抗滑樁支擋工程在四川地震災區某滑坡治理工程中的應用

王少輝，任鴻飛，閆晉龍

(河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 鄭州450016)

0 引言

長期以來，抗滑樁作為一種支擋抗滑結構物而廣泛應用于滑坡及邊坡的穩定性治理中。與其它抗滑工程如抗滑擋墻、錨桿等相比，其具有抗滑能力強、適用條件廣泛、不易惡化滑坡狀態、施工安全簡便，并能進一步核實地質條件等突出優點。由于抗滑樁在治理滑坡及維護邊坡穩定上的突出優點，使抗滑樁廣泛應用于礦山邊坡、鐵路、公路滑坡、L業與民用建筑基坑支護、港口等邊坡工程中。

許家院滑坡所處位置較為特殊，在滑坡體上為居民居住點和村莊田地，滑坡一旦失穩將會造成許家院村人民群眾生命財產安全。根據滑坡基本情況及成因機制，采用抗滑樁支擋工程治理該滑坡施工簡易，經濟合理，社會和經濟效益顯著。

1 滑坡災情評價

1.1 范圍及規模

根據滑坡變形形態特征，滑坡呈半弧形，滑坡剪出口縮小狀，為縮口型滑坡，滑坡前緣長度約100 m，滑坡后緣長度約200 m，滑坡的主滑方向約為10°，滑坡縱向總長度約為180 m，滑坡較為平緩，整體形態為階梯狀。

1.2 主要危害對象與經濟損失估算

許家院滑坡位于四川省江油市二郎廟鎮許家院村地段，滑坡一旦失穩將會造成許家院村大部分房屋倒塌，田地毀壞。直接威脅到許家院村民17戶，常住人口70人，可能造成直接經濟損失約500萬元。

2 地質環境條件

2.1 地形地貌

勘查區所在地位于江油市西北部，以山地為主，為構造侵蝕性中山區。切割深度一般500 m左右，海拔一般540～702 m，相對高差在160 m以上，地形坡度一般30°以上，溝谷狹窄，多呈“V”字型。

2.2 地層巖性

根據鉆孔和探槽等資料揭示，滑坡所在區地層主要有第四系全新統粉質粘土、卵石土、中生界侏羅系中統千佛巖組(J2q)粉砂質泥頁巖、粉砂巖等組成。

2.3 地質構造及地震

2.3.1 地質構造

江油市位于四川東北部，處于龍門山褶斷帶上。場區構造部位處于楓順場倒轉背斜軸部，構造作用強烈，巖石破碎嚴重，巖體一般為碎裂——層狀結構，構造節理裂隙發育，有利于崩塌(危巖)的形成。

2.3.2 地震

2008年5月12 日汶川發生8級強烈地震，造成了極其巨大的人員傷亡和經濟損失，這次地震是新中國成立以來發生的破壞性最為嚴重的地震。映秀—北川斷裂為發震斷裂，也是這次地震能力釋放最集中的地方，地震災害也最嚴重，強烈的地震活動誘發了大量的滑坡、崩塌，使得災害雪上加霜。

2.4 水文地質條件

按照地下水的賦存介質類型劃分為第四系孔隙水和基巖裂隙水兩大類。第四系孔隙水富水性較弱，基巖裂隙水對滑坡影響較大。

3 滑坡變形特征

3.1 滑坡變形特征

許家院滑坡為一老滑坡體，地震前即有不同程度的變形，對許家院滑坡前緣的居民房屋造成了較大的破壞。在“5·12”地震發生后，加劇了許家院滑坡的滑移和變形速度，造成了滑坡體上多處拉裂縫，在滑坡前緣及滑坡體上發生了垮塌，這些垮塌均為第四系覆蓋層淺層滑移破壞，在滑坡體上布置的探坑，也揭示了拉裂縫的寬度和深度見(圖1、圖2)。滑坡體裂縫有垂直于主滑方向的拉裂縫，也有平行于主滑方向的剪切裂縫，這些裂縫相互交織，把滑坡體局部切割成碎塊狀，由于滑坡體的移動，在滑坡體內部出現土體空腔現象。

圖1 滑坡后緣拉裂縫

圖2 滑坡中部拉裂縫

3.2 滑坡變形破壞機制分析

通過對許家院滑坡的的地表踏勘，對滑坡的變形特征進行了分析，分析認為許家院滑坡的滑移有多種因素:

1)造成滑坡的變形滑移，首先滑坡的主滑方向近似呈東西方向，在滑坡的前緣有滑移的空間，許家院滑坡從前緣到后緣整體趨勢為東低西高趨勢，為許家院滑坡的滑移變形提供了必要的滑動勢能條件;

2)由于滑坡體上存有大量的地表水，以及地下裂隙水常年的存在也為許家院滑坡提供了水源條件;

3)滑坡體上部覆蓋層為粉質粘土夾碎石，土層滲透性較大，為地表水垂直滲透提供了必要的通道條件。

4)下伏基巖為粉砂質泥巖，裂隙較為發育，裂隙中充滿了地下水，加速了泥巖的泥化作用;

5)由于滑移帶的變形模量和砂巖的變形模量差別較大，使得泥巖的變形不均勻，加速了軟弱層破壞。

綜合上述5條基本條件，從宏觀方面認為許家院滑坡地形地貌，地層巖性、地下水和地表水的儲存量，為許家院滑坡提供了比較的基礎條件，是造成許家院滑坡的最根本原因。

4 滑坡穩定性分析與計算評價

4.1 滑坡穩定性分析

通過對滑坡形成的地質環境條件、影響因素、變形破壞及形成機制等特征的綜合性分析，目前，滑坡堆積體在天然狀態下處于基本穩定狀態，在連續降雨、暴(大)雨及地震影響下處于欠穩定～不穩定狀態。

4.2 滑坡穩定性計算評價

根據前述滑坡變形破壞模式分析，當滑坡沿巖土界面附近形成滑動帶時，其滑面結構為折線型。按《滑坡防治工程勘查規范》(DZ/T0218－2006)的相關要求，并結合該滑坡災害的特點，采用剛體極限平衡法的傳遞系數法定量分析計算其穩定性與剩余下滑推力。結果見下表。

表1 滑坡穩定性和推力計算成果

從表1可以看出，在工況I(天然狀態)下均處于基本穩定狀態，在工況II(暴雨狀態)下，處于欠穩定狀態外，在工況III(地震狀態)下，處于欠穩定狀態。結果與實際情況比較接近，在“汶川5·12大地震”過程中，該斜坡發生過變形現象，地震以后降雨條件下滑坡后緣變形跡象明顯。

5 治理工程設計

5.1 設計指標

1)根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》(DZ/T 0219—2006)5.1條，可確定防治工程等級為III級。

2)治理工程結構設計基準期為10年。

5.2 設計工況及設計參數

5.2.1 設計工況

治理工程設計按“飽和”工況下安全系數1.10考慮。

5.2.2 參數的確定

設計參數為勘查報告提供的參數。

5.3 治理工程總體設計

根據滑坡變形特征及威脅對象，主要采用“抗滑樁+地表排水+裂縫夯填”的方式進行支護。

5.3.1 抗滑樁工程

考慮滑坡整體下滑，在滑坡前部高程介于688 m～698 m之間，布置一排抗滑樁進行支擋，抗滑樁數共30根。

5.3.2 地表截排水工程

降雨條件對坡體穩定性影響比較大，在滑坡體上布置完善的地表截水系統，利用坡體兩側自然沖溝將地表水排走。

5.3.3 裂縫夯填

由于滑坡在降雨工況下穩定性較低，所以對滑坡地表裂縫用粘土進行回填夯實，減少地表徑流或雨雪的入滲量，提高滑坡在降雨工況下的穩定性。

5.4 抗滑樁工程設計

地表排水工程設計最首要的設計標準是降雨標準(包括暴雨重現期和降雨歷時標準)、排水溝的超高標準，裂縫夯填即用粘土對地表裂縫進行回填夯實，其設計不再贅述。下面主要介紹抗滑樁工程的設計。

5.4.1 抗滑樁設計

根據推力計算結果，1－1'剖面選取工況2下滑推力383.58 KN/m，取400 KN/m作為抗滑樁推力設計值。本次采用理正巖土計算軟件進行抗滑樁結構設計，設計過程略。

5.4.2 抗滑樁工程布置

根據保護對象，抗滑樁布置在滑坡前緣，高程介于688 m～698 m之間，布置1排抗滑樁，抗滑樁采用四種樁型:A型樁長14 m共10根;B型樁長12 m，共15根;C型樁長10 m，共2根，D型長9 m，共3根，截面均為1.0 m×1.5 m。詳見表2。

表2 抗滑樁工程特性表

6 結論

(1)查明了各滑坡變形的形成機制，陡緩交結的地形地貌為滑坡變形提供了良好的臨空面;為滑坡滑移提供了勢能基礎;許家院滑坡底部強風化泥巖強度低，為斜坡變形的形成提供了潛在的剪切、滑移等軟弱破裂面;許家院滑坡是由降雨誘發形成的滑坡，“5·12”地震加劇了許家院滑坡滑移變形。

(2)根據本次勘查調查及計算結果表明:滑坡受水和地震的影響較大，在天然狀態下滑坡處于穩定狀態;在連續降雨、暴(大)雨及地震影響下，整體處于欠基本穩定～不穩定狀態，易產生不同規模滑移垮塌。

(3)目前滑坡區沒有采取任何工程治理措施，出現暴雨和連續降雨或發生地震，滑坡可能有變形失穩隱患，直接危及滑坡體山的房屋及居民，并且會對滑坡體上的農田造成較大的破壞。威脅直接和間接的潛在經濟損失為500萬元左右。危害對象為三級。

(4)經四川省綿陽市國土局組織有關專家評審，同意采用裂縫夯填+地表截排水+抗滑樁治理方案，現正進行施工招標。

［］四川省江油市二郎廟鎮許家院滑坡應急勘查、可行性研究、初步設計報告.化工部鄭州地質勘查院.2009.

［2］滑坡防治工程勘查規范(DZ/T 0218－2006).國土資源部.2006.

［3］滑坡防治工程設計與施工技術規范(DZ/T0219－2006).國土資源部.2006.

［4］李海光等.新型支擋結構設計與工程實例.人民交通地質出版社.2004.

［5］佴磊等.滑坡治理中的抗滑樁設計.吉林大學學報(地球科學版).2002，(2).