楊 麗

(廣東宇源水利發(fā)展有限公司,廣東 梅州 514000)

0 引言

水庫(kù)水位受到降雨、干旱等問(wèn)題的影響,實(shí)時(shí)干擾著水庫(kù)坡體內(nèi)動(dòng)靜水壓力。軟弱帶遭到浸泡之后,土體的抗剪強(qiáng)度開(kāi)始減小,水庫(kù)相關(guān)工程建設(shè)施加的荷載受到坡體穩(wěn)定性的影響,也會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng),造成水庫(kù)滑坡的隱患[1]。從孔隙水壓力的角度來(lái)看,水庫(kù)出水的滲流方向,同樣影響著水庫(kù)坡體的穩(wěn)定性。水庫(kù)水位的變化速率與坡體穩(wěn)定性呈負(fù)相關(guān),滑帶上下的巖土層滲水環(huán)境存在一定的差異。當(dāng)水庫(kù)水位下降時(shí),滑坡穩(wěn)定性變化趨勢(shì)呈現(xiàn)為“減-增-減”;當(dāng)水庫(kù)水位上升時(shí),滑坡穩(wěn)定性變化趨勢(shì)呈現(xiàn)為“增-減-增”[2]。也就是說(shuō),水位上升時(shí)的坡體穩(wěn)定性系數(shù)大于水位下降時(shí)的坡體穩(wěn)定性系數(shù)。

正是受到水位上升、下降的循環(huán)差異影響,滑坡的前緣、中部、后緣均會(huì)受到一定程度的形變,造成水庫(kù)的牽引式滑坡隱患?？紤]到水庫(kù)工程施工條件的艱難性,研究人員根據(jù)水位變化、坡體穩(wěn)定性、坡體巖土結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),選用抗滑樁作為水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的構(gòu)件。抗滑樁安裝完成之后,水位在周期性變化的過(guò)程中,能夠減少滑坡的阻滑力,在不斷循環(huán)的水庫(kù)水位中,保證水庫(kù)坡體處于一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài),從而確保工程的加固效果。為了更加真實(shí)地反映抗滑樁的應(yīng)用性能,本文研究了水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中抗滑樁的設(shè)計(jì)分析這一課題。

1 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中抗滑樁設(shè)計(jì)

1.1 鉆進(jìn)水庫(kù)加固巖土層抗滑樁孔

本次工程主要采用了微型抗滑樁施工,并采用機(jī)械鉆孔的形式快速鉆進(jìn)樁孔,保證抗滑樁整體施工效率。在抗滑樁施工的過(guò)程中,本文對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)潛孔錘鉆進(jìn)鉆速對(duì)成孔速度作出記錄,如下表1所示。

表1 抗滑樁孔位鉆進(jìn)作業(yè)表

如表1所示,本次工程在水庫(kù)坡腳處11 m深的位置鉆孔,鉆孔號(hào)分別為1-3-W、1-5-W。鉆進(jìn)樁底部位時(shí),采用1.5 m的跟管鉆進(jìn),耗時(shí)30 min左右。鉆進(jìn)碎石層與顆粒大的巖層時(shí),鉆進(jìn)速率降低。水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程深部巖石堅(jiān)硬,本文將巖層劃分成地面至地面以下2 m、地面以下2 m至地面以下6 m、地面以下6 m至樁底部。根據(jù)不同的巖層類(lèi)型,選用不同的鉆頭與鉆進(jìn)速度,確保鉆進(jìn)效率符合施工需求。

1.2 調(diào)整水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程抗滑樁位間距

本文將抗滑樁布置在滑坡前緣,通過(guò)調(diào)整水庫(kù)除險(xiǎn)加固抗滑樁位間距,減少水庫(kù)除險(xiǎn)工程的蓄水形變隱患。本次工程選取三組不同長(zhǎng)度的抗滑樁,分別為18 m、20 m、22 m,將其放在地面至地面以下2 m、地面以下2 m至地面以下6 m、地面以下6 m至樁底部的鉆孔中,樁間距調(diào)整情況如圖1所示。

圖1 樁間距調(diào)整示意圖

如圖1所示,抗滑樁在加固工程中,長(zhǎng)度越長(zhǎng)加固效果越佳。本文在水庫(kù)滑坡較陡的位置,布置間距較短、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的抗滑樁;在水庫(kù)滑坡較平緩的位置,布置間距較長(zhǎng),長(zhǎng)度相對(duì)較短的抗滑樁,確保工程加固效果。

1.3 進(jìn)行水庫(kù)加固抗滑樁注漿施工

在水庫(kù)滑坡遭到破壞時(shí),主要是沿著平行于巖層面的方向發(fā)生剪斷破壞。此處存在較多的結(jié)構(gòu)面巖塊,抗剪性能較差。在水庫(kù)水位循環(huán)的過(guò)程中,水的滲流作用導(dǎo)致加固功能的內(nèi)部損壞。本文根據(jù)水庫(kù)加固工程區(qū)域的水位變化情況,計(jì)算加固工程的剪應(yīng)力,公式如下:

(1)

式中:γ為加固工程的剪應(yīng)力;P為水庫(kù)滑坡的破壞荷載;A為加固平面剪切面積;α為抗滑樁安裝角度;F為抗滑樁與加固平面之間的摩擦系數(shù)。根據(jù)γ確定抗滑樁的彎矩,公式如下:

M=α·G/L

(2)

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的抗滑樁是否具有加固效果,本文以興華水庫(kù)為例,對(duì)上述技術(shù)進(jìn)行實(shí)例分析。興華水庫(kù)屬梅江水系,于1954年修建,主要為防洪、灌溉的綜合性利用工程,是小(2)型水庫(kù)。水庫(kù)采用均質(zhì)土壩,壩址以上集雨面積為2.12 km2,河長(zhǎng)約2.65 km,河道比降約為0.008。就目前來(lái)看,興華水庫(kù)的總庫(kù)容約5.512×106m3,正常蓄水位相應(yīng)庫(kù)容約為3.368×106m3,死庫(kù)容約為6.8×104m3。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積651.9畝,為下游人口10 000多人、耕地4 100畝,以及下游村道、通訊、電力等設(shè)施的安全提供了保障。受到當(dāng)時(shí)條件的制約,興華水庫(kù)逐漸不能滿足當(dāng)前灌溉、防洪需求,大壩、輸水涵管等存在不同程度的安全隱患。因此,本次工程承擔(dān)了興華水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工作,利用抗滑樁加固水庫(kù),確保水庫(kù)的加固效果?？够瑯都庸唐拭嫒鐖D2所示。

圖2 抗滑樁加固剖面圖

2.2 應(yīng)用結(jié)果

在上述施工條件下,本文隨機(jī)選取出330 m(相對(duì)高度50 m)下降至300 m(相對(duì)高度20 m)、350 m(相對(duì)高度50 m)下降至330 m(相對(duì)高度20 m)、400 m(相對(duì)高度50 m)下降至350 m(相對(duì)高度20 m)等水庫(kù)水位變化情況,此過(guò)程中坡體前緣、中部、后緣均存在不同程度的形變。在最大孔隙水壓力一致的條件下,使用本文設(shè)計(jì)的抗滑樁施工技術(shù)的抗滑樁樁身彎矩在最大彎矩范圍內(nèi),則可以保證加固效果。應(yīng)用結(jié)果如下表2所示。

表2 應(yīng)用結(jié)果

如表2所示,在水庫(kù)水位上升的過(guò)程中,受到巖土滲透的滯后影響,鄰近水庫(kù)一側(cè)的孔隙水壓力增加較快,抗滑樁的有效應(yīng)力隨之減小,無(wú)法適應(yīng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固環(huán)境。本文將水庫(kù)水位劃分成多個(gè)循環(huán)模塊,水位從最高水位降至最低水位的過(guò)程中,坡體前緣、中部、后緣均存在不同程度的形變。在此條件下,本文為水庫(kù)水位循環(huán)模塊設(shè)置了水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程抗滑樁樁身的最大彎矩,在此彎矩范圍內(nèi),抗滑樁樁身彎矩越小,抗滑樁加固效果越佳。使用本文設(shè)計(jì)的水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中抗滑樁的施工設(shè)計(jì)之后,抗滑樁樁身彎矩在坡體前緣與中部彎矩相對(duì)較大,后緣的彎矩相對(duì)較小。無(wú)論是前緣、中部還是后緣,抗滑樁的樁身彎矩均在最大彎矩范圍之內(nèi),可以確保水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的加固效果,符合本文研究目的。

3 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái),水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定性受到研究人員的廣泛關(guān)注,一旦庫(kù)岸發(fā)生滑坡,不僅會(huì)對(duì)水庫(kù)運(yùn)行造成影響,還會(huì)對(duì)周?chē)用衽c建筑物造成安全隱患。由此可見(jiàn),水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程勢(shì)在必行。水庫(kù)水位變化的不同,導(dǎo)致庫(kù)岸滑坡問(wèn)題。水位持續(xù)上升,滑坡問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重;水位持續(xù)下降,滑體又容易滑入水庫(kù),造成大型人員財(cái)產(chǎn)損失。為了確保水庫(kù)加固工程的安全進(jìn)行,本文研究了水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中抗滑樁的設(shè)計(jì)分析這一課題。從成孔、樁間距、注漿等方面,確?？够瑯兜募庸绦Ч?為水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程提供安全保障。