張 建 鵬

(寧夏公路勘察設(shè)計院有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750004)

福銀高速公路(G70)寧夏境同心至沿川子段于2011年建成通車，為山嶺重丘區(qū)雙向四車道高速公路，設(shè)計速度80 km/h。項目通車運營兩年后，青石嘴段出現(xiàn)蠕動變形，2013年7月，8月份由于連續(xù)降雨影響，坡體變形呈加速狀態(tài)，如遇強(qiáng)度較大的降雨或其他誘發(fā)因素，滑坡體可能產(chǎn)生整體劇滑，故必須對該段滑坡進(jìn)行工程治理，確保高速公路的正常運營及交通安全。

1 滑坡概況

該段路線以半填半挖形式從坡體中部通過，右側(cè)挖深0 m～3 m，左側(cè)填高2 m～5 m，滑坡體前緣出現(xiàn)連續(xù)裂紋，并逐漸貫通，中部高速公路部位沉降及推移發(fā)育明顯，左側(cè)路肩處沉降達(dá)40 cm，路面形成寬度10 mm的弧形裂縫，其中K171+766處涵洞下游洞口的八字墻被推移超過10 cm的裂隙，排水溝處亦可見明顯的錯斷裂縫。形成的滑坡體寬66 m，縱長105 m，分布于公路里程K171+704～K171+770范圍內(nèi)，滑體厚5 m～13 m，總體積大于4萬m3，為一中型牽引式滑坡?；卢F(xiàn)場情況見圖1。

2 工程地質(zhì)條件

項目位于六盤山東麓，在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上處于固原～涇源向斜軸部附近，同時地處六盤山東麓一條(NNW向)長期活動的逆沖斷裂段的東側(cè)(下盤)，該斷裂切割了古生代以來所有的地層，近期活動較強(qiáng)烈，該段主構(gòu)造線方向為近南北向，與路線方向基本一致，在開挖邊坡的坡面上，發(fā)現(xiàn)多組與路線走向平行的構(gòu)造面，傾向臨空，傾角約18°～20°，因此易產(chǎn)生沿構(gòu)造面的滑移破壞。本區(qū)出露的地層上覆第四系黃土，下伏第三系漸新統(tǒng)清水營組泥巖。

②粉質(zhì)黏土分布于粉土層下，該層在斜坡范圍內(nèi)呈透鏡狀分布，灰黑色，飽和，軟塑，局部流塑，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)松散，含大量腐殖質(zhì)斑點和砂粒，具腥臭味。

區(qū)內(nèi)相對降雨量偏多，坡體表層為粉質(zhì)土，地表水極易下滲，第三系地層砂巖透水儲水，泥巖隔水，地下水較為豐富，主要由降水補給，孔隙水主要賦存于第四系松散覆蓋層和全風(fēng)化砂泥巖中，裂隙水主要賦存于較松散的第三系泥巖和粉砂巖中。

3 滑坡形成條件及其誘發(fā)因素分析

1)活躍的地質(zhì)構(gòu)造。本區(qū)地處新構(gòu)造活動活躍地區(qū)，構(gòu)造斷裂十分發(fā)育，在第三系地層中形成眾多緩傾角且傾向臨空的構(gòu)造面，開挖后易沿構(gòu)造面產(chǎn)生變形滑動破壞。

2)特殊的巖土性質(zhì)。滑坡范圍內(nèi)上、下部所夾的第四系粉質(zhì)黏土層為易滑地層。該層為飽和、軟塑狀態(tài)，局部流塑，固結(jié)程度較低，持水性強(qiáng)，被水浸泡易軟化，從而為滑坡創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。

3)降雨及豐富的地下水。六盤山地區(qū)降雨量較大，降雨集中，且多暴雨及連陰雨，雨水易于下滲，泥巖產(chǎn)狀較平緩，相對隔水，形成局部潛水層，一方面降低了巖土抗剪強(qiáng)度，致使抗滑力減小，另一方面受動水壓力、靜水壓力作用，增加了下滑力，導(dǎo)致滑坡的產(chǎn)生。

4)公路行車荷載的影響。高速公路位于滑坡體中部，重載車輛的頻繁作用是滑坡產(chǎn)生的最直接誘發(fā)因素。

4 設(shè)計參數(shù)的選取及推力計算

滑動帶巖土強(qiáng)度參數(shù)值的選取直接影響穩(wěn)定性評價及工程處治措施，為取得滑動帶強(qiáng)度參數(shù)，現(xiàn)場布設(shè)了3組斷面共12個鉆孔，在滑體不同位置取樣進(jìn)行室內(nèi)剪切試驗，得出滑帶土的峰值或殘余強(qiáng)度室內(nèi)試驗參數(shù)。根據(jù)滑坡體變形跡象及特征分析，通過極限平衡條件反算滑動面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，按照受力變形過程，分下滑、阻滑、抗滑段分別賦值進(jìn)行試算[1]。綜合反算分析、室內(nèi)試驗及工程類比得出的參數(shù)，選取更符合工程實際的強(qiáng)度指標(biāo)，其強(qiáng)度指標(biāo)取值見表1。

表1 滑動面抗剪強(qiáng)度值

該滑坡為沿風(fēng)化界面的滑動，為折線形滑動變形破壞，設(shè)計計算方法采用剩余推力傳遞系數(shù)法計算[2]，采用靜力法計算地震作用，且只考慮水平地震作用[3]。計算模型見圖2。

Ti=FsWisinαi+ψiTi-1-Wicosαitanφi-CiLi。

其中，Ti,Ti-1分別為第i和i-1滑塊剩余下滑力,kN/m；Fs為穩(wěn)定安全系數(shù)；Wi為第i滑塊的自重力,kN/m；αi,αi-1分別為第i和i-1滑塊對應(yīng)滑面的傾角,(°)；ψi為傳遞系數(shù)；φi為第i滑塊滑面內(nèi)摩擦角,(°)；Ci為第i滑塊滑面巖土黏聚力，kN/m；Li為第i滑塊滑面長度，m。

Ehsi=CiCzAhψjGsi/g。

其中，Ehsi為土體重心處的水平地震作用,kN；Ci為抗震重要性修正系數(shù)；Cz為綜合影響系數(shù)；ψj為水平地震作用高度增大系數(shù)；Ah為水平向設(shè)計基本地震動峰值加速度；Gsi為土體重力,kN。

高速公路滑坡設(shè)計穩(wěn)定安全系數(shù)正常工況取Fs=1.25，非正常工況取Fs=1.15，區(qū)域地震動峰值加速度為0.20g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40,相應(yīng)的地震基本烈度為8度，抗震重要性修正系數(shù)取Ci=1.7，綜合影響系數(shù)取Cz=0.25。采用理正軟件分三種工況(天然狀態(tài)下的工況、暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài)下的工況、地震作用下的工況)分別進(jìn)行計算，以滑坡推力最大的地震作用狀態(tài)下的工況進(jìn)行抗滑設(shè)計，滑坡推力見表2。

表2 滑坡推力計算結(jié)果

5 工程處治方案

滑坡體上部較平緩且坡體較高，從滑坡推力計算結(jié)果分析，上部1號、2號塊剩余下滑力僅占總下滑力的22%，削方卸載起不到根治滑動作用且有可能引起后緣以上部分的次生滑動。滑坡體前緣位于自然坡體中部，無堆載反壓條件?？紤]到滑坡體推力最大處位于3號塊端部，結(jié)合地形地質(zhì)情況，在填方坡腳(3號、4號塊結(jié)合部)采用抗滑樁或框架錨索最經(jīng)濟(jì)合理?；瑒用嬉韵氯L(fēng)化泥巖性狀軟弱，強(qiáng)度較低，不利于作為錨固層，如錨固于其下部的強(qiáng)風(fēng)化泥巖層，所需的錨索長度超過50 m，施工工藝復(fù)雜且質(zhì)量難于控制。經(jīng)綜合分析比較各種處理措施，采用抗滑樁處理該段滑坡最為適宜。

6 抗滑樁設(shè)計

福銀高速公路(G70)為國家高速主干線，處于通車運營中且交通量大，傳統(tǒng)的人工挖孔方樁施工周期長、施工效率低、安全性差，挖孔長時間的暴露容易引起滑體加速變形及塌孔等情況的發(fā)生，設(shè)計采用施工速度快、成孔安全的旋挖鉆孔灌注圓樁。根據(jù)滑坡體下滑力計算結(jié)果，在下滑力最大處(3號、4號結(jié)合處)填筑施工平臺，沿下滑力垂直方向設(shè)置兩排抗滑樁形成復(fù)合土拱效應(yīng)[4]，按梅花形布設(shè)，樁徑2 m，樁間距4 m，樁長20 m，共設(shè)置34根。抗滑樁平面布置見圖3，橫斷面布置見圖4。

計算中假定荷載按矩形分布，樁底支承條件為鉸接，樁體嵌入滑動面以下10 m，采用GB 50010—2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中推薦的M法進(jìn)行計算[5]，擋土側(cè)最大彎矩20 793 kN·m，距離樁頂12.4 m，最大剪力3 771 kN,距離樁頂15.6 m，樁頂最大位移83 mm。樁體內(nèi)力計算結(jié)果見圖5。

根據(jù)樁體內(nèi)力計算結(jié)果，抗滑樁主筋采用非對稱布置，樁背側(cè)(靠山體受拉側(cè))主筋加密，受拉側(cè)120°范圍內(nèi)主筋間距136 mm，其余范圍主筋間距272 mm。樁身長度范圍內(nèi)主筋非等長布設(shè)，1號主筋通長布設(shè)；1′加強(qiáng)筋自樁頂起向下5.5 m處開始對縱向主筋加密，加密長度12.5 m；1″加強(qiáng)筋自樁頂起向下 8 m處開始對縱向主筋加密，加密長度8 m。樁體配筋見圖6。

7 方案合理性對比分析

同樣的工況下，如采用抗彎剛度大的人工挖孔樁，需設(shè)置2×3 m矩形樁13根，樁間距6.0 m。人工挖孔方樁較旋挖鉆孔圓樁工程費用低12%，但施工工期卻增加了3倍。對于新建工程，人工挖孔方樁經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯，但對于運營中的公路及搶險工程，旋挖鉆孔圓樁施工工期短、對滑體蠕變影響小、施工方便、安全性好，大大減小了封閉及繞行對交通的影響，雖然造價較高，但綜合分析看，采用旋挖鉆孔圓樁是合理的。

8 結(jié)語

目前國內(nèi)抗滑樁絕大多數(shù)以人工挖孔矩形樁為主，圓樁工程實踐較少，缺少相關(guān)研究，究其原因，主要是圓樁樁后土拱效應(yīng)難以形成，有效截面慣性距較小，計算較為復(fù)雜。工程中可以通過梅花形布樁，非均勻布筋等措施予以優(yōu)化，從而充分發(fā)揮機(jī)械化快速施工，安全高效的優(yōu)勢。該項目滑坡治理后，通過連續(xù)2年多的變形和應(yīng)力監(jiān)測，結(jié)果顯示滑坡體已處于穩(wěn)定狀態(tài)，表明旋挖鉆孔圓樁在治理運營中的公路及搶險工程滑坡是適宜的。