黃大江 朱中煙 張 潔

（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 重慶 400020）

1 概述

綜合整治工程位于重慶市三峽庫(kù)區(qū)涪陵區(qū)長(zhǎng)江烏江匯合口東岸，下游與已建長(zhǎng)江涪陵污水處理廠護(hù)岸順接，上游端止于磨盤溝。堤線上分布有師?！恒?、上渡口兩個(gè)大型滑坡以及中渡口小型滑坡，滑坡前沿總長(zhǎng)度占堤線長(zhǎng)度的1／3。

堤防工程滑坡受堤腳線、頂部加載等不利因素控制，與一般性滑坡治理相比，其技術(shù)難度更大，在堤防設(shè)計(jì)工作中滑坡治理設(shè)計(jì)是其最重要內(nèi)容之一，滑坡治理的效果直接影響到堤防工程的安全性、整體性、美觀性、可操作性和經(jīng)濟(jì)性。由于開(kāi)發(fā)建設(shè)的需要在滑坡上部需進(jìn)行陸域回填，加之三峽30m庫(kù)水位變幅的反復(fù)作用，致使下滑力增加，治理難度增大。因此，在堤防堤線選定前提下，滑坡段堤型選擇是堤防設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，既要滿足穩(wěn)定要求，又要節(jié)省投資，還要與堤防工程整體性相協(xié)調(diào)。

2 滑坡特征

2.1 中渡口滑坡

滑體前緣剪出口高程約145m，后緣高程177m，滑體順江寬約60～90m，縱長(zhǎng)約400m，面積約3.6×104m2，滑體厚度1..3～8.6m，平均厚度約4m，滑體方量約11.48×104m3，為一小型松散堆積層滑坡?；w主要物質(zhì)為殘坡積的粘土夾碎石和河流沖積的粉土，滑帶土為紫紅色、灰綠色粘土夾碎石，滑坡地層為頁(yè)巖。

2.2 師?！恒踊?/h3>

滑體前緣剪出口高程137m，滑體順江寬約320m，后緣高程307m，寬約100m，縱長(zhǎng)約1300m，面積26.65×104m2，滑體厚度在6.10～34.72m，平均厚度約14.40m，滑體方量約384×104m3，為一大型松散堆積層滑坡?；w土分三類：塊碎石土、粉土、粘土夾碎塊石，滑帶土為粉土、粉質(zhì)粘土，置于塊碎石土、粘土夾碎石之上和粘土夾碎石置于粉土、粉質(zhì)粘土之上?；聨r體地層巖性以泥巖為主，夾少量粉砂巖和砂巖。

2.3 上渡口滑坡

滑體前緣剪出口高程137m，后緣高程215m，滑體順江寬約900m，縱長(zhǎng)170～300m，面積約14.9×104m2，滑體厚度5.4～24.1m，平均厚度10.7m，滑體方量約159×104m3，為一大型松散堆積層滑坡?；w土分三類：塊碎石土、土夾碎塊石及沖積粉土、粉質(zhì)粘土，滑帶土為紫紅色、灰綠色粘土夾碎石。滑坡巖體地層巖性為頁(yè)巖、泥巖、砂巖相間互層，夾粉砂巖。

3 滑坡治理設(shè)計(jì)與計(jì)算

滑坡治理通?？梢圆捎美@避、清除滑移體、減少滑動(dòng)力、增加抗滑力、改善滑帶或滑面力學(xué)參數(shù)等方法。本堤防工程結(jié)合開(kāi)發(fā)建設(shè)用地，保護(hù)環(huán)境，應(yīng)按 “先治坡，后建設(shè)”的原則進(jìn)行。堤軸線所經(jīng)之處，滑坡分布廣、范圍大、滑移體積大，施工時(shí)間受三峽水庫(kù)蓄水影響大，有效施工時(shí)間短。因此采用繞避、減少滑動(dòng)力方式均不可取，經(jīng)三維有限元分析計(jì)算表明，改善滑帶或滑面力學(xué)參數(shù)對(duì)滑坡整體穩(wěn)定影響相當(dāng)有限。

經(jīng)綜合分析研究，針對(duì)滑坡段滑帶土性狀、厚度、埋置深度進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)合理的。中渡口滑坡因剪出口高程較高，滑坡體位于堤防建筑物開(kāi)挖區(qū)，結(jié)合堤防工程布置，未采用抗滑支擋結(jié)構(gòu)，而是清除全部滑坡體。上渡口滑坡、師?！恒踊乱蚣舫隹诟叱梯^低、滑坡帶長(zhǎng)、滑體厚、滑體方量巨大而采用增加抗滑力的支擋結(jié)構(gòu)。經(jīng)比選，本堤防工程采用群樁承臺(tái)＋扶壁式擋墻的支擋結(jié)構(gòu)。詳見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 師?！恒踊轮卫韴D

圖2 上渡口滑坡治理圖

3.2 計(jì)算模型及參數(shù)選擇

群樁承臺(tái)主要作用是增加抗滑力，擋墻主要作用是支擋上部回填土壓力和地面荷載，并將力傳遞至下部群樁，因此，將擋墻和群樁設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu)。

在選取各滑坡典型斷面的基礎(chǔ)上，經(jīng)多次試算，最后確定樁徑2.5m、樁間距5.0m、嵌入基巖深度10m。計(jì)算采用傳統(tǒng)方法 （二維極限平衡傳遞系數(shù)法、m法計(jì)算彈性樁水平位移和作用效應(yīng)以及K法計(jì)算單樁內(nèi)力等方法），并利用有限元對(duì)邊坡穩(wěn)定和樁承臺(tái)位移和作用效應(yīng)進(jìn)行了輔助分析，滑坡計(jì)算模型詳見(jiàn)圖3、群樁承臺(tái)＋扶壁式擋墻結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖3 滑坡治理三維有限元模型

圖4 群樁承臺(tái)模型

表1 滑帶土地質(zhì)參數(shù)

計(jì)算選用的地質(zhì)參數(shù)詳見(jiàn)表1，計(jì)算工況采用自重＋地表荷載＋壩前水位從175m降至145m＋汛期50年一遇暴雨（q全），現(xiàn)狀工況下，由于勘查時(shí)間段不同，水位線也不相同，同時(shí)水位在不段變化，故考慮了一定的水力坡度。由于滑坡體滲透性一般，在汛期50年一遇暴雨時(shí)考慮滑體2／3處于飽水狀態(tài)。

扶壁擋土墻及樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30，根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 191－2008），C30混凝土參數(shù)如下：重度γ＝25kN／m3，軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：20.1N／mm2；軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：2.01N／mm2。

3.2 計(jì)算成果分析

單位寬度群樁結(jié)構(gòu)計(jì)算成果詳見(jiàn)表2。

表2 單位寬度群樁結(jié)構(gòu)計(jì)算成果表

根據(jù)計(jì)算成果分析，靠岸坡側(cè)第1、2排樁承受主要推力，分擔(dān)的彎矩、軸力和剪力較大，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，均未超過(guò)極限承載力。

樁體結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯塑性區(qū)，且滑帶土內(nèi)塑性區(qū)未貫通，滑帶土對(duì)邊坡穩(wěn)定不起控制作用；塑性區(qū)主要分布在墻背回填土及滑帶以上部分粉質(zhì)粘土層，因此粉質(zhì)粘土層對(duì)滑坡的穩(wěn)定和變形影響敏感。

滑坡整體變形趨勢(shì)是水平位移向河床，鉛直向位移向下；擋墻有向岸坡側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)；抗滑樁變形形狀呈“S型”，即滑帶附近向河床彎曲，反映了抗滑樁的懸臂效應(yīng)，承臺(tái)附近向岸坡彎曲，這是由于承臺(tái)對(duì)樁頂約束，增強(qiáng)了樁頂?shù)恼w性。節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)加強(qiáng)縱向受力鋼筋和箍筋配置。

3.3 群樁配筋計(jì)算

3.3.1 縱向鋼筋設(shè)計(jì)

抗滑樁縱向鋼筋設(shè)計(jì)按受壓構(gòu)件計(jì)算。

（1）計(jì)算偏心距增大系數(shù)。按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62－2004）第5.3.10條計(jì)算。

（2）計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)?？够瑯督孛鏋閳A形柱，圓截面直徑d＝2.5m，半徑r＝1.25m，縱向鋼筋所在圓周半徑γ0與圓截面半徑之比g＝r0／r＝1170／1250＝0.936。圓形截面偏心受壓構(gòu)件正截面強(qiáng)度的計(jì)算基本公式按《規(guī)范》第5.3.9條計(jì)算。

3.3.2 箍筋設(shè)計(jì)

根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191－2008）第6.5.9條規(guī)定，偏心受壓構(gòu)件，其斜截面的受剪承載力應(yīng)符合下式要求。

式中：N——與剪力設(shè)計(jì)值V相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計(jì)值（N），當(dāng)N ＞0.3fcA 時(shí)，取N＝0.3fcA，此處，A為構(gòu)件的截面面積（mm）。如能符合KV ≤Vc＋0.07 N時(shí)，則可不進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，僅需根據(jù)10.3.2條的規(guī)定，按構(gòu)造要求配置箍筋。

3.3.3 受沖切構(gòu)件承載力驗(yàn)算

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62－2004），截面抗沖切承載力按《規(guī)范》公式（5.6.1）計(jì)算：

3.3.4 裂縫寬度驗(yàn)算

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62－2004）第6.4.5條，圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件，其最大裂縫寬度Wfk按下列公式（6.4.5－1；6.4.5－2）計(jì)算。

3.3.5 計(jì)算成果（見(jiàn)表3）

表3 配筋計(jì)算成果

支擋結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算略。

4 滑坡治理設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

本工程滑坡治理設(shè)計(jì)是在總結(jié)國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)二維有限元計(jì)算成果分析，并結(jié)合滑坡特征完成的。其主要特點(diǎn)如下。

（1）滑坡治理常采用截排水、錨桿、錨索、抗滑樁、擋墻以及削坡等措施，但單一措施對(duì)于下滑力太大、基巖埋置深度較深、滑帶平緩的師專－群沱子滑坡和上渡口滑坡不適宜，對(duì)兩段滑坡采用群樁承臺(tái)承擔(dān)推力，上部支擋結(jié)構(gòu)承擔(dān)回填區(qū)土壓力的綜合措施是經(jīng)濟(jì)、合理、可行的。

（2）分析計(jì)算表明，設(shè)置4排群樁時(shí)，第1、2排樁承擔(dān)主要推力，分擔(dān)的彎矩、軸力和剪力較大，第3、4排較小。因此，本工程對(duì)群樁布置進(jìn)行了優(yōu)化，減少了第4排一根樁，調(diào)整了樁的布置，但樁間距維持不變。

（3）樁計(jì)算長(zhǎng)度、嵌巖深度的確定是配筋計(jì)算的難點(diǎn)。

根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191－2008）和《三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求》，樁底部考慮為鉸支，樁計(jì)算長(zhǎng)度按樁長(zhǎng)的0.7倍考慮；根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》DB50／5029－2004、《三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求》、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63－2007）、《港口工程嵌巖樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JTJ 285－2000）、《港口工程灌注樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JTJ 248－2001）各規(guī)程規(guī)范中對(duì)嵌巖深度的描述，考慮到滑坡治理的重要性，嵌巖深度取相應(yīng)規(guī)范計(jì)算的最大值，同時(shí)滿足一個(gè)承臺(tái)內(nèi)相鄰樁之間的樁底高程差不大于2.5m。

目前，滑坡治理正在施工中，如何保證群樁、承臺(tái)及上部支擋結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量尤為關(guān)鍵，特別是水下混凝土的施工方法和施工工藝以及樁基深度的確定將對(duì)滑坡的整體穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)應(yīng)力起重大作用，必須予以高度重視。

1 武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院.《涪陵長(zhǎng)、烏江匯合口東岸段綜合治理工程邊坡穩(wěn)定性分析及治理方案評(píng)估研究》，2010.6

2 鄭穎人、陳祖煜、王恭先、凌天清.《邊坡與滑坡工程治理（第2版）》

3 《地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》DB50／5029－2004

4 《三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求》

5 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63－2007）

6 《港口工程嵌巖樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JTJ 285－2000）

7 《港口工程灌注樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JTJ 248－2001）

8 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191－2008）