三凱高速公路南約溝大型滑坡的綜合治理

三凱高速公路南約溝大型滑坡的綜合治理

摘要：對(duì)三凱高速公路南約溝大型滑坡的形成機(jī)制進(jìn)行了分析，提出了可行的治理措施，并淺析了排架抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索在滑坡治理中的運(yùn)用�；�坡治理施工完畢近兩年，坡體穩(wěn)定，滑坡治理達(dá)到預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：  大型滑坡  形成機(jī)制  穩(wěn)定性分析  排架抗滑樁  預(yù)應(yīng)力錨索  綜合治理

Abstract: This article analyses the formation mechanism of Nan-Yue-Gou large-scale slope slide, which locates in San-Kai expressway, and proposes feasible treatment measure. Besides, it briefly introduces the application of Shelving anti-slippery piles and Pre-stressed cable in slope slide treatment engineering. The treated slope has remained stable for two years since the completion of the construction, which proves that the treatment has done its work.
Key words: Large-scale slope slide,  Form mechanism,  Stability analysis,  Shelving anti-slippery pile,    Pre-stressed cable,  Comprehensive treatment

1 引言
    山區(qū)高速公路建設(shè)中，對(duì)山體深開挖常會(huì)誘發(fā)工程滑坡，工程滑坡已成為山區(qū)高速公路的主要地質(zhì)病害之一。大型滑坡治理中，抗滑樁常與其他工程措施如預(yù)應(yīng)力錨索、擋墻等一起結(jié)合使用對(duì)滑坡進(jìn)行綜合治理。本文對(duì)三凱高速公路南約溝大型滑坡的形成機(jī)制進(jìn)行了分析，淺析排架抗滑樁在大型滑坡治理中的應(yīng)用。
2 工程概況
    貴州三穗至凱里高速公路南約溝滑坡位于路線右幅K126+900～K127+020右側(cè)，場(chǎng)區(qū)地處黔中高原向湘西低山丘陵過渡地帶，邊坡地表森林植被發(fā)育，第四系覆蓋層遍布。邊坡施工切腳開挖過程中，由于連續(xù)降雨，誘發(fā)古滑坡體上部復(fù)活，衍生為一個(gè)次級(jí)滑坡。邊坡坡口后緣30m～50m多處出現(xiàn)裂縫，裂縫寬3cm～80cm不等，可見深度3m～5m，該滑坡平面上呈弧形圈椅狀展布，長(zhǎng)約250m，寬度約120m，高差約160m，滑坡體較厚，一般在20m～30m，最厚處達(dá)42m，滑坡體體積約80萬方，為一大型滑坡。該滑坡平面位置如圖1。
3工程地質(zhì)條件
    采用地表地質(zhì)測(cè)繪、鉆探、平硐、物探（孔內(nèi)聲波）、坑槽探以及室內(nèi)試驗(yàn)等方法對(duì)該滑坡進(jìn)行了地質(zhì)勘察。場(chǎng)區(qū)位于“江南古陸”西緣，基巖地層為前震旦系上板溪群，由陸源碎屑和火山凝灰物質(zhì)沉積而成的巖系，因區(qū)域變質(zhì)而變成的副變巖系。由于地層古老，受多期區(qū)域構(gòu)造的影響，區(qū)內(nèi)巖層節(jié)理裂隙特別發(fā)育，其中以NWW和NE向節(jié)理為主。主要裂隙有以下幾組：①N10°～20°E/NW∠73°～83°，可見延伸長(zhǎng)度1～10m，切割深度大，發(fā)育密度10～20條/m；②N20°～50°W/NE，可見延伸長(zhǎng)度1～10m，切割深大，發(fā)育密度8～15條/m；③EW/S∠82°～89°，可見延伸長(zhǎng)度5m～10m，切割深度大，發(fā)育密度1～5條/m；④ N75°E/SE∠49°，可見延伸長(zhǎng)度5m～10m，發(fā)育密度3～5條/m；⑤NS/E∠20°，可見延伸長(zhǎng)度3m～5m，發(fā)育密度1～3條/m。
滑坡平面位置圖1
    地質(zhì)勘察揭示滑坡體物質(zhì)成份復(fù)雜，主要的巖土層為：①覆蓋層（Qel+dl）：為殘坡積層及人工開挖邊坡棄渣堆積，物質(zhì)成分主要為黃、黃褐色碎塊石夾少量粘土，厚大多在10m左右，其中邊坡中部最厚，最厚達(dá)24m，后部及兩側(cè)較薄。②蠕滑變形巖體：巖性為上板溪群清水江組第一段（Ptbnbq1）黃褐色、灰褐色及灰色等雜色薄—中厚層變余雜砂巖。邊坡內(nèi)均有分布，厚0～22.50m，一般厚10m～20m ，呈散體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀零亂，綜合產(chǎn)狀為100°∠20°。③基巖：該路段出露地層均為上板溪群清水江組第一段（Ptbnbq1）。a、強(qiáng)風(fēng)化層：為黃褐色、灰褐色等雜色薄—中厚層變余雜砂巖，分布于整個(gè)路段。b、中風(fēng)化層：為灰色及青灰色中厚層變余雜砂巖，分布于整個(gè)路段。取現(xiàn)場(chǎng)原狀巖土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。
土石層名稱 容重γ (kN/m3) 粘聚力C(KPa) 內(nèi)摩擦角φ(°)
滑體 18.4 18 21.2
滑帶土 19 15 28.4
巖土試驗(yàn)數(shù)據(jù)表1
    地下水主要為上層滯水及裂隙水組成，其補(bǔ)給亦為大氣降水通過高處滲透，在較低處以面狀或線狀泉水形式排出地表。據(jù)鉆探資料分析，中風(fēng)化帶及以下巖石結(jié)構(gòu)致密，裂隙主要為隱節(jié)理，是常年地下水位；強(qiáng)風(fēng)化帶具有強(qiáng)透水性，是季節(jié)性含水層，滑面附近為常年地下水位所在位置。
4 滑坡形成機(jī)制
    根據(jù)勘察資料、地質(zhì)調(diào)查情況綜合分析滑坡形成機(jī)制。路基開挖前古滑坡沒有變形跡象，處于穩(wěn)定狀態(tài)，而路基第一、二級(jí)邊坡開挖后，在覆蓋層前緣形成臨空面，導(dǎo)致邊坡體內(nèi)部應(yīng)力重分布，局部應(yīng)力集中，平衡狀態(tài)被破壞，雨水的下滲進(jìn)一步降低巖土體物理力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致古滑坡體上部復(fù)活，沿古滑坡體內(nèi)的不利結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生蠕滑變形，形成新的滑動(dòng)面，衍生為一個(gè)次級(jí)滑坡。
    通過對(duì)槽探在勘察期間的形觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)滑體在此處有明顯滑移變形，平硐在掘進(jìn)過程中30m～35m段洞頂及側(cè)壁也多次坍塌，因此南約溝古滑坡上部目前正處于失穩(wěn)狀態(tài)或臨界穩(wěn)定狀態(tài)。邊坡坡面的變形主要為覆蓋層及蠕滑變形巖體滑動(dòng)引起，結(jié)合鉆孔、平硐、槽探及地質(zhì)調(diào)查資料確定滑動(dòng)面為蠕滑變形巖體底面，滑動(dòng)面剪出口位于路基左側(cè)邊坡坡面上，與設(shè)計(jì)路基高差約70m。設(shè)計(jì)路基至剪出口范圍坡體為南約溝古滑坡的松散堆積體。
5 綜合治理措施
    該滑坡前后的構(gòu)造物已大部分施工，路線線位改移受限，僅能將路線線位靠左側(cè)改移約30m，但仍然無法完全避讓該滑坡，同時(shí)綜合考慮本合同段內(nèi)滑坡附近將有一大橋改路堤需要大量的土石方進(jìn)行填筑，為保證高速公路施工和營(yíng)運(yùn)安全，必須對(duì)該滑坡進(jìn)行綜合治理。因此將路基至剪出口范圍的古滑坡松散堆積體進(jìn)行清除，對(duì)正在滑動(dòng)的衍生次級(jí)滑坡采用排架抗滑樁進(jìn)行支擋，坡面設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索框架進(jìn)行加固，并設(shè)置截水溝、仰斜式排水孔加強(qiáng)坡體、坡面排水。
（1）清方：根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)第一至八級(jí)邊坡按1:1～1:1.25坡比進(jìn)行清方，將古滑坡的松散堆積體進(jìn)行清除，清方量約32萬方，清除的土石方可完全用于填筑路基，坡面設(shè)置框架錨索加固及植草防護(hù)。
（2）滑坡推力計(jì)算：根據(jù)試驗(yàn)資料，同時(shí)結(jié)合工程類比及反算法等等方法，選取滑帶土綜合物理力學(xué)參數(shù)γ＝19KN/m3,綜合內(nèi)摩擦角φ=30°，在正常工況條件下對(duì)清方后的滑坡體采用傳統(tǒng)的傳遞系數(shù)法進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，得出衍生次級(jí)滑坡體的穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.08，邊坡現(xiàn)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。按照《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，選取邊坡在正常工況條件下穩(wěn)定性安全系數(shù)K=1.25，經(jīng)驗(yàn)算滑坡產(chǎn)生的最大滑坡推力達(dá)7316KN/m。場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度小于等于0.05g，相應(yīng)地震基本烈度小于等于6度，按照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求，地震荷載可不予考慮。
（3）支擋措施：由于滑體厚度大，清方后的滑體厚約20m，滑體下的穩(wěn)定巖層巖體破碎，地基強(qiáng)度較低，滑坡推力巨大，若采用普通抗滑樁或錨拉抗滑樁難于對(duì)滑坡體進(jìn)行支擋，需設(shè)置兩排抗滑樁，其中一排抗滑樁最大樁長(zhǎng)將達(dá)到50m，抗滑樁的施工安全及施工質(zhì)量難于保證，且不經(jīng)濟(jì)。因排架抗滑樁具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，抗彎能力強(qiáng)，樁壁阻力較小，樁身應(yīng)力較小等優(yōu)點(diǎn)，能抵抗較大的滑坡推力，因此該滑坡治理中選用了排架抗滑樁對(duì)滑坡進(jìn)行支擋，設(shè)置于第八級(jí)邊坡平臺(tái)。由于自然橫坡較陡，抗滑樁以上邊坡按1：0.75放坡，邊坡最高達(dá)137.47m。坡面設(shè)置12道預(yù)應(yīng)力框架錨索對(duì)上邊坡進(jìn)行加固，錨索橫向間距為4m，預(yù)應(yīng)力錨索的拉力作用增加了滑動(dòng)面上的法線應(yīng)力σ，提高了抗剪強(qiáng)度τ（τ＝C+σ.tgφ），使滑坡體得到加固，從而減小了滑坡推力對(duì)抗滑樁的作用，抗滑樁實(shí)際承受的最大滑坡推力為5281 KN/m。典型斷面如圖2。
典型斷面圖2
（4）排架抗滑樁的布置：排架抗滑樁截面呈“h”型，靠近坡體一側(cè)的抗滑樁稱為主抗滑樁，另一根抗滑樁稱為附抗滑樁，橫向通過橫向梁連接，抗滑樁及橫梁截面均為3m×4m�？够瑯堕L(zhǎng)22m～30m，主抗滑樁比附抗滑樁高出地面4m，橫梁凈長(zhǎng)5m，排架抗滑樁橫向樁間距為6m（中對(duì)中），共布置15根。主抗滑樁頂設(shè)置兩道預(yù)應(yīng)力錨索，以減少抗滑樁的移位偏移量�？够瑯督孛婕芭浣畎纯蚣艹�靜定結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)算。主抗滑樁受拉側(cè)配置180根φ32鋼筋（3根一束，一排20束，共3排），受壓側(cè)配置120根φ32鋼筋（3根一束，一排20束，共2排）。附抗滑樁對(duì)稱配筋，每側(cè)配置40根φ32鋼筋（2根一束，一排20束，共1排）。排架抗滑樁共配置1281.5t鋼筋。
6 施工注意事項(xiàng)
    為保證施工的安全，邊坡開挖需采取分層開挖方案，開挖一級(jí)及時(shí)支護(hù)一級(jí)。不得一次開挖到底。為保證邊坡治理中施工安全，在邊坡坡口線以外5m設(shè)置部分框架梁錨索對(duì)邊坡進(jìn)行超前加固�？够瑯侗仨毑捎锰�槽開挖，排架抗滑樁中的兩根抗滑樁不能同時(shí)開挖，首先施工主抗滑樁，待主抗滑樁全部施工完成后再施工開挖附抗滑樁。因邊坡坡面巖土體破碎，承載力較低，為防止錨索框架梁因不均勻沉降而發(fā)生斷裂，導(dǎo)致錨索失效，每個(gè)框架錨索應(yīng)對(duì)兩對(duì)角的錨索同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，另對(duì)群錨采用大循環(huán)的方式安排張拉程序，即對(duì)全部群錨施加第一級(jí)張拉荷載后鎖定，再對(duì)全部群錨施加第二級(jí)張拉荷載，以此類推，直到全部群錨都張拉至超張拉荷載。
7 結(jié)束語
  三凱高速公路南約溝大滑坡治理完畢近兩年，坡體穩(wěn)定，滑坡治理達(dá)到預(yù)期效果。我們?cè)诨�坡治理工作中，只有加�?qiáng)地質(zhì)勘察工作，才能對(duì)滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性進(jìn)行合理的分析評(píng)價(jià)，最終制定安全可靠經(jīng)濟(jì)合理的整治方案。

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