抗滑樁在某滑坡治理中的應用研究

高文信

(中國建筑材料工業地質勘查中心云南總隊，云南 昆明 650031)

1 前 言

1.1 工程概況

該滑坡位于龍江電站壩址左岸，滑坡體后緣自然坡度為15°～40°，前緣為電站廠房，并且滑坡前緣存在一條公路，故需要對滑坡進行治理，不僅保證前緣電站廠房安全，而且需要保證公路穩定通行。

經初步調查，滑坡后緣已開裂，前緣已發生坍塌，坍塌體積約3×104m3。開裂滑坡體縱長約300m，體積約80×104m3?；麦w滑塌周界清晰。

1.2 原因分析及滑坡評價

1)原因分析

降雨是發生滑坡的一個重要因素。經調查了解，滑坡發生前該地區降雨量較大并集中，雨水的下滲，不但大大降低土體的抗剪強度，還加大了滑塌體重量，從而誘發滑坡的發生。

滑坡區域斷裂構造發育，受斷裂切割，山體顯得較為破碎，且巖性較軟弱，易于風化。滑坡體為松散的碎(塊)石夾土，滑床巖層為強風化的片麻巖，為相對隔水層，地表大氣降水易于下滲并易于儲存在滑坡體內，因此，滑帶易于飽水。

2)滑坡評價

根據現場地質條件，取滑坡安全系數0.95～1.05進行反算，得到滑動面土體的參數為c=27.0kPa，φ=25.5°。

根據相關設計規范[2]，采用不平衡推力法和圓弧滑動M-P法，計算結果見表1。

對邊坡采用持久設計工況剩余下滑力進行設計，取剩余下滑力為2724kN進行設計。

表1 穩定計算結果表

2 邊坡治理原則及方案比較

根據工程特點，對邊坡治理措施提出如下兩個方案進行比選(表2)：

表2 兩個治理方案的比選結果

由于滑坡穩定性差，且坡度較陡，滑坡體厚度較大，并產生較大下滑力，采用預應力錨索+格構難以滿足設計要求，綜上所述，采用抗滑樁設計方案合理。

3 抗滑樁設計

3.1 抗滑樁內力計算

根據抗滑樁設計基本原理，本工程下盤巖體為強風化基巖，按k法進行計算，由于底滑面沿土石分界面，前緣無能夠提供抗力土體，按懸臂樁計算。根據相關規程，抗滑地基系數K取值為：0.25×106 kPa/m。抗滑樁設計尺寸為2.5×3.7m，樁長為19m。

1)樁性質的判別

樁的性質可由(1)式確定

(1)

式中：K — 地基系數(kN/m3)，0.25×106 kN/m3；

Bp —樁正面計算寬度(m)，矩形樁Bp=B+1，本工程抗滑樁取3.5m；

E — 樁的彈性模量(kPa)，C30混凝土，取3.0×107kPa；

I — 樁的截面慣性矩(m4)，10.55m4；

通過計算可得：β=0.162，得βh2>1.0，屬彈性樁。本工程所設計抗滑樁嵌固段長度一般為10～12m，均按彈性樁計算。

2)樁身內力計算

樁身內力可按(2)式進行計算：

[[Kz]+[KT]+[KT0]]{δ}={p}

(2)

式中：

[Kz]——抗滑樁的彈性剛度矩陣；

[KT]——滑坡面以下土體的彈性剛度矩陣；

[KT0]——滑坡面以下土體的初始彈性剛度矩陣；

{δ}——抗滑樁的位移矩陣；

{p}——抗滑樁的荷載矩陣。

計算結果見圖1。

圖1 抗滑樁內力計算簡圖

由計算可得：抗滑樁頂最大變形為112mm，滿足樁頂位移175mm的要求。

3.2 抗滑樁穩定性及地基承載力計算

抗滑樁的穩定性與嵌固段長度、樁間距、樁截面寬度，以及滑床巖土體強度有關，由于巖體為三向受力狀態，其抗壓強度較雙向受壓有所提高，參考相關設計資料[3]，樁身作用于圍巖的側向應力，其容許值σmax按(3)式計算：

σmax≤KCR

(3)

式中：σmax—嵌固段圍巖最大側向壓力值(MPa)；

K— 根據巖層構造在水平方向的巖石容許承載力換算系數，取0.5～1.0；

C— 折減系數，根據巖石的裂隙、風化及軟化程度，取0.3～0.5；

R— 巖石單軸抗壓強度極限強度，(MPa)。

根據巖石力學試驗，試塊飽和抗壓強度平均值為10 MPa～20MPa，嵌固段為強風化及弱風化層，取15MPa，構造發育，K值取0.5，C值取0.4，σmax≤3MPa。

計算結果表明，抗滑樁最大側向壓應力為2.57MPa，滿足基礎應力要求。

3.3 抗滑樁配筋計算

抗滑樁配筋根據抗滑樁內力按DL/T5057～1998《水工混凝土結構設計規范》配筋計算，抗滑樁樁頂變形按樁長的0.5%控制。矩形抗滑樁縱向受拉鋼筋配置數量應根據彎矩圖分段確定，并對局部需要加強的地段進行鋼筋加強，荷載較小地段減少鋼筋用量，有針對性的配筋對保證工程質量和優化設計十分必要。

4 結語

對該滑坡體采用抗滑樁進行支護，有效的抵抗了2724kN的滑坡剩余下滑力，保證工程質量安全，后期穩定。采用抗滑樁的基本理論和原理進行設計，不僅能夠保證設計的可靠度，而且可以有效的進行優化設計。

參 考 文 獻

[1]鄭穎人，陳祖煜，王恭先等.邊坡與滑坡工程治理 [M].北京：人民交通出版社，2010.

[2]中華人民共和國水利部.SL386～2007水利水電工程邊坡設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2007.

[3]鐵道部第二勘測設計院.抗滑樁設計與計算[M].北京：中國鐵道出版社，1983.

[4]中華人民共和國國土資源部.DZ/T0219～2006滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].北京：中國標準出版社.

[5]李智毅，楊裕云.工程地質學概論[M].武漢：中國地質大學出版社，1994.