抗滑桩在盱眙县某滑坡中的应用

2021-12-24夏银枫赵雪莹张亮亮

中国金属通报 2021年19期

夏银枫，赵雪莹，张亮亮

（江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018）

滑坡是地质灾害中较为常见的形式之一，一旦发生，给人民的生命安全及财产带来严重破坏。抗滑桩是将桩插入滑面以下的稳固地层内，利用稳定地层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力，从而稳定滑坡的一种结构物，因其抗滑能力强、施工便利、施工安全、对桩周土体影响小等特点被广泛运用于滑坡治理工程[1]。本文在分析滑坡区地质环境的基础上，阐述了边坡滑坡的变形特征，提出了采用桩抗滑结合截排水沟的处置措施，期望为类似工程提供借鉴意义。

1 工程概况

滑坡地质灾害点位于盱眙县某国家森林公园入口处东侧，下方紧邻游客接待中心、餐馆、宾馆等，景区旅游旺季最大接待游客数量约200余人。早期由于工程建设在坡脚进行过大量的人工切坡，形了高度最大约7m的临空面，由于切坡后大部地段只进行了简易的护坡，在降雨等因素的综合影响下，边坡于2006年11月首次产生滑坡灾害，滑坡体前缘，冲毁了部分民房。随后，市、县各级主管部门先后多次灾害进行调查、研究，并积极组织抢险、避让。近年来该滑坡的变形痕迹在逐渐扩大，滑体可能发生再次滑移，严重影响坡体下方居民、设施及过往游客的生命财产安全。

2 滑坡体基本特征

2.1 滑坡体的地层特征

2.1.1 前第四系地层

区域主要出露地层由桂五组（N2g）。桂五组（N2g）为一套碎屑沉积与火山岩相间的地层，出露地表，主要岩性为灰、灰紫、灰黑色中粒玄武岩和气孔状玄武岩间夹棕红色泥岩。厚度受构造控制较明显[2]。

2.1.2 第四系地层

治理区地处低山丘陵区，区内第四系主要发育上更新统戚咀组(Q3q)，分布于自然斜坡表面。戚咀组岩性主要为冲～坡积含铁、锰、钙质结核的粘土、粉质粘土，中夹少量玄武岩块石、碎石。粘性土呈可塑～硬塑状态，含大量植物根茎。厚度一般小于10m。据井探等揭示，区内第四系厚度变化较大，坡顶位置一般在1～2m，向坡脚位置逐渐变厚，最大者近8m。

2.2 滑坡特征

根据勘查，滑坡区主要微地貌为剥蚀山坡，滑坡平面为圈椅形，坡面坡度16°～20°，滑坡纵向长约63m，横向宽约110m，面积4500m2，滑体厚度一般2m～4m，平均厚度3m，总滑体积约13500m3。主滑方向为290°，后缘高程95m，前缘高程69.5m，高差约25.5m，推测剪出口为下部挡墙坡脚处。

根据滑坡的变形情况，可将滑坡分为强变形区和弱变形区。

强变形区：位于滑坡区中部。该区域于2006年11月已经发生了滑坡，当时由于居民建房开挖坡脚，大部分地段未及时砌筑挡土墙，在连续降水的影响下产生滑坡，冲毁了数间民房，所幸未造成人员伤亡。据当时现场勘查资料：该区域主滑方向为北西西，总体呈长条形，滑坡段长约65m，宽约17m，滑体面积约1200m2，滑体体积约6000m3，滑坡体上见地下水面状溢流，可见数条宽10cm～30cm滑坡体裂缝。灾害发生后，当地管委会及时采取措施，向受灾害威胁的居民下发通知，要求禁止在坡脚取土开挖，按规划修建挡土墙，并且撤离部分人员及财产。

该区域虽未见明显的拉张裂缝，但当初灾害发生时形成的后缘拉张裂缝迹象仍很明显，如滑坡区后缘及侧壁滑坡发生时坡体明显下挫形成近1.0m的陡坎仍在，且坡面内变形严重、小陡坎梯级分布，树木歪斜近似醉汉林状。

弱变形区：为强变形区周围牵引破坏区，面积约3300m2。区内坡面可见明显裂缝。受滑坡影响，滑体前缘民用设施均出现不同程度的倾倒变形现象，倾角可达10°。

根据调查，在2006年滑坡发生后，当地主管部门采取了相关的防治措施，对滑坡体的稳定产生了积极影响，至治理前已有11年时间，滑坡体未产生明显滑动迹象，但在坡体内蠕动变形仍在继续，坡面上还是出现了多处变形开裂现象。分析认为，滑坡灾害未稳定，有一定的诱发条件下仍有发生灾害的可能，并对坡下居民、设施产生威胁。

3 滑坡成因分析

3.1 滑坡形成机理

滑坡区原始斜坡坡角为20°～25°，自然边坡处于稳定状态。但由于下侧人为切坡，形成最大达7.0m 高的边坡，改变了整个边坡的应力条件，使斜坡上部残坡积土层结构产生松动。同时该边坡上部坡体平缓，汇水面积较大，无任何截排水措施，在降水等外因的触发下造成边坡失稳。根据现场调查，含碎石粉质粘土较厚，土中含碎石及块石较多，降水容易入渗，在动水压力作用下容易形成渗流通道，大气降水及部分地下水（泉）大量入渗到岩土接触面位置，由于该区存在亲水性较强的粘土层，遇水后粘土层强度急剧降低，并形成软弱结构面，在重力等因素作用下，土体下滑，牵引式向上发展，变形范围逐渐增大，最终构成了一个完整的潜在不稳定滑坡体。

3.2 滑坡成因分析

3.2.1 地形条件及人类工程活动

滑坡体下部为游客中心区，原场地貌为自然形成的缓坡，由于景区基础建设需要形成近200m长度的人为切坡，最大高差接近7m，为滑坡的发生提供了滑体剪出依赖的剪切口，切坡破坏了坡体的应力平衡，此处的滑坡灾害与切坡直接有关。

3.2.2 岩土体结构

根据勘查资料，区内岩土体结构较为特殊，上部为第四系残坡积层，下部为强～中风化的玄武岩，中间普遍发育一厚度不一的粘土层。滑体主要为残坡积层，物质主要为粉质粘土夹砂岩碎、块石等组成，碎块石含量10～30%，其本身抗剪强度低，加之结构较松散、渗透系数较高，利于大气降水的入渗。下伏基岩为主要由桂五组玄武岩夹泥岩组成，玄武岩虽然裂隙发育，但裂隙间亦多被泥质物充填，这使得下覆基岩具有隔水性，大气降水及部分地下水入渗系数低，易在岩土接触带汇集，而在岩土接触带位置发育的粘土层，矿物成分多为高岭土、蒙脱石、凹凸棒石等，遇水时极易软化成软—流塑状态，工程地质条件极差。雨水在该层面滞留，产生动水压力，降低了土体的有效应力，强度极低，对整个边坡的稳定性起了触发性作用。据井探资料，在已滑坡区该层普遍发育，厚度0.5～1.0m，在蠕变区厚度相对较薄，局部呈透镜体状产出，在滑坡区外围井探中未发现该层。

3.2.3 降雨因素

该段滑坡后缘汇水面积较大，地形比较平缓，且无任何截排水措施。大气降雨增加了滑动体的自重，增大孔隙水压力，使处于极限平衡的坡体产生滑动；另一方面是变成地下水渗透到滑动面（带）上，软化滑动面，降低了抗剪强度，减弱了稳定性，导致坡体变形失稳滑移。

4 滑坡稳定性分析

4.1 计算参数的选取

根据边坡灾害发育情况，本次以灾害发育中心位置作为稳定性计算剖面。该滑坡属于表层覆盖层滑坡，滑动面呈折线形，边坡的整体稳定性计算模型将采用适合于任意形态滑面的传递系数法。

滑带土抗剪强度参数的选取合理与否，对滑坡稳定性计算起关键作用。滑带土的抗剪强度指标以测试结果为基础，结合宏观地质判断、工程类比和地区经验综合确定，并应通过反演分析进行校核[3]。本次勘察根据该灾害的发育特性，选取了5组有代表性的土样进行了室内常规土工试验及饱和直剪试验，得饱和状态下C=14.2kPa，φ=7.9°。

反演选用主剖面线所在的强变形区，由于坡体部分已发生滑坡，需将滑体恢复到原地形，按照边坡在暴雨或持续降雨条件下产生裂缝时的临界状态进行计算。其中断面的反演计算稳定性系数取为0.95，然后结合盱眙地区经验值取反算值：c=9kPa，φ=6°。

在稳定性分析和剩余下滑力计算中c、φ值综合取值见表1。

表1 滑坡滑带土c、φ取值表

4.2 稳定性计算过程及结果

将参数c=10kPa，φ=6°带入验算现状边坡的整体稳定性，获得Fs=1.024，根据《滑坡防治工程勘查规范(GBT32864-2016》，边坡在暴雨或持续降雨条件下整体属欠稳定状态～不稳定状态，现状条件下发生深层整体滑动的可能性很低，但在暴雨等因素的影响下，松散堆积体仍有继续发生滑动的可能。

5 滑坡治理

5.1 截排水沟

由于区内灾害的发生主要是由于降雨等因素诱发，因此必须在治理区建立完善的截排水系统。本次排水沟设计主要根据盱眙县气象资料，进行相应计算得出。根据治理区地形特征，共设坡顶截水沟、坡面截水沟、坡面纵向排水沟三种排水沟，并将上述各类排水沟相互连通，将区内水流引入治理区外。

（1）截水沟：为减少坡顶汇流对坡面影响，设计在治理区边坡上部布设坡顶截水沟，将地表水引出滑坡体以外。同时为防止坡面地表水冲刷边坡，设计在治理区中部、下部横向布设两条坡面截水沟。

（2）排水沟：为连接坡顶与坡面下方截水沟，设计在沿坡面设置坡面两条纵向排水沟，使其与截水沟贯通。

5.2 抗滑桩布设方案

5.2.1 下滑力计算

治理方案设计在坡面上共设置两排抗滑桩，第一排布设在滑坡体前缘即滑舌位置，第二排布设在滑体中部，具体布设方案见图1、图2。

图1 滑坡治理工程平面布置图

图2 滑坡治理工程断面布置图

根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0 219—2006）治理区滑坡防治工程级别III级，本次设计不考虑地震工况，设计按“自重”工况下安全系数1.3考虑，“自重+暴雨”为校核工况，安全系数按1.2考虑，根据前述滑动面综合抗剪参数，采用传递系数法计算下滑力[4，5]，计算剖面仍选取本次灾害发育中心位置，结果如表2。

表2 设桩处推力计算表

5.2.2 抗滑桩布设方案

根据滑坡的推力、主滑方向、覆盖层厚度等因素，抗滑桩采用人工挖孔圆孔灌注桩，桩径1.2m，桩中心距2m，其中第一排布设54根，桩顶标高+75.0m～+80.0m，桩长8m～11.5m，平均长度10m左右，桩底统一标高67.4m；第二排布设35根，桩顶标高+85.0m～+86.3m，桩长5m～7m，平均长度6m，嵌入滑动面以下3m。抗滑桩桩身混凝土强度等级C30，桩间布设连接梁，增加整体抗滑能力，连接梁截面尺寸1.4m×0.8m。