汉源新县城乱石岗滑坡治理工程设计

佘鸿翔，唐全民

(1.中国水电顾问集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072；2.四川省水利水电勘测设计研究院，四川 德阳 618000)

0 前 言

汉源新县城乱石岗区位于萝卜岗流沙河口与大渡河交汇的条形山地上，因该区内有乱石岗大滑坡而将其周围命名为乱石岗滑坡区。根据汉源新县城总体规划，乱石岗区上将建设数十个移民迁建单位、大量居民住宅楼及主干道、变电站等市政基础设施。乱石岗滑坡治理工程保护对象重要性高、失事危害大，治理工程可靠性要求高。

1 工程地质概况

1.1 地形地貌

汉源新县城萝卜岗场地位于流沙河与大渡河所围限的宽缓斜坡上，山体走向N40°W，东起河冒顶，西至无名沟，长约6.5km，宽1.5～1.9km。地形上总体西高东低，起伏不大，地面高程840～1 115m，最大相对高差375m，属中、低山斜坡地貌。

1.2 地层岩性

区内地层主要有第四系全新统人工堆积层(Q4ml)、第四系全新统残坡积层(Q4el+dl)、第四系全新统滑坡堆积层(Q4del)、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)、第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)等松散层，以及第三系上新统昔格达组(NQx)、三叠系上统白果湾组(T3b)基岩地层。基岩为大致北东倾向的单斜岩层，但受构造影响，层面波状起伏。

1.3 滑坡变形特征

乱石岗滑坡为基岩间相互错动，因此属基岩顺层滑坡。按场区不同部位岩土体的结构特征及变形特征等，总体上将乱石岗分为两个大区，即滑坡堆积区和滑坡影响区，其中滑坡影响区进一步分为：弱松动拉裂区、强烈拉裂松动变形区和拉裂松弛变形区，以及覆盖层堆积区。

1.4 滑体物质特征

滑体物质组成主要为灰白色砂岩岩块的杂乱堆积，局部呈似基岩状，与基岩层理相同，岩块一般呈中～强风化状态。在滑坡体后部南西侧分布有昔格达粉质粘土、粉土、粉砂或粉质粘土夹块碎石。从滑体垂直分布特征来看，上部浅表形成的人工堆积的块碎石土，局部为褐黄色、棕红色耕植土、粉质粘土，下部为基岩错动后块石。

由于基岩有较多的软弱夹层，且有多个滑面的存在，因而滑带土构成也较多样，主要为黄色、灰黄色、灰白色可塑状粘土、粘土夹砂岩角砾、或砂岩角砾充填10%～40%的黄色粘性土。在粘土的滑带土中可见到黑褐色铁锰质斑点，或在粘土上下面见极薄层片状灰白色砂岩。滑面及软弱结构面物理力学参数见表1。

表1 滑面/软弱结构面物理力学参数

滑床主要为三叠系上统白果湾组砂岩，薄至中厚层状，岩性坚硬，裂隙较发育，浅部裂隙张开度大，普遍铁锰质锈染或充填粘性土，随深度增加，裂隙张开度减小，至闭合。强风化层厚约2.5～3.0m，其下为中风化。在滑床以下的基岩中也多见软弱夹层存在。

2 滑坡稳定性分析结论

对乱石岗滑坡稳定性评价结果表明，区内各部分岩体的稳定性状况存在一定差别，滑坡体及拉裂松动岩体在天然状态下基本稳定；在暴雨条件下滑坡及拉裂松动岩体稳定性系数偏低，达不到工程安全要求；地震条件下滑坡体及拉裂松动岩体存在失稳的可能。

3 治理范围与设计标准

经过工程可靠性、投资及工期比较后确定，治理范围主要为乱石岗滑坡影响区内松弛区及以上部分。

对建设用地场地边坡(即松弛区及以上边坡)按Ⅰ级边坡防治工程进行治理设计，非建设用地场地边坡(松弛区以下边坡)按Ⅱ级边坡防治工程进行治理设计。根据(DZ/T 0219-2006)《滑坡防治工程设计与施工技术规范》中滑坡防治工程设计安全系数推荐表：Ⅰ、Ⅱ级防治工程边坡暴雨工况安全系数达到1.1～1.15(Ⅰ级防治工程)和 1.05～1.10 (Ⅱ级防治工程)，地震工况安全系数达到1.1～1.15(Ⅰ级防治工程)、 1.05～1.10 (Ⅱ级防治工程)和(GB50330-2002)《建筑边坡工程技术规范》中的稳定安全系数要求。本工程最终安全系数选取见表2。

表2 汉源新县城乱石岗区滑坡防治工程边坡设计安全系数

4 准治理方案设计

4.1 计算工况

根据场区实际情况，以及工程建设特点，本次稳定性评价过程中考虑以下三种工况：

工况1：天然状态，该工况考虑的荷载主要有岩土体自重(挖填部分容重取加权平均值)；

工况2：天然+暴雨，该工况除考虑工况1的荷载外还包括因降雨引起的岩土体强度降低，暴雨工况中考虑滑坡以上滑体底部1/4左右饱水；

工况3：天然+地震，该工况除考虑工况1的荷载外，还包括地震引起的推力。根据场地地震安全性研究，治理区50年超越概率10%基岩水平峰值加速度值为172cm/s2。

4.2 计算公式

采用综合野外与室内分析的滑面即软弱面来计算，滑面呈折线形，故稳定计算采用折线型滑动面计算公式，剩余下滑力计算按传递系数法。稳定系数Kf计算公式如下：

式中Kf——稳定系数;

R——抗滑力;

ψ——滑面倾角;

T——下滑力。

根据汉源新县城迁建规划调整布置中建筑物的布置特点、治理区稳定级地形特征，在整个治理区内选取5个地质剖面作为代表性剖面进行计算，下滑力见表3。

表3 代表性剖面各种工况下剩余下滑力计算成果

4.3 抗滑桩结构控制指标

桩体截面尺寸主要由剩余下滑力和滑面以上土体高度决定，剩余下滑力主要由地震工况控制。根据边坡场平使用要求，抗滑桩的截面设计主要由桩顶位移和桩前应力进行控制。考虑建筑地基的型式及其功用要求，依据《建筑地基基础设计规范》关于地基变形允许值的规定，抗滑桩计算中采用的主要控制指标为：地震工况桩顶位移不超过60mm，正常工况桩顶位移不超过40mm；桩前基岩压应力不超过5MPa。

4.4 治理措施布置

总体布置上，按两条主要支护线布置原则进行，即松弛区前缘为第一道支护线、松弛区末端为第二道主线。支护线选择在剩余下滑力较大的位置、场平高程下挖至滑面附近的位置、剖面线较长或有可能产生次级滑坡的位置(总体布置见图1)。

(1)松林沟以北N地块。因该区内公路挡墙主要为浆砌石挡墙且基本已经施工完成，如采用锚索墙方案，为布置锚索需将原挡墙拆除改为混凝土挡墙后方可实施，这样势必造成不必要的浪费；局部未施工公路挡墙下滑力超过>500kN/m，需布置大吨位、密间距锚索，将会与房建基础桩体冲突，导致锚索被破坏而失效；另外根据挡墙稳定复核的成果，低于5m的挡墙单位宽度内如施加1 000kN的锚索力，会导致挡墙基础面破坏，影响挡墙的稳定。基于以上原因，松林沟以北N地块治理措施最终采用抗滑桩。为避免对上部建筑物桩基产生影响，同时结合房建和道路布置，对该段采用小断面抗滑桩进行支护。

图1 滑坡影响区治理工程平面布置示意

(2)松林沟以南M地块。根据剩余下滑力计算结果，松弛区前缘部分各种工况下剩余下滑力较小，且建筑物布置较密集。松弛区末端计算剩余下滑力相对较大，建筑物布置相对较稀疏。据此，结合房建和道路布置，对松弛区前缘采用小断面抗滑桩进行支护，对松弛区末端采用锚索抗滑桩进行支护。

根据各剖面分级治理的抗滑桩布置，乱石岗滑坡影响区整治工程抗滑桩共布置366根，其中抗滑桩截面2.0m×3.0m，桩长L=10～30m，总根数254根、抗滑桩截面2.5m×4.5m，桩长L=25～35m，总根数109根、抗滑桩截面2.5m×5.0m，桩长L=35m，总根数3根。抗滑桩布置典型剖面见图2。

图2 抗滑桩布置典型剖面示意

5 监测设计

地表变形监测主要以绝对位移监测为主。共布置52个变形观测点，采用GPS加大地变形监测的方法进行监测。

地下深部变形监测布置5个监测剖面布设测斜孔，设置测斜孔48个。与大地变形监测构成立体监测网络，较全面开展坡体变形监测。

抗滑桩变形监测通过监测桩顶位移和桩身倾斜变形进行，在抗滑桩设置44个变形监测点，在每个监测点设置水准标点和便携式测斜仪。抗滑桩应力通过在抗滑桩安装土压力计以及在锚索抗滑桩上安装锚索测力计的方法进行监测。

地下水监测利用滑坡体内钻孔，在测斜孔底安装渗压计(共安装48支渗压计)，监测地下水的变化情况，以掌握地下水的变化规律，分析地下水、地表水、大气降水的关系，进行其与滑坡变形的相关分析。

6 施工技术要点

抗滑桩挖孔由人工进行，每开挖深度1.5m左右后，即进行钢筋混凝土薄壳护壁。基岩采用钻爆掘进时，采取短进尺小药量爆破，以避免影响边坡稳定。施工中渗水采用在工作面设临时集水坑进行抽排。开挖成孔采用横向间隔一孔进行，分两序孔施工。

7 结 论

(1)工程开挖是影响滑坡及变形体稳定性的一个重要因素，尤其是工程开挖“切脚”导致下伏软弱结构面(包括滑带)出露于坡脚，并在坡脚形成较好临空条件，在降雨等地表水体下渗、坡面加载等因素诱发下可能导致滑坡及变形体局部失稳。本工程初期由于道路修建，对滑坡下部存在“切脚”现象，导致后期处理下滑力增大，增加了工程投资及风险。

(2)由于新县城建设的紧迫性，部分房屋建设先期开工，违背了“先治理，后建设”的原则，导致部分抗滑桩施工干扰较大，被迫调整桩位，延误了工期。

(3)采用预应力锚索抗滑桩通过改变传统抗滑桩的受力状态，变悬臂梁为类简支梁，使受力状态更加合理。本工程治理采用预应力锚索抗滑桩的治理方案，可有效地提高乱石岗的整体抗滑稳定性。但由于应力调整和回填土固结沉陷引起地面或建筑物产生一定程度的变形，是滑坡治理工程所不能解决的，属于建筑物地基处理需解决的问题。

(4)乱石岗滑坡治理工程保护对象重要性高、失事危害大，目前已经受蓄水及“4·20”芦山地震考验，监测数据表明边坡整体稳定。

参考文献：

[1] 铁道部第二勘测设计院.抗滑桩设计与计算[M].北京:中国铁道出版社,1983.

[2] 陈祖煜，等.土质边坡稳定分析——原理.方法.程序[M].北京:中国水力水电出版社，2005.

[3] 中华人民共和国国家发展和改革委员会发布.DL/T5353—2006水电水利工程边坡设计规范[S].北京：中国电力出版社，2007.