漢源新縣城亂石崗滑坡治理工程設(shè)計(jì)

佘鴻翔，唐全民

(1.中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072；2.四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 德陽 618000)

0 前 言

漢源新縣城亂石崗區(qū)位于蘿卜崗流沙河口與大渡河交匯的條形山地上，因該區(qū)內(nèi)有亂石崗大滑坡而將其周圍命名為亂石崗滑坡區(qū)。根據(jù)漢源新縣城總體規(guī)劃，亂石崗區(qū)上將建設(shè)數(shù)十個(gè)移民遷建單位、大量居民住宅樓及主干道、變電站等市政基礎(chǔ)設(shè)施。亂石崗滑坡治理工程保護(hù)對(duì)象重要性高、失事危害大，治理工程可靠性要求高。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

漢源新縣城蘿卜崗場(chǎng)地位于流沙河與大渡河所圍限的寬緩斜坡上，山體走向N40°W，東起河冒頂，西至無名溝，長(zhǎng)約6.5km，寬1.5～1.9km。地形上總體西高東低，起伏不大，地面高程840～1 115m，最大相對(duì)高差375m，屬中、低山斜坡地貌。

1.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)地層主要有第四系全新統(tǒng)人工堆積層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)殘坡積層(Q4el+dl)、第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層(Q4del)、第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層(Q3al+pl)等松散層，以及第三系上新統(tǒng)昔格達(dá)組(NQx)、三疊系上統(tǒng)白果灣組(T3b)基巖地層。基巖為大致北東傾向的單斜巖層，但受構(gòu)造影響，層面波狀起伏。

1.3 滑坡變形特征

亂石崗滑坡為基巖間相互錯(cuò)動(dòng)，因此屬基巖順層滑坡。按場(chǎng)區(qū)不同部位巖土體的結(jié)構(gòu)特征及變形特征等，總體上將亂石崗分為兩個(gè)大區(qū)，即滑坡堆積區(qū)和滑坡影響區(qū)，其中滑坡影響區(qū)進(jìn)一步分為：弱松動(dòng)拉裂區(qū)、強(qiáng)烈拉裂松動(dòng)變形區(qū)和拉裂松弛變形區(qū)，以及覆蓋層堆積區(qū)。

1.4 滑體物質(zhì)特征

滑體物質(zhì)組成主要為灰白色砂巖巖塊的雜亂堆積，局部呈似基巖狀，與基巖層理相同，巖塊一般呈中～強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)。在滑坡體后部南西側(cè)分布有昔格達(dá)粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂或粉質(zhì)粘土夾塊碎石。從滑體垂直分布特征來看，上部淺表形成的人工堆積的塊碎石土，局部為褐黃色、棕紅色耕植土、粉質(zhì)粘土，下部為基巖錯(cuò)動(dòng)后塊石。

由于基巖有較多的軟弱夾層，且有多個(gè)滑面的存在，因而滑帶土構(gòu)成也較多樣，主要為黃色、灰黃色、灰白色可塑狀粘土、粘土夾砂巖角礫、或砂巖角礫充填10%～40%的黃色粘性土。在粘土的滑帶土中可見到黑褐色鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，或在粘土上下面見極薄層片狀灰白色砂巖。滑面及軟弱結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 滑面/軟弱結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)

滑床主要為三疊系上統(tǒng)白果灣組砂巖，薄至中厚層狀，巖性堅(jiān)硬，裂隙較發(fā)育，淺部裂隙張開度大，普遍鐵錳質(zhì)銹染或充填粘性土，隨深度增加，裂隙張開度減小，至閉合。強(qiáng)風(fēng)化層厚約2.5～3.0m，其下為中風(fēng)化。在滑床以下的基巖中也多見軟弱夾層存在。

2 滑坡穩(wěn)定性分析結(jié)論

對(duì)亂石崗滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)各部分巖體的穩(wěn)定性狀況存在一定差別，滑坡體及拉裂松動(dòng)巖體在天然狀態(tài)下基本穩(wěn)定；在暴雨條件下滑坡及拉裂松動(dòng)巖體穩(wěn)定性系數(shù)偏低，達(dá)不到工程安全要求；地震條件下滑坡體及拉裂松動(dòng)巖體存在失穩(wěn)的可能。

3 治理范圍與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過工程可靠性、投資及工期比較后確定，治理范圍主要為亂石崗滑坡影響區(qū)內(nèi)松弛區(qū)及以上部分。

對(duì)建設(shè)用地場(chǎng)地邊坡(即松弛區(qū)及以上邊坡)按Ⅰ級(jí)邊坡防治工程進(jìn)行治理設(shè)計(jì)，非建設(shè)用地場(chǎng)地邊坡(松弛區(qū)以下邊坡)按Ⅱ級(jí)邊坡防治工程進(jìn)行治理設(shè)計(jì)。根據(jù)(DZ/T 0219-2006)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》中滑坡防治工程設(shè)計(jì)安全系數(shù)推薦表：Ⅰ、Ⅱ級(jí)防治工程邊坡暴雨工況安全系數(shù)達(dá)到1.1～1.15(Ⅰ級(jí)防治工程)和 1.05～1.10 (Ⅱ級(jí)防治工程)，地震工況安全系數(shù)達(dá)到1.1～1.15(Ⅰ級(jí)防治工程)、 1.05～1.10 (Ⅱ級(jí)防治工程)和(GB50330-2002)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中的穩(wěn)定安全系數(shù)要求。本工程最終安全系數(shù)選取見表2。

表2 漢源新縣城亂石崗區(qū)滑坡防治工程邊坡設(shè)計(jì)安全系數(shù)

4 準(zhǔn)治理方案設(shè)計(jì)

4.1 計(jì)算工況

根據(jù)場(chǎng)區(qū)實(shí)際情況，以及工程建設(shè)特點(diǎn)，本次穩(wěn)定性評(píng)價(jià)過程中考慮以下三種工況：

工況1：天然狀態(tài)，該工況考慮的荷載主要有巖土體自重(挖填部分容重取加權(quán)平均值)；

工況2：天然+暴雨，該工況除考慮工況1的荷載外還包括因降雨引起的巖土體強(qiáng)度降低，暴雨工況中考慮滑坡以上滑體底部1/4左右飽水；

工況3：天然+地震，該工況除考慮工況1的荷載外，還包括地震引起的推力。根據(jù)場(chǎng)地地震安全性研究，治理區(qū)50年超越概率10%基巖水平峰值加速度值為172cm/s2。

4.2 計(jì)算公式

采用綜合野外與室內(nèi)分析的滑面即軟弱面來計(jì)算，滑面呈折線形，故穩(wěn)定計(jì)算采用折線型滑動(dòng)面計(jì)算公式，剩余下滑力計(jì)算按傳遞系數(shù)法。穩(wěn)定系數(shù)Kf計(jì)算公式如下：

式中Kf——穩(wěn)定系數(shù);

R——抗滑力;

ψ——滑面傾角;

T——下滑力。

根據(jù)漢源新縣城遷建規(guī)劃調(diào)整布置中建筑物的布置特點(diǎn)、治理區(qū)穩(wěn)定級(jí)地形特征，在整個(gè)治理區(qū)內(nèi)選取5個(gè)地質(zhì)剖面作為代表性剖面進(jìn)行計(jì)算，下滑力見表3。

表3 代表性剖面各種工況下剩余下滑力計(jì)算成果

4.3 抗滑樁結(jié)構(gòu)控制指標(biāo)

樁體截面尺寸主要由剩余下滑力和滑面以上土體高度決定，剩余下滑力主要由地震工況控制。根據(jù)邊坡場(chǎng)平使用要求，抗滑樁的截面設(shè)計(jì)主要由樁頂位移和樁前應(yīng)力進(jìn)行控制。考慮建筑地基的型式及其功用要求，依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于地基變形允許值的規(guī)定，抗滑樁計(jì)算中采用的主要控制指標(biāo)為：地震工況樁頂位移不超過60mm，正常工況樁頂位移不超過40mm；樁前基巖壓應(yīng)力不超過5MPa。

4.4 治理措施布置

總體布置上，按兩條主要支護(hù)線布置原則進(jìn)行，即松弛區(qū)前緣為第一道支護(hù)線、松弛區(qū)末端為第二道主線。支護(hù)線選擇在剩余下滑力較大的位置、場(chǎng)平高程下挖至滑面附近的位置、剖面線較長(zhǎng)或有可能產(chǎn)生次級(jí)滑坡的位置(總體布置見圖1)。

(1)松林溝以北N地塊。因該區(qū)內(nèi)公路擋墻主要為漿砌石擋墻且基本已經(jīng)施工完成，如采用錨索墻方案，為布置錨索需將原擋墻拆除改為混凝土擋墻后方可實(shí)施，這樣勢(shì)必造成不必要的浪費(fèi)；局部未施工公路擋墻下滑力超過>500kN/m，需布置大噸位、密間距錨索，將會(huì)與房建基礎(chǔ)樁體沖突，導(dǎo)致錨索被破壞而失效；另外根據(jù)擋墻穩(wěn)定復(fù)核的成果，低于5m的擋墻單位寬度內(nèi)如施加1 000kN的錨索力，會(huì)導(dǎo)致?lián)鯄A(chǔ)面破壞，影響擋墻的穩(wěn)定。基于以上原因，松林溝以北N地塊治理措施最終采用抗滑樁。為避免對(duì)上部建筑物樁基產(chǎn)生影響，同時(shí)結(jié)合房建和道路布置，對(duì)該段采用小斷面抗滑樁進(jìn)行支護(hù)。

圖1 滑坡影響區(qū)治理工程平面布置示意

(2)松林溝以南M地塊。根據(jù)剩余下滑力計(jì)算結(jié)果，松弛區(qū)前緣部分各種工況下剩余下滑力較小，且建筑物布置較密集。松弛區(qū)末端計(jì)算剩余下滑力相對(duì)較大，建筑物布置相對(duì)較稀疏。據(jù)此，結(jié)合房建和道路布置，對(duì)松弛區(qū)前緣采用小斷面抗滑樁進(jìn)行支護(hù)，對(duì)松弛區(qū)末端采用錨索抗滑樁進(jìn)行支護(hù)。

根據(jù)各剖面分級(jí)治理的抗滑樁布置，亂石崗滑坡影響區(qū)整治工程抗滑樁共布置366根，其中抗滑樁截面2.0m×3.0m，樁長(zhǎng)L=10～30m，總根數(shù)254根、抗滑樁截面2.5m×4.5m，樁長(zhǎng)L=25～35m，總根數(shù)109根、抗滑樁截面2.5m×5.0m，樁長(zhǎng)L=35m，總根數(shù)3根。抗滑樁布置典型剖面見圖2。

圖2 抗滑樁布置典型剖面示意

5 監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

地表變形監(jiān)測(cè)主要以絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)為主。共布置52個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)，采用GPS加大地變形監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

地下深部變形監(jiān)測(cè)布置5個(gè)監(jiān)測(cè)剖面布設(shè)測(cè)斜孔，設(shè)置測(cè)斜孔48個(gè)。與大地變形監(jiān)測(cè)構(gòu)成立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，較全面開展坡體變形監(jiān)測(cè)。

抗滑樁變形監(jiān)測(cè)通過監(jiān)測(cè)樁頂位移和樁身傾斜變形進(jìn)行，在抗滑樁設(shè)置44個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)和便攜式測(cè)斜儀。抗滑樁應(yīng)力通過在抗滑樁安裝土壓力計(jì)以及在錨索抗滑樁上安裝錨索測(cè)力計(jì)的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

地下水監(jiān)測(cè)利用滑坡體內(nèi)鉆孔，在測(cè)斜孔底安裝滲壓計(jì)(共安裝48支滲壓計(jì))，監(jiān)測(cè)地下水的變化情況，以掌握地下水的變化規(guī)律，分析地下水、地表水、大氣降水的關(guān)系，進(jìn)行其與滑坡變形的相關(guān)分析。

6 施工技術(shù)要點(diǎn)

抗滑樁挖孔由人工進(jìn)行，每開挖深度1.5m左右后，即進(jìn)行鋼筋混凝土薄殼護(hù)壁。基巖采用鉆爆掘進(jìn)時(shí)，采取短進(jìn)尺小藥量爆破，以避免影響邊坡穩(wěn)定。施工中滲水采用在工作面設(shè)臨時(shí)集水坑進(jìn)行抽排。開挖成孔采用橫向間隔一孔進(jìn)行，分兩序孔施工。

7 結(jié) 論

(1)工程開挖是影響滑坡及變形體穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，尤其是工程開挖“切腳”導(dǎo)致下伏軟弱結(jié)構(gòu)面(包括滑帶)出露于坡腳，并在坡腳形成較好臨空條件，在降雨等地表水體下滲、坡面加載等因素誘發(fā)下可能導(dǎo)致滑坡及變形體局部失穩(wěn)。本工程初期由于道路修建，對(duì)滑坡下部存在“切腳”現(xiàn)象，導(dǎo)致后期處理下滑力增大，增加了工程投資及風(fēng)險(xiǎn)。

(2)由于新縣城建設(shè)的緊迫性，部分房屋建設(shè)先期開工，違背了“先治理，后建設(shè)”的原則，導(dǎo)致部分抗滑樁施工干擾較大，被迫調(diào)整樁位，延誤了工期。

(3)采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁通過改變傳統(tǒng)抗滑樁的受力狀態(tài)，變懸臂梁為類簡(jiǎn)支梁，使受力狀態(tài)更加合理。本工程治理采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的治理方案，可有效地提高亂石崗的整體抗滑穩(wěn)定性。但由于應(yīng)力調(diào)整和回填土固結(jié)沉陷引起地面或建筑物產(chǎn)生一定程度的變形，是滑坡治理工程所不能解決的，屬于建筑物地基處理需解決的問題。

(4)亂石崗滑坡治理工程保護(hù)對(duì)象重要性高、失事危害大，目前已經(jīng)受蓄水及“4·20”蘆山地震考驗(yàn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明邊坡整體穩(wěn)定。

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