三凯高速公路南约沟大型滑坡的综合治理
摘要：对三凯高速公路南约沟大型滑坡的形成机制进行了分析，提出了可行的治理措施，并浅析了排架抗滑桩、预应力锚索在滑坡治理中的运用。滑坡治理施工完毕近两年，坡体稳定，滑坡治理达到预期效果。
关键词： 大型滑坡 形成机制 稳定性分析 排架抗滑桩 预应力锚索 综合治理
Abstract: This article analyses the formation mechanism of Nan-Yue-Gou large-scale slope slide, which locates in San-Kai expressway, and proposes feasible treatment measure. Besides, it briefly introduces the application of Shelving anti-slippery piles and Pre-stressed cable in slope slide treatment engineering. The treated slope has remained stable for two years since the completion of the construction, which proves that the treatment has done its work.
Key words: Large-scale slope slide, Form mechanism, Stability analysis, Shelving anti-slippery pile, Pre-stressed cable, Comprehensive treatment
1 引言
山区高速公路建设中，对山体深开挖常会诱发工程滑坡，工程滑坡已成为山区高速公路的主要地质病害之一。大型滑坡治理中，抗滑桩常与其他工程措施如预应力锚索、挡墙等一起结合使用对滑坡进行综合治理。本文对三凯高速公路南约沟大型滑坡的形成机制进行了分析，浅析排架抗滑桩在大型滑坡治理中的应用。
2 工程概况
贵州三穗至凯里高速公路南约沟滑坡位于路线右幅K126+900～K127+020右侧，场区地处黔中高原向湘西低山丘陵过渡地带，边坡地表森林植被发育，第四系覆盖层遍布。边坡施工切脚开挖过程中，由于连续降雨，诱发古滑坡体上部复活，衍生为一个次级滑坡。边坡坡口后缘30m～50m多处出现裂缝，裂缝宽3cm～80cm不等，可见深度3m～5m，该滑坡平面上呈弧形圈椅状展布，长约250m，宽度约120m，高差约160m，滑坡体较厚，一般在20m～30m，最厚处达42m，滑坡体体积约80万方，为一大型滑坡。该滑坡平面位置如图1。
3工程地质条件
采用地表地质测绘、钻探、平硐、物探（孔内声波）、坑槽探以及室内试验等方法对该滑坡进行了地质勘察。场区位于“江南古陆”西缘，基岩地层为前震旦系上板溪群，由陆源碎屑和火山凝灰物质沉积而成的岩系，因区域变质而变成的副变岩系。由于地层古老，受多期区域构造的影响，区内岩层节理裂隙特别发育，其中以NWW和NE向节理为主。主要裂隙有以下几组：①N10°～20°E/NW∠73°～83°，可见延伸长度1～10m，切割深度大，发育密度10～20条/m；②N20°～50°W/NE，可见延伸长度1～10m，切割深大，发育密度8～15条/m；③EW/S∠82°～89°，可见延伸长度5m～10m，切割深度大，发育密度1～5条/m；④ N75°E/SE∠49°，可见延伸长度5m～10m，发育密度3～5条/m；⑤NS/E∠20°，可见延伸长度3m～5m，发育密度1～3条/m。
滑坡平面位置图1
地质勘察揭示滑坡体物质成份复杂，主要的岩土层为：①覆盖层（Qel+dl）：为残坡积层及人工开挖边坡弃渣堆积，物质成分主要为黄、黄褐色碎块石夹少量粘土，厚大多在10m左右，其中边坡中部最厚，最厚达24m，后部及两侧较薄。②蠕滑变形岩体：岩性为上板溪群清水江组第一段（Ptbnbq1）黄褐色、灰褐色及灰色等杂色薄—中厚层变余杂砂岩。边坡内均有分布，厚0～22.50m，一般厚10m～20m ，呈散体结构，产状零乱，综合产状为100°∠20°。③基岩：该路段出露地层均为上板溪群清水江组第一段（Ptbnbq1）。a、强风化层：为黄褐色、灰褐色等杂色薄—中厚层变余杂砂岩，分布于整个路段。b、中风化层：为灰色及青灰色中厚层变余杂砂岩，分布于整个路段。取现场原状岩土进行室内试验，试验数据见表1。
土石层名称 容重γ (kN/m3) 粘聚力C(KPa) 内摩擦角φ(°)
滑体 18.4 18 21.2
滑带土 19 15 28.4
岩土试验数据表1
地下水主要为上层滞水及裂隙水组成，其补给亦为大气降水通过高处渗透，在较低处以面状或线状泉水形式排出地表。据钻探资料分析，中风化带及以下岩石结构致密，裂隙主要为隐节理，是常年地下水位；强风化带具有强透水性，是季节性含水层，滑面附近为常年地下水位所在位置。
4 滑坡形成机制
根据勘察资料、地质调查情况综合分析滑坡形成机制。路基开挖前古滑坡没有变形迹象，处于稳定状态，而路基第一、二级边坡开挖后，在覆盖层前缘形成临空面，导致边坡体内部应力重分布，局部应力集中，平衡状态被破坏，雨水的下渗进一步降低岩土体物理力学性质，导致古滑坡体上部复活，沿古滑坡体内的不利结构面产生蠕滑变形，形成新的滑动面，衍生为一个次级滑坡。
通过对槽探在勘察期间的.形观测，发现滑体在此处有明显滑移变形，平硐在掘进过程中30m～35m段洞顶及侧壁也多次坍塌，因此南约沟古滑坡上部目前正处于失稳状态或临界稳定状态。边坡坡面的变形主要为覆盖层及蠕滑变形岩体滑动引起，结合钻孔、平硐、槽探及地质调查资料确定滑动面为蠕滑变形岩体底面，滑动面剪出口位于路基左侧边坡坡面上，与设计路基高差约70m。设计路基至剪出口范围坡体为南约沟古滑坡的松散堆积体。
5 综合治理措施
该滑坡前后的构造物已大部分施工，路线线位改移受限，仅能将路线线位靠左侧改移约30m，但仍然无法完全避让该滑坡，同时综合考虑本合同段内滑坡附近将有一大桥改路堤需要大量的土石方进行填筑，为保证高速公路施工和营运安全，必须对该滑坡进行综合治理。因此将路基至剪出口范围的古滑坡松散堆积体进行清除，对正在滑动的衍生次级滑坡采用排架抗滑桩进行支挡，坡面设置预应力锚索框架进行加固，并设置截水沟、仰斜式排水孔加强坡体、坡面排水。
（1）清方：根据工地现场实际情况，对第一至八级边坡按1:1～1:1.25坡比进行清方，将古滑坡的松散堆积体进行清除，清方量约32万方，清除的土石方可完全用于填筑路基，坡面设置框架锚索加固及植草防护。
（2）滑坡推力计算：根据试验资料，同时结合工程类比及反算法等等方法，选取滑带土综合物理力学参数γ＝19KN/m3,综合内摩擦角φ=30°，在正常工况条件下对清方后的滑坡体采用传统的传递系数法进行稳定性验算，得出衍生次级滑坡体的稳定性安全系数为1.08，边坡现处于临界稳定状态。按照《公路路基设计规范》要求，选取边坡在正常工况条件下稳定性安全系数K=1.25，经验算滑坡产生的最大滑坡推力达7316KN/m。场区地震动峰值加速度小于等于0.05g，相应地震基本烈度小于等于6度，按照《公路工程技术标准》要求，地震荷载可不予考虑。
（3）支挡措施：由于滑体厚度大，清方后的滑体厚约20m，滑体下的稳定岩层岩体破碎，地基强度较低，滑坡推力巨大，若采用普通抗滑桩或锚拉抗滑桩难于对滑坡体进行支挡，需设置两排抗滑桩，其中一排抗滑桩最大桩长将达到50m，抗滑桩的施工安全及施工质量难于保证，且不经济。因排架抗滑桩具有转动惯量大，抗弯能力强，桩壁阻力较小，桩身应力较小等优点，能抵抗较大的滑坡推力，因此该滑坡治理中选用了排架抗滑桩对滑坡进行支挡，设置于第八级边坡平台。由于自然横坡较陡，抗滑桩以上边坡按1：0.75放坡，边坡最高达137.47m。坡面设置12道预应力框架锚索对上边坡进行加固，锚索横向间距为4m，预应力锚索的拉力作用增加了滑动面上的法线应力σ，提高了抗剪强度τ（τ＝C+σ.tgφ），使滑坡体得到加固，从而减小了滑坡推力对抗滑桩的作用，抗滑桩实际承受的最大滑坡推力为5281 KN/m。典型断面如图2。
典型断面图2
（4）排架抗滑桩的布置：排架抗滑桩截面呈“h”型，靠近坡体一侧的抗滑桩称为主抗滑桩，另一根抗滑桩称为附抗滑桩，横向通过横向梁连接，抗滑桩及横梁截面均为3m×4m。抗滑桩长22m～30m，主抗滑桩比附抗滑桩高出地面4m，横梁净长5m，排架抗滑桩横向桩间距为6m（中对中），共布置15根。主抗滑桩顶设置两道预应力锚索，以减少抗滑桩的移位偏移量。抗滑桩截面及配筋按框架超静定结构模型进行验算。主抗滑桩受拉侧配置180根φ32钢筋（3根一束，一排20束，共3排），受压侧配置120根φ32钢筋（3根一束，一排20束，共2排）。附抗滑桩对称配筋，每侧配置40根φ32钢筋（2根一束，一排20束，共1排）。排架抗滑桩共配置1281.5t钢筋。
6 施工注意事项
为保证施工的安全，边坡开挖需采取分层开挖方案，开挖一级及时支护一级。不得一次开挖到底。为保证边坡治理中施工安全，在边坡坡口线以外5m设置部分框架梁锚索对边坡进行超前加固。抗滑桩必须采用跳槽开挖，排架抗滑桩中的两根抗滑桩不能同时开挖，首先施工主抗滑桩，待主抗滑桩全部施工完成后再施工开挖附抗滑桩。因边坡坡面岩土体破碎，承载力较低，为防止锚索框架梁因不均匀沉降而发生断裂，导致锚索失效，每个框架锚索应对两对角的锚索同时施加预应力，另对群锚采用大循环的方式安排张拉程序，即对全部群锚施加第一级张拉荷载后锁定，再对全部群锚施加第二级张拉荷载，以此类推，直到全部群锚都张拉至超张拉荷载。
7 结束语
三凯高速公路南约沟大滑坡治理完毕近两年，坡体稳定，滑坡治理达到预期效果。我们在滑坡治理工作中，只有加强地质勘察工作，才能对滑坡形成机制及稳定性进行合理的分析评价，最终制定安全可靠经济合理的整治方案。
参考文献：
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