錨索抗滑樁滑坡治理效果分析

郭東紅

（山西交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

引言

在高速公路建設(shè)過程中，由于大量的開挖破壞了邊坡土體的天然平衡，容易引發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。邊坡滑坡不僅會對道路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，還會造成人員、財(cái)產(chǎn)損失[1]。因此，在公路邊坡施工過程中，首先要做好前期的勘察設(shè)計(jì)，進(jìn)行嚴(yán)格的邊坡穩(wěn)定性分析，科學(xué)合理地做好邊坡防護(hù)，有效預(yù)防滑坡，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。在邊坡防護(hù)工程施工完成后，對滑坡治理效果進(jìn)行分析，確定邊坡土體是否存在滑動的危險(xiǎn)，也可作為驗(yàn)證邊坡防護(hù)方案合理性的主要依據(jù)[2]。

1 錨索抗滑樁滑坡治理方案

1.1 工程概況

陽泉至左權(quán)高速公路全長91.25 km，設(shè)計(jì)采用雙向四車道，設(shè)計(jì)車速80 km/h，路基設(shè)計(jì)寬度24.5 m。高速公路全線穿越河谷、基巖裸露中高山，地質(zhì)條件復(fù)雜。沿線海拔最高為1 552.2 m，最低為659.8 m，高低起伏大。高速公路沿線邊坡存在一個中型滑坡體，體積約為41.8×104m3，滑動面最大埋深約為21 m，滑坡推力較大，采用一般的支擋結(jié)構(gòu)無法保證滑坡體的穩(wěn)定。為了控制滑坡體滑動變形，采用錨索抗滑樁進(jìn)行滑動坡體治理，并設(shè)置仰斜排水孔排除邊坡內(nèi)部水體。邊坡所在區(qū)域地形復(fù)雜多變，主要地貌構(gòu)造為剝蝕中低山、河谷及沖溝。該邊坡東部臨近河谷，坡體沿線分布有沖溝和剝蝕的低山。邊坡坡體地表有大量灌木，地表有較厚的腐殖質(zhì)土層。邊坡坡面上部較陡，下部坡度稍緩。由于邊坡開挖和局部坍塌的影響，坡體表面凹凸不平，局部堆積有塌滑物。

1.2 錨索抗滑樁滑坡治理設(shè)計(jì)方案

錨索抗滑樁設(shè)計(jì)樁長為25 ～29 m，樁徑為2.4 m×3.5 m，抗滑樁間距為6 m，錨索分兩排設(shè)置，排間距為1.5 m，豎向傾角為24 ～30°，共設(shè)9 束錨索?？够瑯稑扼w采用C30 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，彈性模量為Ew=3×107kN/m2。錨索選用15.2 型鋼絞線，錨固段長度不得少于12 m。設(shè)計(jì)滑坡推力為1 612 kN/m，呈梯形分布，抗滑樁設(shè)計(jì)位置滑面傾角α=10.9°，設(shè)計(jì)樁前抗力為562 kN/m。為排除滑坡體內(nèi)部的水體，在抗滑樁之間設(shè)仰斜排水孔，仰角＞6°，布置間距為7 ～13 m，每根仰斜排水孔長35 m。

2 滑坡體監(jiān)測方案

為了檢測錨索抗滑樁對滑坡體的治理效果，選取有代表性的位置布置測試元件及監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)行定期觀測，掌握錨索抗滑樁的工作狀態(tài)和邊坡滑坡的發(fā)展動態(tài)[3]。監(jiān)測項(xiàng)目包括變形監(jiān)測和受力監(jiān)測[4-5]，其中受力監(jiān)測主要是對錨索索力監(jiān)測，通過在錨索上部布置振弦式錨索測力計(jì)進(jìn)行測試。變形監(jiān)測主要包括抗滑樁監(jiān)測和深層位移監(jiān)測兩項(xiàng)，抗滑樁監(jiān)測是在抗滑樁樁頂布置測點(diǎn)，使用全站儀觀測樁頂位移；深層位移監(jiān)測是在邊坡內(nèi)部、沿主滑動方向的關(guān)鍵位置布置測點(diǎn)，使用鉆孔測斜儀監(jiān)測深層位移變化情況。

結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況，分別在坡體中設(shè)置3個測斜孔，記為S1，S2，S3。樁頂位移監(jiān)測點(diǎn)布置在抗滑樁的樁頂，共布設(shè)10 個測點(diǎn)，每個樁頂布置一個測點(diǎn)。布設(shè)10 個錨索索力監(jiān)測測點(diǎn)，每個測點(diǎn)布置一個YH-M150B 型振弦式錨索測力計(jì)，分別布置在每個錨索抗滑樁的其中一束錨索上。

3 滑坡治理效果分析

3.1 錨索抗滑樁錨索索力監(jiān)測

錨索抗滑樁施工完成后，錨索索力初次測量是在錨索張拉時(shí)，選取6#、11#和14#抗滑樁內(nèi)的3條有代表性的錨索作為監(jiān)測對象，3 個監(jiān)測點(diǎn)分別記為SL6，SL11，SL14，進(jìn)行錨索索力監(jiān)測，錨索索力測力計(jì)測試結(jié)果見圖1。

圖1 錨索索力隨時(shí)間變化曲線

由圖1 可得，錨索在張拉鎖定后還需經(jīng)歷一個應(yīng)力調(diào)整過程，逐步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。隨著時(shí)間的增長，錨索索力并沒有發(fā)生明顯變化，在考慮監(jiān)測儀器和其他因素的影響下，可認(rèn)為錨索索力變化很小（SL14），甚至基本沒有發(fā)生變化（SL6，SL11）。結(jié)果表明，在錨索張拉后，錨索索力基本保持在初始受力狀態(tài)，說明錨索抗滑樁有效遏制了邊坡滑動變形，可以保證邊坡穩(wěn)定，支擋作用效果良好。

3.2 錨索抗滑樁樁頂位移監(jiān)測

在錨索抗滑樁施工完成后，在每根抗滑樁頂部布設(shè)一個測點(diǎn)，對樁頂位移進(jìn)行監(jiān)測。選取其中6#和14#兩個有代表性抗滑樁作為研究對象，分別對順滑向累積位移X和垂直滑向累積位移Y進(jìn)行監(jiān)測，繪制樁頂位移變化曲線見圖2、圖3，其中X以滑坡滑動方向?yàn)檎?，Y以垂直向下方向?yàn)檎?/p>

圖2 6#抗滑樁樁頂位移隨時(shí)間變化曲線

圖3 14#抗滑樁樁頂位移隨時(shí)間變化曲線

由圖2、圖3 得出，抗滑樁順滑向累積位移X最大值為6.2 mm，垂直滑向累積位移Y最大值為4.7 mm，并且隨時(shí)間的增加位移值沒有隨時(shí)間增長的趨勢。完工后2 個月內(nèi)抗滑樁順滑向累積位移X和垂直滑向累積位移Y基本保持不變，變形達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，說明采用錨索抗滑樁治理后邊坡滑動變形得到了有效控制，邊坡結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，支護(hù)效果良好。

3.3 滑坡體深孔位移監(jiān)測

為了監(jiān)測滑坡體深孔位移，在坡體中設(shè)置的3個測斜孔S1，S2，S3 中布設(shè)鉆孔測斜儀，收集深層位移監(jiān)測變形數(shù)據(jù)。選取測斜孔S2為研究對象，繪制測斜孔S2 不同深度X 方向累積位移變化曲線，如圖4 所示，其中X 方向累積位移以滑坡滑向方向?yàn)檎?/p>

圖4 測斜孔S2 不同深度X 方向累積位移變化曲線

由圖4 可得，錨索抗滑樁在施工完成后，經(jīng)過半年的監(jiān)測，測斜孔不同深度累積位移變化最大值為4.9 mm，根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3363—2019）中的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)變形速率不大于0.1 mm/d 時(shí)，可認(rèn)為變形穩(wěn)定。因此，可以認(rèn)為采用錨索抗滑樁處理后滑坡體處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，說明支擋結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)語

結(jié)合高速公路滑坡治理案例，采取錨索抗滑樁對滑坡體進(jìn)行治理，并布置測點(diǎn)對滑坡治理效果進(jìn)行分析，得出結(jié)論：（1）錨索索力監(jiān)測結(jié)果表明，在經(jīng)過一定時(shí)間的應(yīng)力調(diào)整過程，達(dá)到了一個穩(wěn)定狀態(tài)，且錨索索力變化量較小，說明錨索抗滑樁有效遏制了邊坡滑動變形，邊坡坡體穩(wěn)定。（2）抗滑樁樁頂位移監(jiān)測結(jié)果表明，在完工后兩個月內(nèi)抗滑樁順滑向累積位移X和垂直滑向累積位移Y基本保持不變，邊坡結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，支護(hù)效果良好。（3）滑坡體深孔位移監(jiān)測結(jié)果表明，半年內(nèi)測斜孔內(nèi)深孔位移變化最大值為4.9 mm，變形速度低于《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3363—2019）要求的0.1 mm/d，說明滑坡體安全穩(wěn)定，錨索抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)達(dá)到了預(yù)期效果。