四川眉山某滑坡穩定性評價及治理設計方案研究

潘國華

(四川省地質礦產勘查開發局一一三地質隊，四川 瀘州 646000)

滑坡地質災害的存在給人類生命財產安全造成極大的威脅,滑坡地質災害的發生常常讓生命財產安全受到巨大的損失[1]，所以滑坡勘查和設計工作十分重要。要精確掌握滑坡的實際情況，要了解滑坡成因機制和一般發生規律，并做好滑坡勘查工作。通過勘查研究分析相關參數，并嚴格按照以人為本等基本原則制定合理可行、經濟可靠的治理方案，從而會有效避免滑坡地質災害的發生。

1 滑坡基本特征

滑坡相對高差75 m，地形坡度20°～25°。滑坡順坡長約190 m，平均寬約100 m，面積約1.9×104m2，滑體厚度8～12 m，平均厚度約10 m，總體積19×104m3，屬中型巖質滑坡。

滑體上覆松散堆積層較薄，粘土夾少量碎石，厚約0.2～0.3 m，紫紅色、濕、可塑、松散、碎石含量在5%～10%，粒徑在2～10 cm，棱角狀，無分選性。揭露滑帶為軟弱夾層，主要為薄層狀粘土巖構成。由于軟弱夾層主要沿層面發育，故主要呈直線型，厚度一般0.3～0.5 m，滑床巖石無明顯滑動痕跡，巖性為粘土巖。

滑坡對坡體生態涵養林造成破壞，威脅前緣老G213公路，嚴重影響人民群眾出行安全，威脅資產約400萬。危害對象為三級，防治工程等級確定為三級。

2 勘查技術方法

勘查工作遵循地形測量→工程地質測繪→工程地質勘探→綜合分析→報告編制的工作流程。通過工程地質測繪、鉆探等手段對滑坡進行了全面勘查。

3 滑坡成因機制分析

滑坡的發生，主要具有地形地貌[2]、斜坡結構、工程地質和水文地質條件等四個方面的基礎條件。

首先，在地形地貌方面，滑坡區縱向上呈階狀斜坡地貌，地形臨空條件發育，為滑坡發育提供了有利的地形條件。在斜坡結構方面，該區為順向斜坡結構，且層面傾角小于邊坡坡角，屬易發生滑坡的斜坡結構類型。在工程地質條件方面，軟弱-半堅硬粘土巖有軟弱泥化夾層分布，成為控制滑坡變形的重要結構面。在水文地質方面，區內降雨豐富，當坡體出現裂縫，降雨入滲沿軟弱夾層徑流，常成為引起滑坡變形的重要因素。由于該區具備上述四個方面滑坡發育的基礎地質條件，一旦降雨等不利因素具備，即可能引發滑坡變形。

4 滑坡穩定性評價

4.1 滑坡穩定性宏觀判斷

滑坡后緣左側基巖拉裂解體，坡體樹木歪倒；滑坡左側邊界出現剪切裂縫，下錯不明顯；滑坡后緣右側邊界剪切下錯，下錯約1.5～3.5 m；滑坡中部下錯明顯，基巖拉裂解體，部份順坡滑動滾落；滑坡前緣坡頂裂縫變形加劇，前緣中部出現滑塌變形，堆積至公路內側排水溝。

綜上所述，目前滑坡整體處于基本穩定狀態，在暴雨、地震等不利條件下，整體處于欠穩定狀態。

4.2 穩定性計算

4.2.1 計算參數選取

根據工程地質類比，滑體基巖碎裂，綜合加權取值，滑體天然容重為24.5 KN/m3，飽和容重為24.9 KN/m3。

計算參數結合參考類比類似案例的滑坡穩定性計算參數，根據滑坡區地質環境條件、不同部位滑帶結構特征、性狀、坡體變形破壞特征、空間變化情況等進行綜合確定。

滑帶反算值：在暴雨工況下滑坡穩定系數1.00～1.05進行反演。根據反演求得暴雨工況滑帶參數取值如下： C=14.2 kPa，φ=16.2°。

類比實例選擇了項目區附近滑坡的計算參數，綜合上述因素，軟弱夾層計算參數取值為天然狀態C值15.1 kPa，φ值17.1°，飽和狀態C值14.2 kPa，φ值16.2°[3]。

4.2.2 計算模型

根據《滑坡防治工程勘查規范》(GB/T32864-2016)，本次滑坡穩定性計算采用以極限平衡理論為依據的折線形滑面條分法和傳遞系數法來計算。

4.2.3 滑坡穩定性評價

各工況條件下滑坡穩定性系數計算結果見表1。對滑坡各剖面進行推力計算，計算結果統計見表2。

表1 滑坡穩定性計算及評價結果匯總表

表2 滑坡推力計算結果匯總表

5 滑坡設計

5.1 滑坡治理原則

(1)防治并舉，消除隱患的原則

通過前述分析與評價，在不利工況下(連續降雨和強降雨)處于將產生失穩破壞，為盡快消除地質災害隱患，對該滑坡采取一定的工程措施是必要的。

針對該滑坡變形破壞特征和受保護對象，合理控制，科學設計、科學施工，抑制不利因素的發展，同時發展有利因素，達到以防為主，防治并舉的目的，從而消除地質災害隱患。該滑坡治理工程應根據滑坡規模、地質結構、變形特征、穩定性和危害性，并結合地質災害區的工程地質條件、危害對象、周圍環境和施工條件，本著技術可行、經濟合理、施工方便的原則，分別采用不同的防治措施進行防治，消除安全隱患。

(2)經濟合理、安全可靠的原則

滑坡治理工程應以保護環境、美化環境為原則，密切配合當地總體發展規劃，精心布置，合理設計，力求工程技術措施可行，特別是與當地實際地形結合起來，做到盡量減少工程費用。另一方面，治理工程必須安全可靠，徹底根治災害，不留隱患。因此，在選擇治理工程措施時，首先應考慮對災害體穩定性影響較大的因素進行有針對性的防治。

(3)防治方案應符合因地制宜，就地取材，節省防治費用的原則。

5.2 滑坡治理設計方案

(1)應急治理工程方案：“樁板墻+公路排水溝修復”。

(2)樁板墻：布設于公路排水溝靠山側，采用一排抗滑樁進行支擋，樁間設擋板，攔截滑坡前緣陡坡碎裂基巖局部落石，兼有攔石墻功能。

5.3 分項工程設計

5.3.1 樁板墻

1)工程布置

選擇布置于滑坡前緣，公路規劃區外側區域，根據擬設支擋工程部位下滑力大小，設計3種樁型和3種擋板。

2)設計荷載

在設計工況下(暴雨工況)，選擇設樁處剩余下滑力做為設計荷截。

1-1’剖面設樁處滑坡剩余下滑力364.5 KN/m, 主動土壓力180.1 KN/m, 設計荷載364.5 KN/m,設計A型抗滑樁支擋；2-2’剖面設樁處滑坡剩余下滑力583.5 KN/m, 主動土壓力127.6 KN/m, 設計荷載583.5 KN/m,設計B型抗滑樁支擋；3-3’剖面設樁處滑坡剩余下滑力256.3 KN/m, 主動土壓力93.3 KN/m, 設計荷載256.3 KN/m,設計C型抗滑樁支擋。

3)結構檢算

(1)A型抗滑樁檢算

A型抗滑樁布置于1-1’剖面滑坡前緣，公路規劃區外側附近，A型抗滑樁受荷段長6 m，錨固段長3 m，單根總樁長9 m，樁心間距5 m，設樁處滑坡推力為364.5 KN/m，下滑力角度10.5°，項目區建設活動強烈，不考慮樁前抗力和被動主壓力，設樁處錨固段為泥質粉砂巖，地基系數K=300MN/m4，采用K法計算，樁底鉸接，樁芯為C30砼，抗滑樁設計斷面為1.5 m×1.8 m，樁型為方樁。

①樁身內力計算

采用理正軟件進行計算，得到其背側最大彎矩為5 840(kN·m)，距離樁頂6.6(m)，最大剪力為3 490(kN)，距離樁頂8.8(m)，樁頂位移19(mm)。

②結構設計

背側縱向受拉鋼筋：最大彎矩處所需配筋截面為9 963 mm2，配合彎矩圖，采用2段配筋的方式，第1段距離樁頂8.9～4.5 m，采用21φ25 mm鋼筋，21×490.9=10 308 mm2，3根1束，分7束，共1排；第2段距離樁頂4.5～0.1 m，采用14φ25 mm鋼筋，2根1束，分7束，共1排。

面側縱向鋼筋布置：所需配筋截面為5 400 mm2，采用18φ20 mm鋼筋，18×314.2=5 655.6 mm2。

兩側架立筋布置：按兩側各通長布置5根φ18 mm架立筋，便于鋼筋籠制作和安裝。

箍筋布置：采用φ16 mm鋼筋，按間距200 mm布置，采用雙肢箍。

(2)B型抗滑樁檢算

B型抗滑樁布置于2-2’剖面滑坡前緣，公路規劃區外側附近，B型抗滑樁受荷段長6 m，錨固段長3 m，單根總樁長9 m，樁心間距5 m，設樁處滑坡推力為583.5 KN/m，下滑力角度6.1°，項目區建設活動強烈，不考慮樁前抗力和被動主壓力，設樁處錨固段為泥質粉砂巖，地基系數K=300MN/m4，采用K法計算，樁底鉸接，樁芯為C30砼，抗滑樁設計斷面為1.5 m×1.8 m，樁型為方樁。

①樁身內力計算

采用理正軟件進行計算，得到其背側最大彎矩為9 451 (kN·m)，距離樁頂6.6(m)，最大剪力為5 648(kN)，距離樁頂8.8(m)，樁頂位移31(mm)。

②結構設計

背側縱向受拉鋼筋：最大彎矩處所需配筋截面為16 353 mm2，配合彎矩圖，采用3段配筋的方式，第1段距離樁頂8.9～5.0 m，采用21φ32 mm鋼筋，21×804.2=16 888 mm2，3根1束，分7束，共1排；第2段距離樁頂5.0～3.5 m，采用14φ32 mm鋼筋，2根1束，分7束，共1排；第3段距離樁頂3.5～0.1 m，采用7φ32 mm鋼筋，1根1束，分7束，共1排。

面側縱向鋼筋布置：所需配筋截面為5 400 mm2，采用18φ20 mm鋼筋，18×314.2=5 655.6 mm2。

兩側架立筋布置：按兩側各通長布置5根φ18 mm架立筋，便于鋼筋籠制作和安裝。

箍筋布置：采用φ16 mm鋼筋，按間距150 mm布置，采用四肢箍。

(3)C型抗滑樁檢算

C型抗滑樁布置于3-3’剖面滑坡前緣，公路規劃區外側附近，C型抗滑樁受荷段長6 m，錨固段長3 m，單根總樁長9 m，樁心間距5 m，設樁處滑坡推力為256.3 KN/m，下滑力角度0.7°，項目區建設活動強烈，不考慮樁前抗力和被動主壓力，設樁處錨固段為泥質粉砂巖，地基系數K=300MN/m4，采用K法計算，樁底鉸接，樁芯為C30砼，抗滑樁設計斷面為1.2 m×1.5 m，樁型為方樁。

①樁身內力計算

采用理正軟件進行計算，得到其背側最大彎矩為4 168(kN.m)，距離樁頂6.6(m)，最大剪力為2 455(kN)，距離樁頂8.8(m)，樁頂位移19(mm)。

②結構設計

背側縱向受拉鋼筋：最大彎矩處所需配筋截面為8 724 mm2，配合彎矩圖，采用2段配筋的方式，第1段距離樁頂8.9～4.5 m，采用18φ25 mm鋼筋，18×490.9=8 836 mm2，3根1束，分6束，共1排；第2段距離樁頂4.5～0.1 m，采用12φ25 mm鋼筋，2根1束，分6束，共1排。

面側縱向鋼筋布置：所需配筋截面為3 600 mm2，采用15φ18 mm鋼筋，15×254.5=4 581 mm2。

兩側架立筋布置：按兩側各通長布置4根φ18 mm架立筋，便于鋼筋籠制作和安裝。

箍筋布置：采用φ16 mm鋼筋，按間距200 mm布置，采用雙肢箍。

5.3.2 樁間擋板

內力計算采用理正軟件進行計算，進行結構配筋，采用C30鋼筋混凝土與抗滑樁地面以上段同時現澆。A型擋土板長3.5 m、厚35 cm、高4 m，采用φ16@250鋼筋，板中部設φ80 mmPVC管泄水孔6個，孔后設置反濾層厚35 cm。B型擋土板長3.5 m、厚35 cm、高4 m，采用φ20@200鋼筋，板中部設φ80 mmPVC管泄水孔8個，孔后設置反濾層厚35 cm。B型擋土板長3.8 m、厚35 cm、高4 m，采用φ16@250鋼筋，板中部設φ80 mmPVC管泄水孔7個，孔后設置反濾層厚35 cm(見表3)。

表3 滑坡治理設計荷載及支擋工程布置統計表

5.3.3 公路靠山側排水溝修復

6 工程效益評價

對滑坡進行應急工程治理，保證滑坡的穩定性，基本消除滑坡對坡體生態涵養林的破壞，保護前緣老G213公路，確保人民群眾出行安全，促進當地社會經濟發展，必然得到當地政府的支持和人民群眾的擁護，因而必將帶來良好的社會效益。通過應急工程治理，可有效保護危險區內過往車輛行人和財產的安全，滑坡防治工程帶來的減災效益和經濟效益也是顯著的。

7 結語

根據計算結果與野外地質調查顯示：滑坡整體處于基本穩定狀態，在暴雨、地震等不利條件下，整體處于欠穩定狀態。針對勘查結論進行治理工程設計，治理方案為公路排水溝靠山側修建抗滑樁，樁間設擋板，并對公路水溝進行修復。綜上所述，通過對該滑坡地質災害發育特征進行調查研究，對癥下藥采取合理治理設計方案，保證滑坡區的穩定性，達到防災減災以保護人民生命財產安全的目的。