沙颍河西蔡河闸上游滑坡处理设计
2010-01-19刘继伟周口市水利勘测设计院
□刘继伟 □张 众（周口市水利勘测设计院）
沙颍河西蔡河闸上游滑坡处理设计
□刘继伟 □张 众（周口市水利勘测设计院）
滑坡是一种较为常见的地质灾害，用于滑坡治理的方法也很多，如抗滑桩、抗滑挡土墙等。本文以沙颍河近期治理工程西蔡河闸上游右岸滑坡治理为例介绍了采用深层搅拌法处理土坡滑坡的设计，该方法的特性稳定，应用条件和使用方法便于操作，可供设计人员参考。
深层搅拌法；滑坡治理；设计
一、滑坡情况介绍
西蔡河闸位于河南省沈丘县城区槐店节制闸下游左岸、西蔡河入沙颍河口处。闸上游右岸滑坡发生于2008年7月，滑坡体平面上呈长方形分布，塌滑后壁与前缘呈近似直线状，走向基本平行于河道。滑坡体长约180m，宽20～47m，最大滑坡塌滑深度5m左右，面积约5200m2，总方量约3.4万m3。该滑坡的发生严重威胁着西蔡河闸右岸居民安全。
经分析，组成滑坡的边坡土体均匀性差，强度低，是滑坡发生的主要原因;事发前强降雨使土体饱和，强度降低，西蔡河闸施工时在坡脚处开挖导流沟，使阻滑力减小，是滑坡发生的诱因。
二、工程地质及水文地质
（一）工程地质条件
根据滑坡勘察报告，滑坡处地层岩性主要为第四系全新统、上更新统冲积成因的壤土和粉质粘土。滑坡面处的地层岩性为重粉质壤土，属中等～高压缩性流塑状软～中硬土。饱和快剪强度：с=12kPa，φ=30°；残余强度：с=18kPa，φ=10°。
（二）水文地质条件
勘察期间测得河水水位29.90m。地下水主要为第四系松散层孔隙潜水，水位高程30.52～34.70m。除粉质粘土为极微透水层、重粉质壤土为微透水层外，其余各层均具弱透水性。
三、滑坡处理方案选择
根据本滑坡具体情况提出了3个治理方案，方案一为抗滑挡土墙，方案二为抗滑钻孔灌注桩，方案三为在滑坡体中下部打深层搅拌桩阻滑。
（一）抗滑挡土墙方案
根据地质情况、挡土高度及滑坡体滑动推力，挡土墙结构型式拟采用混凝土半重力式，在滑坡前缘沿河线布置，挡土墙高度为4.7m，底宽4m。
抗滑挡土墙方案主要工程量：C20混凝土1620m3，钢筋量16.20t，草皮护坡 6840m2，土方开挖 24400m3，土方回填10900m3。估算工程投资165万元。
（二）抗滑钻孔灌注桩方案
根据滑坡推力在滑坡体中下部布一排桩，桩径0.6m，桩长7m，桩距1.1m，共需布置176根桩。
抗滑钻孔灌注桩方案主要工程量：C20混凝土348.34m3，钢筋 55.73t，草皮护坡 6440m2，土方开挖 21330m3，回填 2080m3。估算工程投资177万元。
（三）深层搅拌桩抗滑方案
根据滑坡横断面及地形情况，将搅拌桩布置在33.00m高程处，纵向平行于河道采用格栅布置，格栅间距5.4m，每个格栅单元长度4.9m，宽度2.79m，每个格栅单元纵向设3排桩，其中内侧两排纵横向套打，排距0.4m，桩距0.4m，外侧一排纵向套打，桩距0.4m；每个格栅单元横向设3排桩，排距2m，桩距0.4m。
搅拌桩方案主要工程量：草皮护坡6440m2，搅拌桩12096m，土方开挖21330m3，回填2080m3。估算工程投资110万元。
（四）方案比选
抗滑挡土墙方案存在投资大，施工时需做临时基坑支护，基坑降排水工作量大，工期较长等缺点；抗滑钻孔灌注桩方案也存在投资较大，灌注桩施工需采取护壁措施，施工质量不好控制等不利因素；而搅拌桩方案则不需临时支护，施工方便，工期较短，工程量、投资较小，因此本工程采用搅拌桩方案。
四、滑坡处理设计
（一）深层搅拌桩抗滑设计
1.滑坡推力计算
根据滑动面形状，滑坡推力采用如下公式计算：
由于滑动面位于第2层重粉质壤土，残余强度：c=18kPa，φ=10°，计算时残余强度标准值取ck=8kPa，φk=8°。经计算剩余滑动推力为83kN/m。
2.搅拌桩入土深度按如下公式计算：
经分析桩打入滑动面以下深度3.3m，滑动面以上桩长约3.7m，总长度7m。
3.正截面承载力按如下公式验算：
压应力验算采用如下公式：
拉应力验算采用如下公式：
经计算，桩体正截面压、拉应力均满足要求。
4.沿滑动面抗剪采用如下公式验算：
经计算，桩土在滑动推力作用下不会再沿滑动面滑动。
（二）滑坡处理的辅助设计
为防止滑坡体顶部地表水流入滑坡体而减小土体强度，增大滑坡推力，在滑坡体上部设截水槽，并通过排水槽导入西蔡河；对滑坡体上的地面裂缝采用粘土塞填处理，并在坡体上植草皮来减少滑坡体上的地表水流入滑坡体内；对滑坡体内有泉水出露处设法将泉水排导出滑坡体外。
五、结语
该工程于2009年8月竣工，经过一个汛期的观察，现坡体稳定。深层搅拌桩用于土坡的滑坡治理要求滑坡体上有布置搅拌桩机械的地形条件，另外要求桩长范围内的土体承载力不宜大于150kPa。
与抗滑钻孔灌注桩、抗滑挡土墙相比，深层搅拌桩具有施工方便，不需做临时基坑支护，不需基坑降排水，工期较短，工程量、投资较小等优点，值得推广应用。
刘继伟，男，周口市水利勘测设计院工程师，现从事水利勘测设计工作。
2010-05-19
