双排圆形抗滑桩在某高速公路滑坡治理中的应用_路立龙.pdf

结合四川省某高速公路路基挖方边坡滑坡的工程治理实际，分析深挖方富水边坡形成滑坡的因素，论述了采用旋挖机械成孔双排圆形抗滑桩治理滑坡的方案设计，为今后在类似工程建设中应用圆形抗滑桩治理滑坡提供一定的参考和借鉴。关键词：边坡工程；滑坡治理；圆形抗滑桩；双排四川省某高速公路号路基 段右侧挖方 边 坡，最 大 高 度 为 ，每 分一级，共级边坡；每级边坡间设置宽的边坡平台；平台处设置平台截水沟；边坡坡率为:；边坡防护形式为全坡面拱形骨架防护；在边坡坡顶坡口线以外处设置堑顶截水沟。年月中旬，受持续强降雨影响，未防护的一级平台及二级边坡局部出现垮塌。根据现场情 年第期路立龙黄志豪：双排圆形抗滑桩在某高速公路滑坡治理中的应用况，设计了如下处治方案：一级边坡增设 片石混凝土路堑挡土墙，墙高 ，墙背采用透水性材料回填，墙身做好泄水孔等排水通道，墙顶设置边坡平台，背部塌方部位采用浆砌片石回填，混凝土封顶；挡墙以上第一、二级边坡采用锚杆框架梁防护，对垮塌范围进行清理，不能有松散土体；边坡局部含水量较大，根据现场实际情况，增设仰斜式泄水孔，确保边坡干燥。施工期间对边坡稳定状况加强监测，确保下方梁场施工安全。年月底至月初，项目区域连续普降大暴雨，受降雨影响，该段路基右侧 段一、二级边坡在框架锚杆边坡防护施工前出现垮塌，且距离坡口线外 左右位置出现一条纵向贯通裂缝，长度约 。地质概况滑坡区为构造剥蚀浅切丘陵地貌区，丘岭多呈浑圆状，丘间谷地中溪沟、坳沟发育。路线跨越圆丘山前斜坡，地形起伏较大。山体基岩埋深较浅，植被发育，沟谷切割较为强烈。工程区位于宋江河左岸，由相对平缓的斜坡及高度不等的陡坎组成。地面坡度为 ，局部为 ，地形整体向宋江河倾斜。滑坡后壁为坡度 的陡坡地形。滑坡后缘圈椅状滑坡壁拉陷槽之下有不规则的缓坡平台分布，前缘下临宋江河附近，整体上呈现为不规则的扇形。根据既有地质资料及补勘成果判断，该滑坡属于多级次深层滑坡，但由于新旧滑坡的相互影响和覆盖，加之人类工程活动的改造，滑坡中下部形态及边界多不清楚。根据工程地质勘察报告，工程区及附近地层由新到老有：第四系人工填土（）、第四系崩坡积堆积层（）、第四系残坡积层（）、中生界侏罗系中下统自流井组（）和三叠系上统须家河组（）。（）第四系人工填土（）：分布于工程区表层，零星分布，厚度一般 ，杂色，稍密中密，潮湿饱和，主要为粉质黏土夹碎块石，为当地居民修建房屋时场平的产物。（）第四系崩坡积堆积层（）：本层中含有较杂乱的物质成分，滑动岩块和粉质黏土是其主要组成成分。在靠近路基处，由于滑坡体受扰动较大，多形成粉质黏土及少量粉土、块石土、碎石土；在远离路基处（古滑坡体后部）受扰动较小或基本无扰动，则主要由大型块石或较完整的岩块组成，岩块保留有母岩特征。本层厚度为 ，土质稍密密实，降雨及其他地表水容易渗透进入，透水性相对较好。（）第四系残坡积层（）：本层物质主要由粉质黏土和粉土组成。其中粉质黏土中夹有 不等的砂岩块、碎石，厚度 。（）中生界侏罗系中下统自流井组（）。泥岩：以紫红色为主，夹有灰白色，主要矿物成分由黏土矿物组成，节理裂隙发育，泥质结构，构造为薄中厚层。全风化层呈土柱状；强风化层岩芯较破碎，呈碎块状及短柱状；中风化层岩芯较完整，呈柱状，柱长 ，夹有短柱状岩芯。砂岩：呈灰黄色，矿物成分以长石、石英为主，粉粒结构，层状构造，节理裂隙较发育，钙质胶结。强风化岩芯破碎，呈碎块状及短柱状，局部可见氧化锈斑；中风化岩芯较完整，锤击不易碎，呈柱状，一般柱长 ，最大柱长 。（）三叠系上统须家河组（）：该层主要为砂岩及泥灰岩，局部夹有碳质。砂岩：呈灰白色或浅灰黄色，为中厚层状，砂质结构，节理裂隙较发育，岩体较破碎较完整，岩芯多呈柱状，裂隙面有黑褐色铁锰质浸染。锤击声脆，岩质较硬硬。泥灰岩：呈浅灰色，为薄中厚层状，隐晶质结构，节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩芯呈柱状及碎块状，暴晒易开裂，锤击声较闷，岩质较软。场区内地层上部的碎石土、块石土属强透水层，地层中下部为暗红色中风化泥岩，局部夹灰黄色砂岩薄层，岩层产状为 ，为顺层边坡，滑坍部位主要沿砂岩与泥岩层面滑动，现状泥岩较湿。滑坡成因分析该处工程滑坡是在边坡挖方施工过程中所发生的滑动。根据现场工程地质调查和补充勘察，距离挖方边坡坡顶约 处发现了一条张拉裂缝，裂缝深度 ，上部宽 不等，上宽下窄。裂缝整体呈弧形，长度约 。滑坡体的形成是由多方面的因素确定的，各因素并非独立个体，之间是相互联系或相互影响的。通过现场工程地质调查和补充勘察成果分析，滑坡形成主要有以下几个因素。（）地形地貌因素。工程区属构造剥蚀浅切丘陵地貌，地面坡度在 之间，整体上陡下缓，局部陡缓交错。滑坡体位于局部的宽缓斜坡地带，经现场地质调查发现该处为一古滑坡地段，边坡工程实施前斜坡整体稳定性就处于欠稳定状态。（）岩层因素。斜坡宽缓地段的斜坡上部主要为第四系滑坡堆积，堆积体主要由含粉质黏土的碎、块石土层及含碎石的粉质黏土层构成，厚度大；堆积体结构松散，渗透性好，土体抗剪强度等力学性能差；堆积体中泥质含量高，遇水易软化。而下部基岩强度相对较高，完整性好，造成基岩透水性差，容易在堆积体和基岩交界面形成一个阻水面和软弱层。（）水文地质因素。水是形成滑坡的重要条件。地下水、地表水等不仅可以改变斜坡的外形，还可以对斜坡体的内在稳定产生重大影响。当降雨或地表径流水渗入透水性好的上部碎石土层及粉质黏土中后，不仅增加了上部土体的重力从而增大下滑力，而且可以改变土体微观结构，减弱颗粒间的摩擦力，降低土体抗剪强度。由于路堑开挖后未及时进行坡面封闭，也未进行坡面临时防排水，坡面斜坡经历了长时间的降雨浸渗，使得整个坡体基本处于饱和状态。（）地震因素。项目所处地区小型地震频发，而且工程区基本处于斜坡平缓地段的崩坡积堆积体上，震动作用及施工开挖使原始应力状态发生改变，导致土体松动。地震对堆积体产生了一定水平作用力，震动对滑坡产生起到了一定的控制性作用。（）人类工程活动。本处路堑边坡设计开挖为 左右的深路堑，改变了原有地形地貌条件。通过现场地质调查发现，该处原始地貌为滑坡鼓丘，属于古滑坡的抗滑段，边坡开挖后减少了滑坡抗滑段的重力从而减小了抗滑力，使得古滑坡复活。同时在施工过程中未按照要求及时支挡防护，也是滑坡复活的主要因素之一。滑坡稳定性计算 土体力学指标的统计分析滑坡区上部土层主要为含粉质黏土的碎石土和含有碎石的粉质黏土层组成的第四系崩坡积土层，土体内碎石含量较高，粒径及分布不均匀，造成原状土取样困难。同时不同位置取样后的土样试验结果离散性较大，难以准确获取坡体整体稳定性参数。本次对相关岩土样进行试验并结合前期勘察成果进行分析，结果见表、表。表滑体土物理力学性质指标统计结果统计项目最大值最小值平均值天然含水率（）天然密度（）干密度（）比重（）孔隙比（）饱和度（）液限（）塑限（）塑性指数（）液性指数（）内聚力（）内摩擦角（）（）表岩层的物理力学指标统计结果指标项目范围值平均值标准差变异系数修正系数标准值中风化泥岩天然密度 天然状态抗压强度 中风化砂岩天然密度 饱和状态抗压强度 备注：表中数据为前期试验数据结合补勘试验数据的统计计算结果。计算工况根据 中 国 地 震 动 峰 值 加 速 度 区 划 图（），项目区地震动峰值加速度为 ，地震动反应谱特征周期为 ，属地震基本烈度度区。根据现行 公路工程抗震规范（）、公路滑坡防治设计规范（）和 公路路基设计规范（）中的相关规定，本次滑坡治理计算工况考虑正常工况（天然状态下的工况）及非正常工况（连续降雨或暴雨状态下的工况），不考虑非正常工况（地震等 公路 年第期 年第期路立龙黄志豪：双排圆形抗滑桩在某高速公路滑坡治理中的应用荷载作用下的工况）。计算条件及岩层物理参数选取主滑体土中含有较多的碎块石，且碎块石成分为石英砂岩，对现场取样影响大，取样困难，同时对室内试验制样影响也很大，造成滑带土的物理力学指标室内试验数据的可靠性不高。由于滑坡体滑带埋深较大，所以原位大剪试验无法进行。由于本工程滑坡处于整体变形滑动中，因此滑动带土采用残余强度指标。由于该滑坡属于堆积层滑坡，土质分布不均匀，结合天然状态的滑体土重度，饱水状态（即目前情况下）下滑体土的重度取 。按饱和状态（已经历了大半个雨季，且上部居民生活用水大部分入渗滑体中，试验结果表明土体饱和度接近 ）下，稳定系数取 左右进行反算。反算滑带土指标计算成果见表。表饱和状态下滑带岩土体反算成果一览项目反算指标 （）计算稳定系数（）备注 剖面前级 变形破坏严重，后缘裂缝长大贯通后级 变形破坏严重，后缘裂缝长大贯通 剖面前级 变形破坏严重，后缘裂缝断续可见后级 变形破坏严重，后缘裂缝长大贯通 剖面圆弧滑动 坡面破坏严重，后缘房 屋 未 见 明 显变形根据工程经验，建议正常状态（即天然状态）下滑带岩土体参数如表所示。表天然状态下滑带岩土体参数建议值项目岩土体建议参数（）（）剖面前级 后级 剖面前级 后级 滑坡稳定性计算本项目属于高速公路工程，依据现行 公路滑坡防治设计规范（）条规定，滑坡防治工程安全等级为级，滑坡防治工程设计的稳定安全系数取值应符合：正常工况为 ；非正常工况时为 。据本项目滑坡实际情况，在正常工况下安全系数取 ，非正常工况时安全系数取 。本滑坡属于因路堑工程开挖引起的工程滑坡，处治方案按照垂直于路线走向设剖面布置抗滑桩，滑动面按钻孔及测斜孔监测数据来确定。方案选择 、等个代表性断面进行土压力及滑坡推力计算。各计算模型见图图。图图图计算的主要参数与结果如表所示。表抗滑桩设计计算参数及结果计算断面桩长悬臂段长度纵向桩间距圆桩桩径天然工况（安全系数 ）剩余下滑力 饱水工况（安全系数 ）剩余下滑力 （单排）（单排）（）（双排）根据上述的计算结果，按照分级支挡原则，选定滑坡推力中较大者作为设计抗滑桩的设计推力，进行抗滑桩结构计算。处治方案（）在 段路中线右侧 处设置单排圆形抗滑桩支档，间距 ，桩径 ，桩长，本段共设置抗滑桩 根；在 段路中线右侧 处设置双排圆形抗滑桩支档，横向间距 ，纵向间距、桩径及桩长与前段相同，桩顶采用冠梁连接，本段共设置抗滑桩 根。（）在各级平台设置平台排水沟，减少汇水对坡面的冲刷，及时将坡面汇水排出，宽平台采用混凝土封闭，减少降水下渗；在路堑顶外处设置堑顶截水沟，基覆面或岩层交界面位置设一排仰斜式排水孔；一级边坡采用路堑墙防护，挡墙以上至级边坡采用框架锚杆防护，级边坡采用挂铁丝网喷播植草防护。（）为防止降雨时地表水大量渗入滑体内，应及时封闭分布在坡体中已经产生的裂缝，同时加强治理过程中的边坡临时排水。（）抗滑桩成孔施工时，建议采用旋挖钻机械成孔，尽量避免对坡体造成大幅度扰动。（）因现场地质情况复杂且现在处于雨季，滑坡治理刻不容缓，本方案为应急抢险处治方案，在施工期间应做好边坡位移和沉降观测。根据地质条件和现场监测情况，本工程采用动态设计原则，钻孔时注意地质情况变化，基岩面与设计差异较大时，及时调整桩长。（）第级边坡平台在原设计的基础上向下降低标高 施工抗滑桩，原开口线不变，第级边坡坡率按照平台调整。经调查，因设桩平台宽度需 ，为最大限度减少对边坡的扰动，边坡坡率在施工时自然顺接。治理效果此次滑坡治理工程于 年月完成，之后经观测，滑坡体停止了继续下滑，在经历了川南地区两个雨季的降水冲刷考验后，工程区周围地面未发现新的裂缝，滑坡治理取得了较好的治理效果。根据设置的边坡动态监测系统的监测结果及周边地表变形开裂巡查情况综合分析，认为该处滑坡现处于稳定状态，达到了预期治理目的，为本项目的顺利通车提供了坚实基础，为项目以后的运营安全提供了安全保障。结语（）该处滑坡的碎石土、块石土覆盖层厚度在 ，平均厚度为 且滑坡体含水丰富，补给水源多，采用人工挖孔施工存在施工扰动、地表水侵入等影响因素，可能引发边坡更深层次、更大范围的滑动变形，对施工作业人员安全产生威胁。而采用旋挖成孔的圆形抗滑桩，即可避免这一安全隐患。（）当滑坡规模或剩余下滑力较大时，如采用单排抗滑桩，则桩体截面尺寸太大，施工不便，投资较大，可改用双排或多排抗滑桩。与单排抗滑桩相比，双排抗滑桩整体协调共同受力，结构受力分布更合理，同时相比大截面的单排桩经济性更好。（）在双排抗滑桩桩顶设置冠梁，可以将两排抗滑桩连接为一个整体，形成框架，提高了抗滑结构的整体刚度和强度，使桩顶变形更小，可以使桩身的最大弯矩值明显减小，抗滑桩桩身应力分布更加合理。（）抗滑桩作为抗弯抗剪结构，在桩身截面形式中，矩形抗滑桩受力性能优于圆形截面抗滑桩，但桩身基础开挖采用机械化施工难度大。而选用圆形截面可以采用旋挖钻等机械成孔，避免了人工扰动、地下水侵入、施工安全性差等影响，可在相同配筋率的情况下通过在受拉区多配筋、受压区少配筋的布筋方式，提高截面惯性矩，提高抗滑桩的抗弯能力。参考文献：公路路基设计规范 公路滑坡防治设计规范欧阳秋焱圆形抗滑桩在某高速公路滑坡治理中的应用 交通科技，（）：张秀宝 双排抗滑圆桩在某高速公路滑坡治理中的应用 黑龙江交通科技，（）：张亚彩 某高速公路碎石土深挖边坡裂缝成因及其处治方案 交通世界，（）：公路 年第期