某高填方段滑坡處治措施

錢文斐

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

某城市快速路工程位于西南某省，為當?shù)鼗A設施建設重點項目。此工程中存在一處高填方路段，填方高度約10～47 m，填方處地形地貌情況為：沖溝剝蝕地貌，地形坡向為310°，坡度為20°～40°。該填方區(qū)第四系（Q4）覆蓋層為含碎石的殘坡積土和填土。下伏基巖為強風化～中風化白云巖。填方區(qū)下方約150 m處為生活小區(qū),邊坡安全等級為一級。

原設計中最高填方處采用三級放坡，坡率均為1∶1.5，坡腳處采用抗滑樁板墻進行收腳。回填施工時正值雨季，根據(jù)現(xiàn)場在樁板墻墻頂布置的位移觀測點，一場暴雨過后，部分樁頂位移發(fā)生了較大變形，由現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)反映出：樁頂最大變形速率達到1 cm/h，而且有變形速率增大的趨勢。如不采取措施，樁將最終折斷并將對下方生活小區(qū)形成巨大威脅。經(jīng)各方?jīng)Q定停止一切施工，待找出原因并提出合理的處治措施后方可恢復施工。

2 原因分析

通過對原設計方案進行分析，抗滑樁的強度和剛度均滿足要求。就抗滑樁設計理論而言，樁頂發(fā)生如此大的位移，可以推斷樁迎土側承受的下滑力大大超過設計要求。經(jīng)過現(xiàn)場調查，現(xiàn)場地形較陡，坡度達到20°～40°，一方面由于施工工期緊張，施工方未按要求進行充分夯實，壓實度未達到規(guī)范要求，另一方面施工期正值暴雨，雨水下滲，增加了填料的重度，同時降低了填料的綜合內摩擦角。整體填料順地勢下滑，大大增加了抗滑樁板墻所承受的下滑力。經(jīng)過計算復核，當滑動體底部摩擦系數(shù)從0.25～0.4之間變化時，采用傳遞系數(shù)法計算剩余下滑力，最不利滑面每延米推力變化趨勢如表1所列。

表1 延米剩余下滑力與滑面摩擦系數(shù)關系表

由表1可以看出，延米下滑力隨著摩擦系數(shù)的變化，其增加的幅度十分明顯，而填土的摩擦系數(shù)與壓實度直接相關，因此可以推斷，壓實度不滿足要求及暴雨增大填料重度且降低滑面摩擦系數(shù)是直接導致抗滑樁發(fā)生大變形的原因。

3 臨時處治措施

考慮到該工程下方居民小區(qū)的安全，如不及時采取應急措施，抗滑樁板墻一旦傾倒，其后大量填方將順著地形一直沖向居民小區(qū)，造成嚴重不良影響。經(jīng)研究,決定先采取臨時搶險措施后進行永久治理方案的研究。臨時搶險措施如下：

“減載反壓”為基本指導思想?！皽p載”即減少樁板墻承受的下滑力，對樁后的填土進行部分清除；“反壓”即提高樁板墻的抗力，用砂袋順著樁高方向碼砌，縱向寬度不小于5 m。同時在樁前至少20 m處，用砂袋堆碼成攔土壩，攔土壩高出地面1.5～2 m，以防止可能的滑落順著地勢沖向居民小區(qū)。臨時處治方案見圖1所示。

現(xiàn)場經(jīng)過采取臨時搶險措施，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反映：樁板墻的變形速率大大降低，樁頂位移變化速率由原來的1 cm/h大幅度減至1 mm/h,從而為制定永久處治措施及施工提供了寶貴的時間。

圖1 臨時處治方案簡圖

4 永久處治措施

根據(jù)現(xiàn)場抗滑樁板樁頂?shù)奈灰票O(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，樁頂最大位移接近2 m，理論上推斷混凝土最大裂縫已達到厘米數(shù)量級。這說明樁板墻結構受拉區(qū)鋼筋已發(fā)生塑性變形，雖暫時可提供一定抗力作用，但相對于該工程設計使用年限為100 a，隨著時間的推移，受力鋼筋將逐漸被腐蝕，最終將完全退出受力體系，即最終抗滑樁板墻將完全失去支擋作用。因此永久治理方案中應不再考慮既有抗滑樁作用。基于以上因素考慮，共提出兩種處治方案。

方案一：在不增加用地的前提下，就地在原抗滑支護體系處重新建立抗滑支護體系，即在既有抗滑樁后打設鋼管樁，并向鋼管樁內灌注混凝土形成鋼管混凝土，并在鋼管樁頂用鋼板進行焊接以形成一個整體，并澆注混凝土冠梁。此方案存在以下優(yōu)點：無需增加用地；但存在以下缺點：鋼管樁需嵌入下覆中風化白云巖層較大深度，以提供足夠的抵抗力。而勘察成果表明：下覆中風化白云巖單軸飽和抗壓強度為36.45 MPa，巖石屬較硬巖,鉆頭鉆進十分困難，可實施性差。

方案二：在增加用地的前提下，在原抗滑支護體系外重新建立抗滑支護體系，即在既有抗滑樁前順地勢進行填方，并采用抗滑擋土墻進行支擋。此方案存在以下優(yōu)點：可實施性強，且運營中如高填方段存在下滑等災害性前兆便于利用空間進行處置，有利于控制高填方段運營中的長期穩(wěn)定；但存在以下缺點：需新征用土地。

考慮到該高填方段處于溝谷中，且下方不遠處為居民小區(qū)，如運營期間中出現(xiàn)大規(guī)模滑動等產生滑塌、泥石流等不良地質現(xiàn)象將對小區(qū)造成安全隱患。本著“以人為本、安全第一”的原則出發(fā)，經(jīng)對比分析，最終決定采納方案二為推薦方案。

對于推薦方案，需要確定抗滑擋墻承受的下滑力及擋土墻形式及尺寸。下滑力的確定較簡單，可根據(jù)傳遞系數(shù)法確定。對于抗滑擋墻形式，通常為以下形式：擋墻墻面坡率通常為1∶0.3～0.5，甚至緩至1∶0.75～1。考慮到該工程中下滑力很大，理論上采用平緩的墻面坡率可大大增加擋墻自身穩(wěn)定性。但由于所處地勢及基巖面坡度較大，且擋墻墻趾前必須保留一定的襟邊寬度以保證地基的穩(wěn)定性，如墻面坡率平緩，需則擋墻基礎埋深及墻身高度將大大增加。因此制定方案時考慮采用相對較陡的墻面坡率，為此，對不同坡率的進行了試算以經(jīng)濟、合理地確定面坡坡率，具體如表2所列。從表2可以看出，坡率在0.25后發(fā)生較大變化，且規(guī)范中所要求的安全系數(shù)不小于1.3，故設計中面坡坡率采用1∶0.25。

表2 面坡坡率與地基土水平向安全系數(shù)關系表

但由于下滑力較大，采用抗滑擋土墻圬工量很大。如抗滑擋墻前能提供一定抗力則可抵消部分下滑力，從而可大大減少抗滑擋墻的圬工量。在抗滑擋墻前方進行填方，并且進行夯實處理（見圖2）。這樣可為抗滑擋墻提供一定的被動土壓力，并用護腳墻進行收口。

式中：Ep——墻前被動土壓力；

φ——墻前填土內摩擦角。

圖2 墻前被動土壓力計算簡圖

通過計算分析可知，抗滑擋土墻設計各因素中以地基土水平向抗滑為控制性因素,抗滑擋墻水平向抗滑受力如圖3所示。

抗滑擋墻所受力如下：

水平向總滑力=T

式中：G1、G2、G3——分別為抗滑擋墻、左側土楔、右側土楔每延米重量；

N——抗滑擋墻垂直于基底每延米反力；

F——抗滑擋墻平行于基底每延米摩擦力；

Ep——抗滑擋墻每延米被動土壓力；

T——抗滑擋墻每延米下滑力；

μ——地基土摩擦系數(shù)；

α——抗滑擋墻地基與水平向夾角。

圖3 抗滑擋墻受力圖示

筆者曾考慮在墻基處設置凸榫可提供地基土水平抗滑能力，但這一方面需增大基底石方開挖量，另一方面可能在墻基于凸榫交界面處發(fā)生滑動錯斷而起不到抗滑作用。因此方案中考慮在抗滑擋墻基礎處布置錨桿，以提高地基土水平抗滑能力，為地基土水平抗滑提供一定的安全儲備（見圖4）。

圖4 永久處治方案簡圖

基于篇幅考慮，本文僅從結構安全的角度對臨時方案及永久治理方案進行探討，其中相應的截、排水措施等未在本文中進行介紹。

5 結語

隨著中國城市化進程的加快，城市的基礎設施正在迅速的完善，特別是在我國西南省市的市政工程建設中，建設項目除具有公路、鐵路工程中所具有的地形、地貌、地質復雜性特點外，而且還具有靠近城市生活區(qū)，與居民生活安全休戚相關的特點。因此，筆者建議：

（1）在地形、地勢變化大區(qū)域的高填方段，必須重視填料的壓實度，同時需開挖臺階平臺，因為這不僅關系到地基土自身的穩(wěn)定性，而且可能對附近居民區(qū)形成巨大安全隱患。

（2）抗滑擋土墻的結構形式應根據(jù)實際情況合理確定。對于地形、地勢較平坦地區(qū)，可采用較平緩的面坡坡率以利于抗滑擋墻的穩(wěn)定；但對于地形、地勢較陡地區(qū)，采用較陡的面坡坡率可大大減少基礎埋深，從而大大減少擋墻墻身高度及基底開挖難度。

（3）高填方中必須加強監(jiān)測，巖土體及支護的監(jiān)測數(shù)據(jù)能及時反映其變形及穩(wěn)定性發(fā)展情況，如能及時發(fā)現(xiàn)變形異常，則可在第一時間查找原因及制定處治方案，避免不良后果的產生。

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