基于工程实例分析浅层土质滑坡的治理

2016-08-22冯仕轩

地球 2016年4期

关键词：格构水沟排水沟

■冯仕轩

（广东省环境地质勘查院广东广州510080）

基于工程实例分析浅层土质滑坡的治理

■冯仕轩

（广东省环境地质勘查院广东广州510080）

本文选取广宁县赤坑中学滑坡为例,分析滑坡的地质勘查情况，详细分析滑坡的治理方案及治理过程，以供参考。

项目工程滑坡地质勘查治理方案

1　工程概况

广宁县赤坑中学因建设开挖山体，在学校后山形成了长约270m，高约3～33m的人工边坡，在暴雨的影响下，运动场东北侧山体形成了一处长约50m、宽约120m、厚约2～5m的滑坡。

2　滑坡的形态及发生、发展过程

据调查发生滑坡的坡高约8～33m，边坡长约为120m，场地土性主要为残坡积粉质粘土，属于土质边坡。山体原始坡角约20～30°，建设削坡后，在滑坡发生前其坡角30～45°，滑坡后缘陡坎高约0.5～3.0m。

受学校建设开挖山体及自然因素影响，2006年以来，运动场段山体多次在雨季发生滑坡地质灾害，破坏了运动场东侧挡土墙，其滑动发生、发展主要过程如下：

（1）2006年雨季，在暴雨的影响下，运动场东北侧山体发生了一处长约50m、宽约120m、厚约2～5m的滑坡，滑坡体摧毁了运动场东北侧挡土墙。

（2）2013年该滑坡地质灾害点再次滑动，再次破坏了重修的运动场东北侧挡土墙。

（3）2015年该滑坡在台风“彩虹”带来暴雨天气影响力下，再次滑动，整个坡面有整体下移趋势，坡脚局部隆起加大，坡面出现多条张性裂缝。

3　滑坡的地质勘查情况

3.1地形地貌及地质构造

坡地位于一剥蚀残积丘陵上，地貌类型单一，覆盖层较厚，人工削坡后，运动场段坡体由原始坡度25～30°变化成30～45°，为滑坡的发生提供了有利条件。

区域构造距离勘查区较远，对拟治理项目的稳定性影响较小。但受北东向褶皱九连山～佛冈～郁南复背斜带影响，场区下伏基岩岩体破碎，裂隙发育。

3.2地层岩性

根据钻探揭露，场地勘查深度范围内岩土自上而下可划分为第四系全新统人工填土层（Q4ml，个别地段分布，厚度0.60m～0.80m），第四系全新统滑动土（Q4del，滑坡周界内分布，厚度2.00～3.70m），第四系残坡积粉质粘土（Qel+dl，基岩层上部分布，厚度1.80～19.80m），基岩为寒武系（ε），岩性为砂岩与页岩互层。

3.3水文地质

场地地下水主要以残坡积层孔隙潜水及基岩裂隙水形式存在，主要受降雨补给，地下水位埋深为7.10～21.20m，坡脚地下水位埋深约为12.30～15.60m。根据地下水的埋藏和赋存形式，判定场区地下水类型主要为基岩裂隙水。受岩性影响，场区砂岩页岩互层裂隙密闭性较好，裂隙联通性较差，故富水性不佳。因此在强风化、中风化风化壳中，地下水水量较少，岩体的透水性中等。

3.4滑动面的确定

根据边坡岩土层及特性分析，结合地质纵断面，并通过对潜在滑移面进行稳定性计算搜索可知，考虑天然状态和暴雨条件，该边坡最大潜在滑动面在残坡积土与基岩之间的接触面，即土岩分界面，滑动面呈弧状，半径约34.7m。

4　滑坡的治理方案及最终治理方案的确定

4.1治理方案

本滑坡的坡高约8～33m，滑坡长约为120m，场地土性主要为残坡积粉质粘土，属于土质边坡，已发滑坡滑坡体厚度约2～5m，属于浅表层土质滑坡，最大潜在滑动面在残坡积土与基岩之间的接触面，即土岩分界面。

根据该滑坡体的特征，治理方式可以采用：治理方案一：清坡+格构梁+锚杆（索）+截排水沟+挡土墙的治理型式；治理方案二：抗滑桩+锚杆（索）+截排水沟+挡土墙的治理型式。

4.2治理方案的确定

表1　工程治理方案比选表

根据工程治理方案比选表，推荐采用方案一为最终治理方案。

5　治理方案工程布置

根据边坡不同形态，各区段治理方案工程布置分述如下：

（1）AB段里程K+000～K+037。在坡中设置一道截水沟，坡脚挡墙顶部设置一道排水沟；

（2）BC段里程K+037～K+085。清理滑坡坡面堆积物，对边坡分2～3级放坡，坡面采用锚索（锚杆）格构梁支护，每级边坡施工2排预应力锚索和2排锚杆，坡中设置一道截水沟，坡脚挡墙墙脚及坡中平台设置一道排水沟；

（3）CD段里程K+085～K+116。清理滑坡坡面堆积物，对边坡分2～3级放坡，坡面采用锚索（锚杆）格构梁支护，每级边坡施工2排预应力锚索和2排锚杆，坡中设置一道截水沟，坡脚挡墙墙脚及坡中平台设置一道排水沟；

（4）DE段里程K+116～K+140。清理滑坡坡面堆积物，对边坡分2～3级放坡，坡面采用锚索（锚杆）格构梁支护，每级边坡施工2排预应力锚索和2排锚杆，坡中设置一道截水沟，坡脚挡墙墙脚及坡中平台设置一道排水沟；

（5）EF段里程K+140～K+199。清理滑坡坡面堆积物，对边坡分1～2级放坡坡面采用锚索（锚杆）格构梁支护，每级边坡施工2排预应力锚索和2排锚杆。坡中设置一道截水沟，坡脚挡墙墙脚及坡中平台设置一道排水沟。

截排水沟可根据现场地形适当调整，过渡段依现场施工情况自然过渡；雨水经跌水槽汇入学校内排水系统。

6　设计计算

6.1锚索计算

锚索设计抗拔力Na＝360kN，杆体截面计算：

选用5×7Φ5，截面700mm2。

锚索设计抗拔力Na＝360kN，锚固段计算

锚杆设计抗拔力Na＝120kN，杆体截面计算：

选用Φ32，截面803mm2。

6.2格梁计算

锚索的设计抗拔力为Na＝360kN，地基承载力特征值为fa＝ 200kPa，锚索间距为3.0m，因此格构梁的宽度，

算得b＝0.36m，取格构梁的截面为400×300，格构梁采用C25砼，验算配筋。

由计算结果可知，每米所传递的最大水平荷载为q=360/3=120kN/m。

格构梁所受的最大弯矩为：

实际配筋，配4ф25，As=1963.6mm2。

梁砼抗剪（箍筋φ6@200）：

式中V——构件斜截面上的最大剪力设计值；

Vcs——构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；

Asv——配置在同一截面箍筋各肢的全部截面面积：Asv＝nAsv1，此外，n为在同一截面内箍筋的股数，Asv1为单肢箍筋的截面面积；

s——沿构件长度方向的箍筋间距；《预应力锚索混凝土结构设计规范》表4.2.3～1中的fy值采用。

ft——混凝土轴心抗拉强度设计值，按《混凝土结构设计规范》表4.1.4采用。

对格构纵横梁交叉处，即锚索布置位置左右一定范围内纵横梁内箍筋要加密。加密范围从钻孔外壁向外的分布长度不应小于1.5 h0；箍筋应做成封闭式，直径不应小于6mm，间距不应大于h0/3。

7　施工技术要求

7.1预应力锚索施工

采用干钻成孔，锚索成孔直径为φ150，要求孔壁平直，终孔后要求清净孔内残渣，钻孔倾角偏差不超过±2°。锚索采用钢绞线，钢绞线强度设计值1320N/mm2，并须符合现行国家标准的规定。锚索制作好后应尽快使用，安装时，应尽量保持平顺。注浆材料应选用合格材料，水泥标号普通硅酸盐水泥42.5R。锚固段注浆采用二次注浆法，锚索灌浆后，在锚固体及格构梁强度达到设计强度的70%后进行张拉锁定，锚头锁定荷载应采用应力元件测试。其锚头的锚具经除锈、涂防腐漆三度后应采用钢筋网罩、现浇混凝土封闭。

7.2格构梁施工

格构梁采用现浇施工，施工程序为：清坡—放样—挖槽—支模—钢筋绑扎—浇注。格构应嵌置于边坡中，坡面预留100mm绿化，施工时，格构嵌入坡面200mm。格构每隔约25米宽度设置伸缩缝，缝宽20～30mm填塞沥青麻筋或沥青木板。所有纵筋连接采用对焊接头，主筋与箍筋点焊。承受预应力的格构梁，应在梁强度达到设计强度70%后，才能进行锚索张拉。钢筋铺设时要保证钢筋保护层厚度不宜小于50mm，钢筋搭接不小于35d。砼浇捣时要保持混凝土表面平整，湿润光泽，无干斑及滑移流淌现象。砼终凝后洒水养护7d。

7.3普通锚杆施工

采用干钻成孔，锚杆成孔直径为φ130。钻孔要求孔壁平直，终孔后要求清净孔内残渣。钻孔倾角偏差不超过±2°。锚杆成孔深度需超过设计长度50cm。锚杆杆体采用φ32钢筋。自由段涂防锈漆后，外套塑料波纹管。为确保钢筋在孔洞中定位准确，每隔2m设置一个定位支架。安装采用人工推入法进行，安装时，应尽量保持平顺，下到孔底时应适当上提，以避免压弯。普通锚杆为全粘结型锚杆，全孔注水泥砂浆，注浆材料应选用合格材料，水泥标号普通硅酸盐水泥42.5R。注浆压力宜为0.5～1.5MPa，水泥砂浆水灰比为0.4～0.5，灰砂比为1:1.2，浆体强度不低于M25，每延米锚杆水泥用量约30kg。

7.4挡土墙施工

挡墙基坑应采用分段开挖，开挖一段，立即浆砌、回填一段。混凝土的强度等级是C15，毛石要求质地坚硬新鲜，无风化或裂缝，强度等级应大于MU30。挡墙实际高度根据各边坡实际高度确定，墙顶用1∶3水泥砂浆抹成5%外斜护顶，厚度不小于30mm，墙身砌出地面后，基坑必须及时回填夯实，并做成不小于5%的向外流水坡。挡土墙每隔10～20m设置伸缩缝，缝宽20mm，缝中填设沥青麻丝，沿内外顶三方填塞，深度不小于150mm。为防止泄水孔堵塞，滤水层必须使用透水性材料（如：卵石，砂砾石等），粒径10～20mm。

7.5截、排水系统施工

排水沟底板和边墙砌筑要求砌筑层面大体平整，块石大面向下，石块间必须靠紧，石缝要以砂浆填满捣实。排水沟采用人工开挖，开挖深度必须大于沟底厚度与侧边墙高度之和，开挖边坡比1：0.15～1：0.2。截水沟应能保证迅速排除地面水流，沟底纵坡不应小于0.3%，以免水流停滞；截水沟弯曲段的弯曲半径，应保证圆滑顺畅，不应小于沟底宽度的5倍；陡坡和缓坡段沟底应设伸缩缝，缝间距为10～15m。3.0m宽放坡平台为防止雨水冲刷土体，放坡平台整平后水泥砂浆抹面60mm。消能池根据边坡地形条件设置在跌水槽落差较大区域或跌水槽汇入市政排水系统位置处；为防止泥沙堵塞截水沟，沉砂池应根据边坡地形条件设置在截水沟出水口位置处。