抗滑桩支挡工程在四川地震灾区某滑坡治理工程中的应用

王少辉，任鸿飞，闫晋龙

(河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南 郑州450016)

0 引言

长期以来，抗滑桩作为一种支挡抗滑结构物而广泛应用于滑坡及边坡的稳定性治理中。与其它抗滑工程如抗滑挡墙、锚杆等相比，其具有抗滑能力强、适用条件广泛、不易恶化滑坡状态、施工安全简便，并能进一步核实地质条件等突出优点。由于抗滑桩在治理滑坡及维护边坡稳定上的突出优点，使抗滑桩广泛应用于矿山边坡、铁路、公路滑坡、L业与民用建筑基坑支护、港口等边坡工程中。

许家院滑坡所处位置较为特殊，在滑坡体上为居民居住点和村庄田地，滑坡一旦失稳将会造成许家院村人民群众生命财产安全。根据滑坡基本情况及成因机制，采用抗滑桩支挡工程治理该滑坡施工简易，经济合理，社会和经济效益显著。

1 滑坡灾情评价

1.1 范围及规模

根据滑坡变形形态特征，滑坡呈半弧形，滑坡剪出口缩小状，为缩口型滑坡，滑坡前缘长度约100 m，滑坡后缘长度约200 m，滑坡的主滑方向约为10°，滑坡纵向总长度约为180 m，滑坡较为平缓，整体形态为阶梯状。

1.2 主要危害对象与经济损失估算

许家院滑坡位于四川省江油市二郎庙镇许家院村地段，滑坡一旦失稳将会造成许家院村大部分房屋倒塌，田地毁坏。直接威胁到许家院村民17户，常住人口70人，可能造成直接经济损失约500万元。

2 地质环境条件

2.1 地形地貌

勘查区所在地位于江油市西北部，以山地为主，为构造侵蚀性中山区。切割深度一般500 m左右，海拔一般540～702 m，相对高差在160 m以上，地形坡度一般30°以上，沟谷狭窄，多呈“V”字型。

2.2 地层岩性

根据钻孔和探槽等资料揭示，滑坡所在区地层主要有第四系全新统粉质粘土、卵石土、中生界侏罗系中统千佛岩组(J2q)粉砂质泥页岩、粉砂岩等组成。

2.3 地质构造及地震

2.3.1 地质构造

江油市位于四川东北部，处于龙门山褶断带上。场区构造部位处于枫顺场倒转背斜轴部，构造作用强烈，岩石破碎严重，岩体一般为碎裂——层状结构，构造节理裂隙发育，有利于崩塌(危岩)的形成。

2.3.2 地震

2008年5月12 日汶川发生8级强烈地震，造成了极其巨大的人员伤亡和经济损失，这次地震是新中国成立以来发生的破坏性最为严重的地震。映秀—北川断裂为发震断裂，也是这次地震能力释放最集中的地方，地震灾害也最严重，强烈的地震活动诱发了大量的滑坡、崩塌，使得灾害雪上加霜。

2.4 水文地质条件

按照地下水的赋存介质类型划分为第四系孔隙水和基岩裂隙水两大类。第四系孔隙水富水性较弱，基岩裂隙水对滑坡影响较大。

3 滑坡变形特征

3.1 滑坡变形特征

许家院滑坡为一老滑坡体，地震前即有不同程度的变形，对许家院滑坡前缘的居民房屋造成了较大的破坏。在“5·12”地震发生后，加剧了许家院滑坡的滑移和变形速度，造成了滑坡体上多处拉裂缝，在滑坡前缘及滑坡体上发生了垮塌，这些垮塌均为第四系覆盖层浅层滑移破坏，在滑坡体上布置的探坑，也揭示了拉裂缝的宽度和深度见(图1、图2)。滑坡体裂缝有垂直于主滑方向的拉裂缝，也有平行于主滑方向的剪切裂缝，这些裂缝相互交织，把滑坡体局部切割成碎块状，由于滑坡体的移动，在滑坡体内部出现土体空腔现象。

图1 滑坡后缘拉裂缝

图2 滑坡中部拉裂缝

3.2 滑坡变形破坏机制分析

通过对许家院滑坡的的地表踏勘，对滑坡的变形特征进行了分析，分析认为许家院滑坡的滑移有多种因素:

1)造成滑坡的变形滑移，首先滑坡的主滑方向近似呈东西方向，在滑坡的前缘有滑移的空间，许家院滑坡从前缘到后缘整体趋势为东低西高趋势，为许家院滑坡的滑移变形提供了必要的滑动势能条件;

2)由于滑坡体上存有大量的地表水，以及地下裂隙水常年的存在也为许家院滑坡提供了水源条件;

3)滑坡体上部覆盖层为粉质粘土夹碎石，土层渗透性较大，为地表水垂直渗透提供了必要的通道条件。

4)下伏基岩为粉砂质泥岩，裂隙较为发育，裂隙中充满了地下水，加速了泥岩的泥化作用;

5)由于滑移带的变形模量和砂岩的变形模量差别较大，使得泥岩的变形不均匀，加速了软弱层破坏。

综合上述5条基本条件，从宏观方面认为许家院滑坡地形地貌，地层岩性、地下水和地表水的储存量，为许家院滑坡提供了比较的基础条件，是造成许家院滑坡的最根本原因。

4 滑坡稳定性分析与计算评价

4.1 滑坡稳定性分析

通过对滑坡形成的地质环境条件、影响因素、变形破坏及形成机制等特征的综合性分析，目前，滑坡堆积体在天然状态下处于基本稳定状态，在连续降雨、暴(大)雨及地震影响下处于欠稳定～不稳定状态。

4.2 滑坡稳定性计算评价

根据前述滑坡变形破坏模式分析，当滑坡沿岩土界面附近形成滑动带时，其滑面结构为折线型。按《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218－2006)的相关要求，并结合该滑坡灾害的特点，采用刚体极限平衡法的传递系数法定量分析计算其稳定性与剩余下滑推力。结果见下表。

表1 滑坡稳定性和推力计算成果

从表1可以看出，在工况I(天然状态)下均处于基本稳定状态，在工况II(暴雨状态)下，处于欠稳定状态外，在工况III(地震状态)下，处于欠稳定状态。结果与实际情况比较接近，在“汶川5·12大地震”过程中，该斜坡发生过变形现象，地震以后降雨条件下滑坡后缘变形迹象明显。

5 治理工程设计

5.1 设计指标

1)根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T 0219—2006)5.1条，可确定防治工程等级为III级。

2)治理工程结构设计基准期为10年。

5.2 设计工况及设计参数

5.2.1 设计工况

治理工程设计按“饱和”工况下安全系数1.10考虑。

5.2.2 参数的确定

设计参数为勘查报告提供的参数。

5.3 治理工程总体设计

根据滑坡变形特征及威胁对象，主要采用“抗滑桩+地表排水+裂缝夯填”的方式进行支护。

5.3.1 抗滑桩工程

考虑滑坡整体下滑，在滑坡前部高程介于688 m～698 m之间，布置一排抗滑桩进行支挡，抗滑桩数共30根。

5.3.2 地表截排水工程

降雨条件对坡体稳定性影响比较大，在滑坡体上布置完善的地表截水系统，利用坡体两侧自然冲沟将地表水排走。

5.3.3 裂缝夯填

由于滑坡在降雨工况下稳定性较低，所以对滑坡地表裂缝用粘土进行回填夯实，减少地表径流或雨雪的入渗量，提高滑坡在降雨工况下的稳定性。

5.4 抗滑桩工程设计

地表排水工程设计最首要的设计标准是降雨标准(包括暴雨重现期和降雨历时标准)、排水沟的超高标准，裂缝夯填即用粘土对地表裂缝进行回填夯实，其设计不再赘述。下面主要介绍抗滑桩工程的设计。

5.4.1 抗滑桩设计

根据推力计算结果，1－1'剖面选取工况2下滑推力383.58 KN/m，取400 KN/m作为抗滑桩推力设计值。本次采用理正岩土计算软件进行抗滑桩结构设计，设计过程略。

5.4.2 抗滑桩工程布置

根据保护对象，抗滑桩布置在滑坡前缘，高程介于688 m～698 m之间，布置1排抗滑桩，抗滑桩采用四种桩型:A型桩长14 m共10根;B型桩长12 m，共15根;C型桩长10 m，共2根，D型长9 m，共3根，截面均为1.0 m×1.5 m。详见表2。

表2 抗滑桩工程特性表

6 结论

(1)查明了各滑坡变形的形成机制，陡缓交结的地形地貌为滑坡变形提供了良好的临空面;为滑坡滑移提供了势能基础;许家院滑坡底部强风化泥岩强度低，为斜坡变形的形成提供了潜在的剪切、滑移等软弱破裂面;许家院滑坡是由降雨诱发形成的滑坡，“5·12”地震加剧了许家院滑坡滑移变形。

(2)根据本次勘查调查及计算结果表明:滑坡受水和地震的影响较大，在天然状态下滑坡处于稳定状态;在连续降雨、暴(大)雨及地震影响下，整体处于欠基本稳定～不稳定状态，易产生不同规模滑移垮塌。

(3)目前滑坡区没有采取任何工程治理措施，出现暴雨和连续降雨或发生地震，滑坡可能有变形失稳隐患，直接危及滑坡体山的房屋及居民，并且会对滑坡体上的农田造成较大的破坏。威胁直接和间接的潜在经济损失为500万元左右。危害对象为三级。

(4)经四川省绵阳市国土局组织有关专家评审，同意采用裂缝夯填+地表截排水+抗滑桩治理方案，现正进行施工招标。

［］四川省江油市二郎庙镇许家院滑坡应急勘查、可行性研究、初步设计报告.化工部郑州地质勘查院.2009.

［2］滑坡防治工程勘查规范(DZ/T 0218－2006).国土资源部.2006.

［3］滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T0219－2006).国土资源部.2006.

［4］李海光等.新型支挡结构设计与工程实例.人民交通地质出版社.2004.

［5］佴磊等.滑坡治理中的抗滑桩设计.吉林大学学报(地球科学版).2002，(2).