地梁、抗滑樁組合結(jié)構(gòu)防治臨河路堤滑坡實(shí)例探析

何宗鑫 （安徽國順交通咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽 合肥 230051）

0 前言

滑坡是一種后果極為嚴(yán)重的地質(zhì)現(xiàn)象，其形成原因與自然因素和人為干擾有關(guān)。在生活中，臨河路堤滑坡情況十分常見，將會(huì)對(duì)臨河道路的穩(wěn)固性和通行安全性造成嚴(yán)重干擾。為此，相關(guān)工作人員需要高度重視臨河路堤滑坡防治工作，借助于專業(yè)技術(shù)、設(shè)備與材料，做好搶險(xiǎn)加固與優(yōu)化防治。

1 臨河路堤滑坡實(shí)例

本文所選的臨河路堤滑坡實(shí)例位于蕪湖市繁昌區(qū)某城市次干路上，設(shè)計(jì)樁號(hào)K6+370，災(zāi)毀縣道的左側(cè)路堤出現(xiàn)邊坡滑塌現(xiàn)象，具體情況如圖1所示。災(zāi)毀段的路堤邊坡高度為10.5m，坡腳與河道緊密相鄰，發(fā)生滑坡災(zāi)害后相關(guān)工作人員立即進(jìn)行了實(shí)地勘察和數(shù)據(jù)采集。從中可知，此次臨河路堤滑坡災(zāi)害出現(xiàn)后，邊坡上部的滑塌高度為2m；因滑坡導(dǎo)致路面邊緣基層結(jié)構(gòu)暴露，但行車道部位沒有裂縫?；谏喜炕w推移，邊坡下部的植物被土出現(xiàn)了隆起、開裂情況，裂縫深度最高達(dá)0.8m。與河道緊鄰的坡腳也出現(xiàn)了土體受沖刷流失的情況，災(zāi)毀段沿坡腳線長(zhǎng)度為30m，受災(zāi)邊坡的水平投影呈梯形。

2 臨河路堤的滑坡成因與穩(wěn)定性分析

2.1 臨河路堤滑坡成因

通常來說，地形、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、暴雨、地震以及人為干擾都可能會(huì)引發(fā)滑坡。在本文的案例中，誘發(fā)臨河路堤滑坡的原因主要與路堤自身結(jié)構(gòu)和自然因素影響有關(guān)。案例路堤的邊坡高度是10.5m，相對(duì)高度高且路基邊緣壓實(shí)度低，十分容易出現(xiàn)失穩(wěn)情況，尤其是在滑坡災(zāi)害發(fā)生階段當(dāng)?shù)卮嬖诔掷m(xù)降雨問題，雨水大量滲入路面與土路肩的交界縫，最終導(dǎo)致路堤邊坡失穩(wěn)。而且，在邊坡上部土地變形、失穩(wěn)以后，會(huì)向下部土體施加擠壓力，那么下部土地將向前滑動(dòng)，最終出現(xiàn)植物被土開裂、隆起的情況。

2.2 臨河路堤的穩(wěn)定性

有效分析臨河路堤滑坡穩(wěn)定性，可以為制定臨河路堤滑坡防治方案提供輔助。在這一階段，相關(guān)工作人員可基于調(diào)查測(cè)繪、鉆探以及文獻(xiàn)查詢等方法，分析滑坡成因與誘發(fā)條件，并確定滑坡土體的力學(xué)參數(shù)，然后據(jù)室內(nèi)外試驗(yàn)值、相同地質(zhì)條件下類似滑動(dòng)面巖土的經(jīng)驗(yàn)值和已滑坡土體反算分析值，按最不利情況綜合對(duì)比分析確定。

在此環(huán)節(jié)，可采用傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡推力進(jìn)行計(jì)算。如圖1所示，以滑動(dòng)面傾角變化情況為基礎(chǔ)，將臨河路堤滑坡體分為3段，假設(shè)在滑體2和3之間插入抗滑樁，那么計(jì)算滑坡推力時(shí)應(yīng)對(duì)滑體2和滑體3的剩余下滑力進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)，可基于公式

T

=

K

×

W

×

s

in

α

-

W

×

c

os

α

×tan

α

-

C

×

L

+

ψ

×

T

計(jì)算自上而下第i滑塊的剩余下滑力

T

，其中

K

=1.2，表示穩(wěn)定安全系數(shù)；Wi表示第i滑塊的自重力，滑坡體重度γ為19kN/m，飽和重度 γw 為 22kN/m；

α

表示第i滑塊對(duì)面滑面的傾角，而Li則表示第i滑塊對(duì)應(yīng)滑面長(zhǎng)度。在計(jì)算時(shí)，ci即滑面粘聚力取值為10kPa；傳遞系數(shù)

ψ

=cos(

α

-

α

)-sin(

α

-

α

)×tan

φ

，

φ

=18.5°。經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，滑塊2與滑塊3的剩余下滑力分別為134kN和-11kN，滑塊2的下滑力角度是24.78°。

圖1 臨河路堤滑坡分段示意圖

3 基于地梁、抗滑樁組合的臨河路堤滑坡防治策略

在開展穩(wěn)定性分析時(shí)，計(jì)算了不同滑體的下滑力。當(dāng)前，已知情況分別是已經(jīng)滑塌的坡體還具有一定的自穩(wěn)性，但其安全儲(chǔ)備并不足，而且雨水滲入引發(fā)進(jìn)一步滑塌的概率極高，必須立即開展邊坡加固。此時(shí)，可利用滑塊3阻止滑塊2滑動(dòng)，并通過合理布設(shè)，以前者為基礎(chǔ)形成工作平臺(tái)，部分挖除重填后可作為反壓護(hù)道使用。為此，針對(duì)此次臨河路堤滑坡實(shí)例的抗滑樁與地梁組合防治中，可將抗滑樁設(shè)置在滑塊2和3之間，綜合治理方案，如圖2所示。

圖2 邊坡滑塌綜合治理方案示意圖

3.1 “地梁＋抗滑樁”設(shè)計(jì)與施工

在防治臨河路堤滑坡時(shí)，施工人員應(yīng)該在設(shè)計(jì)邊坡平臺(tái)上施打微型抗滑樁，并且在樁頂澆筑地梁，從而形成“地梁＋抗滑樁”組合結(jié)構(gòu)，為阻抗土體沿潛在滑動(dòng)面滑移做好充足準(zhǔn)備。在施工環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員不僅要明確二者的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，更需保證上部邊坡挖出重填、碾壓環(huán)節(jié)無崩塌，而且地梁必須緊抵坡面。在本次施工中，共在滑塊2和滑塊3之間設(shè)兩排微型抗滑樁，以0.7m為排間距，以0.8m為橫向孔間距；布設(shè)抗滑樁時(shí)，應(yīng)將44根樁以11根/片的分片交錯(cuò)方式布置，所選微型抗滑樁的樁長(zhǎng)固定值為7.5m；打樁時(shí)，應(yīng)先鉆出孔徑為22cm的鉆孔，然后放入鋼管，最后灌注成樁。比如，選用外徑為19.4cm、壁厚0.8cm、有梅花形注漿孔，且中部設(shè)有3根Ф32的螺紋鋼筋的鋼管。臨河路堤滑坡設(shè)計(jì)與施工人員，應(yīng)該讓地梁充當(dāng)微型抗滑樁的連接梁，從而保證“地梁＋抗滑樁”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定實(shí)用。本次防治工作中，共澆筑4 片 5m/片的地梁，截面長(zhǎng) 1.7m、寬5.0m、厚0.35m。在實(shí)際運(yùn)用環(huán)節(jié)，將基于樁頂預(yù)留鋼筋連接地梁和微型抗滑樁。

在設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員需要重點(diǎn)關(guān)注抗滑樁驗(yàn)算問題，為保障“地梁＋抗滑樁”的適用性奠定基礎(chǔ)，如：利用CEO5軟件開展微型抗滑樁驗(yàn)算工作。而后，還應(yīng)該對(duì)“地梁＋抗滑樁”組合結(jié)構(gòu)的樁體抗剪、位移控制情況以及樁距標(biāo)準(zhǔn)性進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)，可基于利用K法計(jì)算并結(jié)合樁體嵌入巖土層巖土性質(zhì)分析獲得可用性計(jì)算結(jié)果。此次“地梁＋抗滑樁”組合結(jié)構(gòu)的最大彎矩、最大剪力以及最大位移分別是67.6kN·m、46.7kN、20.5mm。計(jì)算結(jié)果表明，本次基于“地梁＋抗滑樁”組合結(jié)構(gòu)的臨河路堤滑坡防治方案具有合理性。

3.2 其他輔助施工

施工人員先推進(jìn)邊坡改形，將臨河路堤邊坡改為階梯型或緩邊坡，進(jìn)而提高邊坡的自穩(wěn)定性。再基于分層填筑和壓實(shí)的方式，完成土方回填，基底土質(zhì)選用水穩(wěn)定性良好的填料。然后，優(yōu)化路肩排水，如：C25水泥混凝土（12cm厚）和水泥砂漿（5cm厚）開展路肩表面硬化，設(shè)置淺碟形截水溝的方式，完成坡面水采集和引流。此外，還應(yīng)進(jìn)行環(huán)境修復(fù)性施工，如：通過鋪植草皮來恢復(fù)邊坡植被。災(zāi)毀路段的原有邊坡植被也應(yīng)該得到二次利用，施工人員需將其中可回收利用的植被再次鋪植到治理后的邊坡上；在進(jìn)行植被修復(fù)時(shí)，應(yīng)在合理范圍內(nèi)盡量提升坡面植被覆蓋率，從而為減少雨水滲入提供保障。開展護(hù)欄修復(fù)施工時(shí)，施工人員應(yīng)該按照實(shí)際需要重新選定護(hù)欄類型，此時(shí)最為適用的護(hù)欄類型是護(hù)欄板。

3.3 注意事項(xiàng)

“地梁＋抗滑樁”組合結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的成熟度不高，所以存在一定的使用局限性，在實(shí)踐中應(yīng)對(duì)以下注意事項(xiàng)加以重視：

①如以“剛架”簡(jiǎn)化組合結(jié)構(gòu)，那么以樁體嵌入的巖土應(yīng)具備高地基系數(shù)；

②以“地梁＋樁＋樁間土”建立筋土墻模型，樁間土需具備較高的內(nèi)摩擦角、粘聚力。

在本文所選案例當(dāng)中，基于GEO5軟件完成了巖土設(shè)計(jì)和分析，該軟件的運(yùn)行依據(jù)是早期的極限平衡理論。在巖土設(shè)計(jì)與分析環(huán)節(jié)，計(jì)算人員將樁間土和樁側(cè)土的壓力簡(jiǎn)化為彈簧體系，還對(duì)連梁作用加以忽略，此時(shí)所獲得的實(shí)際計(jì)算結(jié)果較為保守。此外，地梁底面和土基的摩擦力以及漿液滲入土縫后的土體加固作用也一并被計(jì)算人員忽略，這些也使得計(jì)算結(jié)果較為保守。

4 結(jié)論

案例當(dāng)中，臨河路堤滑坡的主要原因是路堤結(jié)構(gòu)和施工成果存在缺陷，而連續(xù)降雨導(dǎo)致的雨水滲透也加劇了滑坡風(fēng)險(xiǎn)。在基于地梁、抗滑樁組合防治臨河路堤滑坡時(shí)，相關(guān)工作人員必須做好抗滑樁施工方案設(shè)計(jì)，提高抗滑樁與地梁布設(shè)的科學(xué)性，并推進(jìn)土方施工、防排水施工與環(huán)境恢復(fù)工作的優(yōu)化。