重慶某填方邊坡穩定性評價及處治

摘 要:重慶某住宅小區5號樓、10號樓和11號樓按設計標高回填后，形成高填方邊坡。該邊坡由雜填土組成，結構松散，均勻性差，在天然狀態下處于極限平衡狀態。擬采用預應力錨索樁板式擋墻對該邊坡進行支擋。預應力錨索樁板式擋墻在受力狀態、受力機制上較傳統的抗滑樁更加合理，在經濟性、安全性等方面優點明顯。

關鍵詞:填方邊坡 穩定性評價 預應力錨索抗滑樁

中圖分類號:U416文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)11(c)-0092-02

The evaluation and management of fill slope at a residential area of Chongqing

SUN Yao-ming

(Chongqing Communications Research Design Institute Corporation of China Merchants Group，Chongqing，400067)

Abstract:A residential area of 5#，10# and 11# buildings of Chongqing，formed a high fill slope after filling according to design elevation.The slope constitute of miscellaneous fill，its structure is inattentive，and its uniformity is poor，which is in limit equilibrium state in the natural state.we used anti-sliding pile with prestressed anchor to the slope of retaining a block.Anti-sliding pile with prestressed anchor is more reasonable than traditional anti-slide pile in the stress state and the mechanics of retaining，besides，it have obviously advantages in economy and safety。

Key word:fill slope;stability assessment;anti-sliding pile with prestressed anchor

1 前言

重慶某住宅小區5號樓、10號樓和11號樓的地基為雜填土回填區，雜填土厚達10～13m，結構松散，均勻性差。按設計標高回填后，形成長86m、高1.3～18.7m的填方邊坡。該邊坡安全等級為一級，邊坡穩定與否直接影響5、10、11號樓上、下部結構的安全。考慮到邊坡的重要性，擬采用懸臂式樁板式擋墻或預應力錨索樁板式擋墻進行支擋。

傳統抗滑樁為被動的懸臂梁式受力狀態(圖1)，而預應力錨索抗滑樁變懸臂梁為類簡支梁，大幅度減少樁身內力、樁的橫截面積和埋置深度，使受力狀態更加合理，亦節省工程造價。此外，傳統抗滑樁的受力機制為被動式的，即只在坡體發生位移后，滑坡推力作用在樁上，使樁產生抵抗力矩時才能阻止滑坡體的進一步滑動，而預應力錨索抗滑樁則為主動式受力結構，預先通過錨索給坡坡體施加了一個預應力，提高了坡體的穩定性。對于坡體上或坡體前緣有重要建筑物的滑體加固時，優點更為明顯。(如圖1)。

2 邊坡穩定評價

據設計標高填方后5#、10#、11#樓填土邊坡穩定與否直接影響5、10、11號樓上、下部結構的安全。本次驗算斷面采用Ⅰ-Ⅰ’剖面，按雨季工況不利條件考慮，素填土天然容重20kN/m，綜合內摩擦角30°，潛在滑面為基巖面，φ＝12°，C＝32.7kPa。

本次計算采用《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2002)的5.2.5公式，公式如下:

其中Ri=Wi×cosαi×tanφi+Ci×Li，Ti=Wi×sinαi，ψi=cos(αi-αi-1)-sin(αi-αi-1)×tanφi+1，

計算表明:按設計標高平整場地后，填方邊坡的整體穩定系數K=0.98＜1.3，該填方邊坡處于不穩定狀態(表1)。

3 邊坡處置

因抗滑樁樁身長度大，且坡面及滑面差異較大，合理確定滑坡推力最大值是本支擋結構設計成敗的關鍵。

3.1 滑坡推力計算

①第一種情況:滑動面上的四個滑塊均為剛性土塊，只承受壓力不承受拉力，且第一個滑塊土體的土壓力按最不利圓弧面滑動計算(近似按滑坡推力試算后45°契形體推力最大)，得:剩余下滑力=955.904kN，下滑力角度=24.567°。

計算發現，因第二滑塊的有效滑面長度達21m，處于基本穩定狀態，將其假定為剛性體，因不承受拉力，滑塊剛性滑動體有誤。須將第二滑塊劃小重新計算，得:剩余下滑力=1451.180kN，下滑力角度=24.567°。

②第二種情況:第一個滑塊上作用有上部土體按最不利圓弧面滑動的土壓力，其余兩個滑動面上的滑塊視為可下滑的剛性土塊，滑塊只承受壓力不承受拉力，得:剩余下滑力=1622.276kN，下滑力角度=24.567°。

③第三種情況:將樁后第一滑塊視為可下滑的剛性土塊，滑塊只承受壓力不承受拉力，同時滑塊上作用有第二滑塊土體內部按最不利圓弧面滑動的土壓力(近似按滑坡推力試算后40°契形體推力最大)。剩余下滑=1888.956kN，下滑力角度=24.567°。

④按擋土墻前側土壓力計算:由側向土壓力公式計算得到。

得:Ea＝0.5×γ×h2×Ka=958.97kN/m。其中:地表均布荷載q=0kN/m，土的坡度β=18°;土對擋土墻背的摩擦角δ=5°，

綜上，對抗滑樁設計起控制作用的荷載為第三種情況滑坡推力，其荷載設計值為1890kN/m(已考慮k=1.30的可靠度)，滑坡推力標準值為1454kN/m。

3.2 樁承載力計算

基本計算參數:樁長25m(滑面以下深10.0m)，樁間距4.0m，下滑力FT=1890kN/m，α=24.567°(設樁處滑面傾角)，h1=15m(滑面以上土層厚)，h2=10m(滑面以下土層厚)，樁形為1.5m×2.5m的矩形，樁截面積Ap=3.75m2，截面慣性矩I=1.59m4，計算樁寬Bp=2.8m，地基系數K=300000kN/m3，C40混凝土彈性模量為4.0×104MPa。

錨索沿樁頂設置，每樁一根，距樁頂3m，錨索與水平夾角25°，孔徑250mm，采用15根7φj15.2鋼鉸線，用M30砂漿錨固。

①樁身內力計算(K法)

擋土側最大彎矩=34160.766kNm，距離樁頂16.500m;非擋土側最大彎矩=2336.331kNm，距離樁頂3.000m;最大剪力=5502.503kN，距離樁頂15.000m;樁頂位移=82mm，錨索水平拉力=1476.697kN。

②樁身配筋計算

按一般抗滑樁計算方法配筋。擋土側設Ⅱ級螺紋鋼，分兩排共20束，每束3根;樁的臨空側設置架立鋼筋;兩側和受壓側設置@及的縱向構造鋼筋;箍筋為Φ8@200。

③擋土板內力配筋計算

擋土板厚400mm，單塊板彎矩139.584kNm，單塊板全部縱筋面積1137mm2，受力筋為，分布筋為，拉結筋Φ8隔一拉一，呈梅花形布置。

3.3 錨索承載力計算

計算表明，預應力拉索所需水平拉力為1477kN(考慮可靠度)，相應標準值為1230KN，拉索角度為25°，側拉索拉力為1360kN，預估采用15根7φj15.2鋼鉸線，則相應應力為(1477×1000×1.1)/(0.69×139×15×cos25°)=1246MPa＜fpy，承載力滿足要求。根據剖面圖知，自由段長度約為15m，則拉索在張拉端在受力過程中的總伸長量為(1360x1000)/(15×139×1.95×100000×15000)=50mm。

相應水平位移為50×cos25°=45mm，同時樁身3.0m標高的水平位移為65mm，考慮到預應力錨桿有適度的初始張拉控制應力，實際的鋼鉸線的水平剛度較假定值(錨索水平剛度:18.000MN/m)大，所以實際的位移較計算值小，鋼鉸線的拉力比計算值大。

根據《建筑邊坡工程技術規范》7.2.3式，錨固段的最小長度為:La≥(1360×1000)/(1.0×3.14×200×250)=8.66m，取為10.0m。

3.4 樁前巖石側壓力計算

樁前最大巖石側壓力為1492kPa，小于中風化砂質泥巖特征值2240kPa，巖石承載力滿足要求。

3.5 排水工程

采用地表排水系統。坡頂設截水溝，并作封蔽處理，擋土板上設泄水孔，泄水孔內徑100mm，外傾坡度不小于5%，并按梅花形交錯布置。最低一排泄水孔距排水溝底面200～300mm，在泄水孔進水側設置500mm×500mm×500mm反濾包。坡底及標高237.30處均設排水溝。

4 結語

本工程治理采用了預應力錨索抗滑樁及地表、地下截、排水措施作為輔助方法的綜合治理方案，做到擋防結合。錨索與樁的聯合作用既減小了樁的截面、配筋以及嵌巖深度，又減少了樁頂的水平位移，達到了造價經濟、安全可靠的良好效果。

本工程治理施工已經結束1年，通過對滑坡體和樁體的位移監測，證明這種方案對該滑坡體的治理起到了很好的作用。 #K5)Rb-H

參考文獻

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