确定抗滑桩桩孔开挖方案。就现阶段技术手段而言，抗滑桩桩孔开挖应用较多方式有两种，即钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔桩。结合本工程地质条件，对两种桩孔开挖方案进行比选分析，结果见表2。

综上所述，本次工程设置抗滑桩稳定滑坡体，抗滑桩成孔采用人工挖孔桩的方式进行。

3 抗滑桩相关参数计算与结构设计

3.1 下滑力计算

根据传递系数法对主剖面进行计算，将坡面地形线及潜在滑动面简化成折线。计算时取滑坡的单位宽度为1.0m，简化为二维进行计算。根据该滑坡的特征，现对其进行2个工况的计算得出剩余下滑力如表3：

3.2 桩身内力计算

本工程抗滑桩及相关计算采用理正岩土抗滑桩设计软件计算和复核。按滑坡推力作用情况和库伦土压力作用情况，两种情况进行计算，取其大值作为设计推力。以滑坡推力计算出设计推力为672.22 kN/m/m，以库伦土压力计算出设计推力为704.701 kN/m/m，因此取大值以库伦土压力所计算出的设计推力作为本次抗滑桩桩身内力计算的取值。计算模型背侧为挡土侧，面侧为非挡土侧。计算得到：背侧最大弯矩 =9035.659(kN/m)，距离桩顶5.760(m)；面侧最大弯矩=0.000(kN/m),距离桩顶-0.000(m)；最大剪力=4211.186(kN)，距离桩顶 4.500(m)；最大位移 =42(mm)。

3.3 抗滑桩设计

经计算，确定本次抗滑桩采用单排矩形桩，尺寸为2.0m（高）×1.5m（宽），抗滑桩结构为C30钢筋砼，间距5m。抗滑桩安设桩号ZH1～ZH10，各抗滑桩的桩长与嵌入岩层深度根据计算确定。为确保渠道的正常输水以及与两端渠道坡度顺接，特对ZH1和ZH10桩顶高程予以说明：ZH1桩顶高程为370.340m，ZH10桩顶高程为370.326m；起点渠道底部高程370.590m，末端渠道底部高程370.576m，渠段坡降按0.03‰控制。

3.4 其他结构设计

1）锁口及护壁。本工程抗滑桩为人工挖孔桩，在桩口处应设置锁口，在土层部分设置护壁。锁口及护壁均采用C30钢筋砼结构；锁口口径为1.5m×2.0m，锁口尺寸0.4m（高）×0.7m（宽），锁口高度2m；护壁长度按土层厚度确定，护壁厚度0.2m。

2）箱涵渠道设计。抗滑桩之上设置C20钢筋砼箱涵渠道，渠道净空2.1m（宽）×1.6m（高），箱涵壁厚0.15m，底板厚度0.25m，顶板厚度0.12m。修筑长度47m。

3）排水沟。在滑坡山体表面修筑横、纵排水沟，将水排向抗滑桩下游已建排水沟内，从而减少滑坡体的下滑推力，计划设置横向排水沟两级，从上自下布置，一级排水沟长度50m，二级排水沟72m，净空尺寸为0.4m（宽）×0.3 m（高），渠墙厚度0.2m，底板厚度0.1m；纵向排水沟贯穿一级、二级横向排水沟，将水排向下游已建排水沟内，长度130m，尺寸为0.6m（宽）×0.4m（高）。

4 结语

渠道水毁是山区普遍存在的工程灾害，其灾害发生的机理主要有两个方面的原因：其一为渠道山洪的冲击；其二为滑坡体的应力影响。针对此类工程灾害，工程治理中主要采用抗滑与排洪，抗滑桩设计是水毁工程修复的关键，其设计合理性关乎整个抗滑桩与土体的土拱效应，进而影响滑坡治理效果。工程实践表明，北碚区干渠水毁治理方案可行，取得了良好的工程效果。陕西水利

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