埋置式抗滑桩在滑坡治理中的应用

喻邦江,鄢霞

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳 550001)

埋置式抗滑桩在滑坡治理中的应用

喻邦江,鄢霞

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳 550001)

通过地质调绘、钻探等地质勘查手段，查明了织纳高速公路龙井河特大桥桥位区堆积体滑坡的工程地质、水文地质条件，对滑坡进行了稳定性计算分析。通过静力平衡原理对埋置式抗滑桩进行了受力分析简化计算，确定了埋置式抗滑桩的埋置深度和悬臂段长度，为埋置式抗滑桩在实际工程中的运用提供了实用的设计方法，滑坡治理达到预期效果。

堆积体滑坡；高速公路；特大桥；稳定性分析；埋置式抗滑桩；实用设计方法

1 前言

在公路、铁路等工程建设的滑坡治理中，抗滑桩运用相当广泛。一般滑坡治理中，多采用普通抗滑桩或锚拉桩进行支挡。在滑坡推力一定的情况下，桩的悬臂段长度将控制桩的截面和桩的抗弯能力，从而控制支挡结构的工程规模。特别是对于深层滑坡(如厚度大于15 m)，同时为避免大规模的对滑坡进行开挖扰动，需从原地表对坡体进行预加固支护时，采用埋置式抗滑桩对坡体进行加固，可避免对坡体进行大规模的开挖扰动，同时减少抗滑桩支挡结构的受力状态，达到节省工程投资、降低施工难度的优点。因此近年来，埋置式支挡结构得到了不断的发展应用。

本文以厦蓉高速公路贵州境织金至纳雍段龙井河特大桥桥位区堆积体滑坡治理的实际工程为背景，采用埋置式抗滑桩对滑坡进行有效治理，对埋置式抗滑桩进行了结构受力分析。

2 工程地质条件

高速公路设置龙井河特大桥跨越龙井河沟谷，桥区地貌类型属构造侵蚀、溶蚀型低中山地貌,桥梁上部结构采用上部结构为:6 m×30 m预应力砼T梁+(86+160+86) m预应力砼部分斜拉桥+5 m×30 m预应力混凝土T梁。根据工程地质勘察，桥位区ZK127+910～ZK127+960段发育一大型的堆积体，特大桥4、6号桥墩处于岩堆体下方，5号桥墩由岩堆体下部通过，前缘位于轴线右侧右25 m，后缘于左侧左160 m，堆积体横向宽度196 m，纵向长度98 m，面积约为1 700 m2，厚0～24 m，块石成分为灰岩，表层松散，其下稍密，现堆积体自然坡体处于基本稳定状态。下伏基岩为三叠系下统永宁镇组第一段(T1yn1)灰岩。综合现场情况，桥墩开挖扰动、雨水下渗等地质条件恶化后将可能导致路线左侧坡体上方堆积体失稳，将威胁特大桥桥墩安全。为保证桥墩安全，必须对该堆积体进行加固处理后方可施工桥梁桩基及桥墩。

3 滑坡稳定性计算和治理方案布设

3.1 滑坡稳定性计算

根据钻探揭露，上部堆积体结构松散，滑床为中厚层状灰岩，地表水下渗易在堆积体底部富集，堆积体易沿堆积体于滑床接触带附近发生整体滑移失稳，通过搜索计算同时结合现场的地质条件，确定最不利潜在滑动面位置。滑动带物理力学参数通过取样试验、反演、类比等方式综合分析确定。暴雨工况条件下滑坡体容重：γ=19.5 kN/m3，块石土水平地基承载力的特征值fk=200 kPa;块石土与基岩接触带粘聚力c=10 kPa，内摩擦角φ=21°；天然工况条件下滑坡体容重：γ=19 kN/m3，块石土与基岩接触带粘聚力c=10 kPa，内摩擦角φ=23°。通过稳定性计算，原天然边坡，工程建设前，最不利工况条件下坡体的整体稳定性系数为1.13，坡体处于整体基本稳定。根据《公路路基设计规范》，坡体稳定性安全系数不满足要求，同时考虑特大桥的重要性，取天然工况安全系数K=1.3(暴雨工况K=1.2)时，对典型断面进行稳定性计算，计算得坡体最大剩余下滑力为1 263 kN/m(图1)。

3.2 滑坡治理方案布设

通过以上分析，坡体处于基本稳定状态，桥梁施工开挖不可避免对坡体扰动，同时桥梁载荷通过承台对坡体的部分加载作用，在暴雨状态将可能诱发坡体发生变形甚至整体失稳，过大的坡体变形将导致特大桥桥梁结构发生破坏，因此必须对坡体进行预加固综合治理后方可实施特大桥的基础及承台。

由于该滑坡堆积体，厚度大，坡面植被丰富，为减少对坡体开挖扰动和坡面植被的破坏，同时考虑减少抗滑桩支挡结构的受力状态，达到节省工程投资、降低施工难度等采用埋置式抗滑桩对该滑坡堆积体进行加固治理。桥梁基础位于堆积体前缘，根据现场地质地形条件，抗滑桩设置于桥梁桩基础左侧滑面相对平缓的位置。根据稳定性计算的剩余下滑力，桩截面为2 m×3 m，中对中间距为5 m，抗滑桩从原地面进行开挖施工。另坡面设置截水沟、急流槽等加强地表排水措施。

分别在龙井河特大桥5号墩、6号墩前缘设置3根埋置式抗滑桩对坡体进行预加固，保证堆积体的稳定，确保特大桥的安全。

图1 方案布设典型横断面图

4 埋置式抗滑桩结构受力分析

4.1 抗滑桩悬臂长度的确定

等孩子们安静下来，登子又跑到外面抱进来一个三四岁的孩子。这个孩子细细的脖子几乎支撑不起大大的头，还有那双细腿，好像也支撑不起胀大的肚子。他把这个孩子放在央青边上，这个孩子便把头靠在央青身上，只有转动的眼珠才看得出这个生命还没死去。

埋置式抗滑桩对滑坡体进行支护后，将改变滑移路线，经理论分析和模型实验证实，其滑移路线将沿被动土压力破裂面进行，为保证抗滑要求，一方面必须满足滑块EBCD不沿被动土压力破裂面EG面滑动；其二滑体土与桩计算宽度范围内的接触压力应小于滑体土水平承载力的特征值(埋置式抗滑桩简化计算图如图2)。

图2 边坡治理平面布置图

(1) 需满足滑块EBCD不沿被动土压力破裂面EG面滑动，应满足以下平衡方程：

W(sinβ+cosβ·tgφ)

因此RT=K·W

(1)

(2)

将(2)式带入(1)式 令

其中,γ为滑体土容重；Lv为桩间距；φ为滑体土内摩擦角；H为设桩处滑体厚度；W为EBCD范围分布宽度为Lv的土体自重；α为滑面与水平面夹角；RT为设桩处滑坡推力；h为滑面以上桩长。

计算得抗滑桩最小悬臂长度h≥6.07 m。

(2) 应满足滑体土与桩计算宽度范围内的接触压力应小于滑体土水平承载力的特征值。

图3 埋置式抗滑桩简化计算图

(3)

(4)

因此应满足(q1+q2)≤fk·Bp

其中，BP为抗滑桩计算宽度；fk为滑体土水平承载力的特征值。

经计算得h≥0.534,H=12.81 m。

综上分析计算，该滑坡取抗滑桩悬臂段长度h=13 m，桩顶埋入地面以下a=11 m。同时对桩顶以上滑坡堆积体的整体稳定性进行校核分析计算，经计算桩顶以上边坡整体稳定性系数为1.32，满足要求。

4.2 抗滑桩结构计算

堆积体由松散的块石土组成，桩前所受的剩余下滑力按三角形分布计算，抗滑桩嵌固段位于坚硬的灰岩，桩侧向的地基系数为常数，相应的弹性地基梁的计算方法为“K”法，经计算最大弯矩为M=44 694.934(kN·m),最大剪力Q=7 634.250(kN)，根据弯矩和剪力进行配筋计算配置钢筋。桩身采用C30混凝土，受拉主筋采用HRB400级钢筋。桩均采用人工挖孔桩，钢筋砼护壁施工，抗滑桩浇筑施工完成后，桩顶至地面部分采用碎石回填压实，锁口封闭，防止地表水直接渗漏。

5 结语

高速公路龙井河特大桥堆积体治理施工完毕近3 a，经对坡体长期位移监测显示，坡体稳定，堆积体治理达到预期效果，保证了特大桥的安全。证明了对深厚堆积体采用埋置式抗滑桩支挡，能有效治理大型滑坡，节省工程造价。

[1] 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.厦门至成都高速公路贵州境织金至纳雍段第9合同段龙井河特大桥两阶段施工图工程地质勘察报告[R].2011.

[2] 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.厦门至成都高速公路贵州境织金至纳雍段第9合同段龙井河特大桥两阶段施工图设计图[R]，2011.

[3] 李海光.新型支挡结构设计与工程实例(第二版)[M].人民交通出版社，2011.

[4] 喻邦江.H型预应力锚索抗滑桩桩土相互作用分析及工程应用研究[D].同济大学硕士学位论文，2014.

[5] 重庆市地方标准.地质灾害防治工程设计规范(DB50/2029-2004)[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

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[7] 陈祖煜.汪小刚.杨建,等.土质边坡稳定性分析[M].中国水利出版社，2004.

[8] 张卓元，王士天，王兰生，等.工程地质分析原理(第3版)[M].北京：地质出版社，2009.

APPLICATION OF SUNKEN ANTI-SLIDE PILE IN LANDSLIDE TREATMENT

YU Bang-jiang，YAN Xia

(Guizhou Transportation Plannig Survey & Design Academy Co.,LTD, Guizhou,Guiyang 550001,China)

The geological and hydrogeological conditions of Long-Jing River Bridge area talus slide in Zhi-Na highway were identified through geological mapping, drilling and other geological prospecting methods, the landslide stability was analyzed and calculated as well. Stress analysis calculation of embedded anti slide piles was simplified through static balance principle, the buried depth of sunken anti-slide pile and cantilever length were determined. The article provides a practical design method for the usage of sunken anti-slide in practical engineering, the desired effect of landslide control was achieved.

talus slide; highway; super bridge; stability analysis; sunken anti-slide pile; practical design method

田正伟(1991- )，男，硕士研究生，主要研究方向为资源信息技术。E-mail:tianzhegnwei59@163.com

1006-4362(2017)01-0074-04

2016-12-22 改回日期： 2017-01-20

中国博士后科学基金(编号：2016M590890);贵州省交通厅科技项目资助(编号：2015-121-025)

P642.22；U417.1

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