淺析樁板墻在路塹邊坡滑坡中的應(yīng)用

馮志文

(山西誠達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030006)

0 前 言

路塹邊坡在開挖過程中，由于開挖方式不當(dāng)、支護(hù)不及時(shí)、排水不完善等因素，往往會(huì)導(dǎo)致坡體坍塌，如若處治不及時(shí)將會(huì)誘發(fā)山體滑坡，進(jìn)而增加工程建設(shè)難度和費(fèi)用。通常情況下，路塹邊坡滑坡的處治采用卸載、設(shè)置擋墻和布設(shè)抗滑樁的方式。采用卸載方案施工相對(duì)簡單，但是將產(chǎn)生大量的土石方和新增占地，對(duì)于環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，還會(huì)增加建設(shè)造價(jià)；采用擋墻進(jìn)行治理時(shí)，若滑動(dòng)面較深或滑坡面判斷不準(zhǔn)時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致?lián)鯄ψ湓诨瑒?dòng)面上擋墻和坡體一起滑動(dòng)，造成方案失效；抗滑樁對(duì)于深層滑坡治療的效果比較顯著，而且一般情況下施工難度不大，但是對(duì)勘察質(zhì)量要求較高。因此，對(duì)于路塹邊坡滑坡的治理，要根據(jù)實(shí)地地形地貌、地質(zhì)鉆探資料、周圍建筑等情況綜合考慮制定，保證處治方案有效經(jīng)濟(jì)。

1 樁板墻的作用機(jī)理

樁板墻作為一種新發(fā)展的抗滑支擋結(jié)構(gòu)，可以充分發(fā)揮樁間土的性能，利用樁周土體和嵌入穩(wěn)定底層的樁身的相互嵌制作用，共同承擔(dān)滑坡的剩余下滑力，合理的樁間距可以有效抑制坡體土體的變形，可以將剩余下滑力傳遞到穩(wěn)定地層,利用穩(wěn)定地層的嵌固作用和土體被動(dòng)約束來確保坡體的整體穩(wěn)定性。

2 工程實(shí)例

2.1 滑坡形態(tài)及地質(zhì)

本項(xiàng)目滑坡因路塹開挖造成邊坡滑塌，平面形態(tài)呈橫長條型，沿主滑方向最大長度65 m，橫向最大寬度235 m，最大厚度約12 m，總體積約9.2萬m3，按滑體物質(zhì)組成成分及滑體體積劃分，屬中型黃土滑坡；按發(fā)生原因劃分，屬工程滑坡。坡頂與坡腳的相對(duì)高差20 m，坡體地表形態(tài)整體變形破碎?；潞缶壎噶?，高約2 m，坡角約90°，地層巖性由Q2pl黃土組成，后部土體產(chǎn)生明顯的拉張裂縫，裂縫寬0.1～0.3 m，并產(chǎn)生0.1～0.2 m的錯(cuò)臺(tái)；滑坡中后部整體較緩，坡度10°～20°，坡體表面發(fā)育多處錯(cuò)臺(tái)及多條拉張裂縫，裂縫寬0.1～0.5 m，深度一般小于2 m，錯(cuò)臺(tái)高度0.3～1.4 m，滑體前緣黃土呈平鋪散落狀，受大氣降水下滲影響，在土石分界面處有水分滲出。依據(jù)勘察成果，勘察區(qū)地層巖性主要由第四系中更新統(tǒng)(Q2pl)黃土(粉質(zhì)黏土)及二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)強(qiáng)～中風(fēng)化泥巖、砂巖組成。Q2pl黃土一般厚15～25 m，場地內(nèi)揭露最大厚度19 m，小孔隙發(fā)育，具柱狀節(jié)理，中上部多呈硬塑狀態(tài)，底部靠近強(qiáng)風(fēng)化泥巖處含水量較大，呈可塑狀態(tài)，黃土(粉質(zhì)黏土)的巖性特征為滑坡形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2 滑動(dòng)面的確定

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)降水集中，多為暴雨，在雨季，大部分地表水形成地表面徑流，自高處向低處排泄，對(duì)坡體進(jìn)行沖刷、侵蝕破壞，同時(shí)還起到軟化坡腳土體的作用，使其抗剪強(qiáng)度降低，而人工填土結(jié)構(gòu)較疏松，孔隙發(fā)育，黃土孔隙和裂隙發(fā)育，導(dǎo)致另一部分大氣降水自地表入滲，轉(zhuǎn)化為地下水，其一部分充填土體中的孔隙、裂隙，增加土體重量，受土體中局部黏性土的相對(duì)隔水作用，形成水分相對(duì)聚集，使附近土體抗剪強(qiáng)度急劇下降，形成軟弱面而產(chǎn)生(滑動(dòng)面1)。

路線中心距設(shè)計(jì)高程尚需再下挖10.7 m，隨著施工開挖工程的進(jìn)行，邊坡臨空面的加大，將加劇坡體的不穩(wěn)定性。另有一部分大氣降水原已下滲至土石結(jié)合面，受下伏相對(duì)隔水的強(qiáng)～中風(fēng)化泥巖阻隔，沿巖面向下游方向排泄，軟化土石結(jié)合面附近土體及強(qiáng)風(fēng)化泥巖，形成軟弱面，下伏P1x強(qiáng)～中風(fēng)化泥巖、砂巖巖層產(chǎn)狀310°∠8°，巖層傾向坡腳，為不利組合，為上覆土體沿土石界面產(chǎn)生順層滑動(dòng)提供了構(gòu)造條件，預(yù)測上部土體將產(chǎn)生沿基巖面順層滑動(dòng)(滑動(dòng)面2)。

綜上所述，該滑坡已發(fā)生整體滑動(dòng)，運(yùn)動(dòng)形式以推移式為主，現(xiàn)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。大氣降水、人類工程活動(dòng)是影響滑坡穩(wěn)定性的主要因素。

2.3 滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度

該滑坡存在1條滑動(dòng)面，滑動(dòng)面為圓弧形，滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)的選取關(guān)系到滑坡穩(wěn)定性預(yù)測和滑坡推力計(jì)算的科學(xué)性和可靠性，是滑坡防治工程中最重要的參數(shù)。已發(fā)生滑動(dòng)的滑動(dòng)面1的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，依據(jù)反復(fù)剪重塑土試驗(yàn)結(jié)果確定，天然狀態(tài)下C=12.2 kPa，φ=9.8°；飽和狀態(tài)下C=8.0 kPa，φ=7.2°。

隨著路塹的下挖，推測上部土體將產(chǎn)生沿基巖面順層滑動(dòng)，為潛在的滑動(dòng)面2，推測滑動(dòng)面為折線形，抗剪強(qiáng)度參數(shù)依據(jù)《滑坡防冶工程勘察規(guī)范》(DZ/T 0218—2006)第12.3.2中的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合同類滑坡的勘察經(jīng)驗(yàn)，采用反演法確定，由于該滑坡在天然狀態(tài)下處于變形破壞狀態(tài)，反演時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)(F)取值0.98；在飽和狀態(tài)下，該滑坡處于滑動(dòng)狀態(tài)，反演時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)(F)取值0.95。在反演過程中，結(jié)合同類滑坡的勘察經(jīng)驗(yàn)，給定C值，計(jì)算φ值。依據(jù)計(jì)算成果，潛在滑動(dòng)面2天然狀態(tài)下C=12 kPa，φ=9.583°；飽和狀態(tài)下C=11 kPa，φ=9.562°。

2.4 治理方案的確定

運(yùn)用傳遞系數(shù)法對(duì)剖面中的兩條滑動(dòng)面計(jì)算剩余下滑力進(jìn)行計(jì)算：經(jīng)計(jì)算，滑動(dòng)面1在天然狀態(tài)下，最后一個(gè)條塊剩余下滑力為80.672 kN/m，在不考慮動(dòng)水壓力和浮托力的飽水狀態(tài)下，最后一個(gè)條塊剩余下滑力為717.126 kN/m，兩種狀態(tài)下抗滑力小于下滑力，該滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

滑動(dòng)面2在天然狀態(tài)下，最后一個(gè)條塊剩余下滑力為663.29 kN/m，在不考慮動(dòng)水壓力和浮托力的飽水狀態(tài)下，最后一個(gè)條塊剩余下滑力為743.247 kN/m，兩種狀態(tài)下抗滑力小于下滑力，該滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

為了更好地發(fā)揮土體的承載力和抗剪強(qiáng)度，避免因坡腳應(yīng)力集中現(xiàn)象而導(dǎo)致塑性破壞，采用樁板墻來治理該滑坡。依照平面剛體極限平衡法計(jì)算滑坡達(dá)到設(shè)計(jì)穩(wěn)定系數(shù)時(shí)所需的支護(hù)力，作用于抗滑樁上。持久工況滑坡剩余下滑力(水平分力)達(dá)750 kN/m?；麦w為黃土，滑坡推力按梯形分布計(jì)算?？够瑯妒芎啥螛渡韮?nèi)力應(yīng)根據(jù)滑坡推力和阻力計(jì)算，嵌固段樁身內(nèi)力根據(jù)滑面處的彎矩和剪力按文克爾地基計(jì)算?？够瑯肚豆潭蔚鼗娇沽ο禂?shù)按規(guī)范計(jì)算。經(jīng)計(jì)算確定，抗滑樁截面尺寸采用1.5 m×2.5 m,樁間距5.5 m(中對(duì)中)，樁長為18 m。

為了提高抗滑結(jié)構(gòu)的整體性，在抗滑樁中間設(shè)置擋土板，利用擋土板將抗滑樁有效的連接起來。擋土板采用5.4 m×2.0 m×0.4 m的C30現(xiàn)澆混凝土。

為了預(yù)防雨水進(jìn)入坡體，需對(duì)已形成存在的裂縫，采用黏土回填壓實(shí)處理，并且在坡頂沿最后一道張拉裂縫外5 m設(shè)截水溝，并在擋土板設(shè)置仰斜式排水孔。

2.5 滑坡防治監(jiān)測

滑坡防治監(jiān)測包括施工安全監(jiān)測、防治效果監(jiān)測和動(dòng)態(tài)長期監(jiān)測。應(yīng)以施工安全監(jiān)測和防治效果監(jiān)測為主，所布網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)可供長期監(jiān)測利用。施工安全監(jiān)測對(duì)滑坡體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以了解由于工程擾動(dòng)等因素對(duì)滑坡體的影響，并及時(shí)地指導(dǎo)工程實(shí)施、調(diào)整工程部署、安排施工進(jìn)度等。滑坡監(jiān)測內(nèi)容一般包括：地表大地變形監(jiān)測、地表裂縫位錯(cuò)監(jiān)測、地面傾斜監(jiān)測、建筑物變形監(jiān)測、滑坡裂縫多點(diǎn)位移監(jiān)測、滑坡深部位移監(jiān)測、地下水監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測、滑坡地應(yīng)力監(jiān)測等。應(yīng)建立地表與深部相結(jié)合的綜合立體監(jiān)測網(wǎng)。

3 結(jié) 語

通過樁板墻的治理，邊坡土體的變形發(fā)展得到有效控制，本項(xiàng)目中路塹邊坡滑坡得到有效根治，因此，利用樁板墻治理路塹邊坡滑坡是合理、有效的，對(duì)于類似項(xiàng)目具有一定的參考意義。采用樁板墻處治時(shí)，擋土板與抗滑樁作為整體具有強(qiáng)大的抗彎能力，可以有效地將上部變形體進(jìn)和下部嵌固體作為整體來傳遞剩余下滑力，避免產(chǎn)生變形差異，同時(shí)，為更好地發(fā)揮土拱效應(yīng)，建議采用剛度較小的擋土板。