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滑坡治理中抗滑桩的设计施工与监测


第 35 卷 第 10 期 2 0 0 9 年 4 月 文章编号: 1009 -6825( 2009) 10 -0095 02 -



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AR CH ITECTU R E

V ol. 35 N o.

10 A pr. 2009

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滑坡治理中抗滑桩的设计施工与监测
刘建吾
摘 要: 以现场滑坡治理为工程背景, 介绍了滑坡治理工程中抗滑桩的设计、 施工、 监测, 监测结果表明, 抗滑桩都处 于安 全稳定的支挡状态, 滑坡稳定, 对山区高速公路工程中出现的滑坡综合治理具有重要意义。 关键词: 抗滑桩, 滑坡治理, 设计, 监测 中图分类号: T U 473. 1 滑坡是山区线路施工中经常遇到的一 种自然灾 害, 大 的滑坡 灾害使交通中断、 河流堵塞, 甚至掩埋村庄, 造成极大 的生命财产 损失 [ 1] 。某线路滑坡的 治理 项目, 综合 了多 种支护 结构, 采 用了 防与治相结合、 排水与抗滑相结合、 抗滑与卸 荷相结合的方案, 对 不同地段采取相应的最合适的治理措施, 通过优 化设计解 决了路 基边坡稳定性问题。本文拟对该滑坡整 治工程中的 抗滑桩设 计、 施工与监测进行探讨, 从而为同类工程提供有 效参考。 文献标识码: A 桩与桩之间设置压 顶梁 以连成 整体, 如 图 1 所示。上 部 区( 二 次滑动区) 清方后 锚杆加 固。分别 在自 然坡、 清方 后坡 面设 置肋 梁和网格梁, 与锚杆形成组合支护形式。

1 工程概况和地质条件 1. 1 工程概况
该滑坡发生地 段属 于构 造剥蚀 的丘 陵区, 位于 斜坡 之上, 坡 顶高程 282 m, 坡脚高程 125 m 左右。山 坡上桔 林、 田、 田构 水 菜 成阶梯状斜坡地形, 斜坡坡度 10 ~ 20 。其地层岩性 如下: 1) 第四系全新统 ( Qh ) 。 填筑土: 其 成分 为粉砂 岩路 基填 料, 厚度约 1. 00 m~ 15. 00 m。种植土: 松软, 分布 于农田 和山坡 上, 厚约 0. 30 m~ 0. 40 m。亚黏土: 褐黄色、 红色, 硬塑状, 厚度约: 褐 1. 60 m~ 2. 00 m, 主要分布于边坡后面的农田。 2) 白垩系上统( K 2) 。钙质砂 岩与钙泥质粉砂岩、 粉砂 质泥岩 互层: 浅灰色、 紫红色 , 中厚层状; 钙泥 质粉砂 岩、 砂质泥岩遇水 粉 易软化。各岩性单层厚度一般 2 m~ 4 m, 钙质砂岩主要存在两层。 3) 滑动带: 主要为粉砂质泥岩 或层间错动带遇水 软化后的软 弱夹层及泥化夹层, 厚度约 0. 5 m~ 2. 0 m。
滑坡区域 桩型 截面形式 桩距 桩长 根数 A 2. 0 3. 5 5. 0 20~ 24 51

抗滑桩的推 力计算根 据现 场该路 段路 基边坡 地形 和勘 察所 得的地质资料, 选取典型的横断面反 算潜在滑动 面的抗剪 强度参 数, 计 算出 滑坡推 力。滑 坡治理 中的 抗滑桩 设计 及布置 见表 1。 抗滑桩皆采取人工 挖孔 桩, 桩体、 护壁 和压 顶梁混 凝土 强度 等级 C25, C20 和 C25。所有抗滑桩桩体的锚固深度与滑动面上部桩体 长度的比例约为 1 1, 且在桩顶设置压顶梁。
表 1 滑坡治理中抗滑桩的设计
区 A1 2. 0 3. 0 5. 0 20~ 24 41 区 B 2. 0 3. 0 5. 0 16 5 B 2. 0 3. 0 6. 0 17~ 20 21 C 1. 5 2. 0 5. 0 16 7

1. 2 滑坡原因分析
根据工程地质勘察 结果, 结合 该滑坡滑动后所形 成的地表形 态, 可 以把 它分 为 3 个区 域。如 图 1 所示, 左 下 区 ( 剧 烈滑 动 区) 、 右下 区( 侧滑动区) 和上部 区( 二次滑动区) 。 2007 年 7 月中下旬连降暴雨, 地表雨水下渗, 地下水位上 升, 大大降低了边坡土体的力学强度, 且 由于边坡坡 脚在该边 坡凹岸 部位, 受河水 冲蚀作 用最为 强烈。同时, 由于 边坡坡 体岩层 倾角 范围在 14 ~ 30 , 因而造成左下 区于 7 月 27 日剧烈下滑。在左 下 区滑动带作用下, 右下 区 发生滑动。最 终, 由于 下部 区、 区下滑在其滑坡后缘造成陡坎, 给 上部边坡坡 体进一步 滑动提 供了临空面, 导致上部 区坡体发生二次滑动 。

3 抗滑桩的监测 3. 1 监测的目的
通过支挡结构 受力 监测, 及时 地对 边坡的 稳定 性进行 评价 , 检验加固工程的安全 性以及 对边 坡加固 的有 效性。通 过桩 侧土 体对抗滑桩侧土压 力的 监测, 了解 滑坡 坡体 的活动 规律, 为 滑坡 区治理措施的综合评价提供依据。尤其 对于此类重 大工程, 加强 现场观测, 不但能保证工程的安全, 又能减少不必要的工程投资。

3. 2 监测的方法
抗滑桩的监测主要是监测桩前、 桩后的土 压力。土压力 是抗 滑桩周 围土体介质传送给抗滑桩的水平力, 土压 力的大小 直接决 定着抗 滑桩的稳定性。由于朱雀洞滑坡 地区土质复 杂, 各 物理力 学参数变化大, 仅从理论上分析土压 力沿深度变 化规律是 不全面 的。在选择的 5 根抗滑 桩中, 沿桩身 方向大 致隔 3 m ~ 5 m 埋设 2 个土压力盒, 迎土面和背土面各一个。 抗滑桩的结构受力 监测 可通过 压力 盒和 钢筋计 量测。在 此 工程中 采用钢弦式压力盒。在需要安装 土压力盒的 护壁上, 凿一

2 滑坡治理及抗滑桩设计
左下 区 ( 剧 烈滑动 区) 进行清 方卸载, 减 小滑体 重量; 清除 区 前缘河道范围内塌方后, 沿河 一线 设置 防冲刷 挡墙; 在 右下

( 侧滑动区) 滑坡体内滑面以下设置一道排 水廊道, 降低洪 水期时 滑坡体的洪 水位, 降低滑 坡体 下滑 力; 在左下 区 ( 剧烈滑 动区) 中部设置一排 A1 型 抗滑 桩, 并在 左下 区 ( 剧 烈滑 动区 ) 、 下 右 区( 侧滑动区) 沿河设置一排抗滑桩( B 型、 型两种桩型) , 并在 A
收稿日期: 2008 -07 -12

作者简介: 刘建吾( 1969 ) , 男, 助理工程师, 广州铁路集团公司娄底工务段, 湖南 长沙 -

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个比土压力盒稍大的 孔( 150 mm ) , 凿穿 护壁直 至土体。土 压力 盒埋设时, 保证其测试面垂直, 用短钢 筋将土 压力盒顶 紧土体, 钢 筋的另一端点 焊在钢筋 笼上。土压力盒埋 设完毕后, 土压 力盒导 线按设计引至地表。抗滑桩浇筑完成, 桩身达到龄期时, 测一次初 始读数。对抗滑 桩的桩身进 行应力监 测。施 工期间, 一般 情况每 月测试 3 次~ 4 次。施工结束后, 每月测试 1 次~ 2 次, 雨季加密。

3. 3 监测数据及分析
表 2 是左下 区 A7 号抗滑桩( 桩长 24 m) 2008 年 7 月 8 日~ 2008 年 11 月 7 日 的土 压力 监测 数 据。其 中, 正值 表 示压 力, 取 2008 年 7 月 8 日的数据 作为初始读数, 以后每次皆为所测 数据与 初始读数的差值。

表 2 抗滑桩桩侧土压力监测数据
土压力盒 读数/ kPa 读数时期( 2008 年) 埋深 m 7 月 8 日 7 月 15 日 7 月 22 日 7 月 30 日 8 月 7 日 8 月 15 日 8 月 22 日 8 月 27 日 9 月 5 日 9 月 10 日 9 月 26 日 10 月 30 日 11 月 7 日 3 4. 3 6. 1 - 0. 5 - 0. 8 - 2. 4 - 3. 8 - 5. 1 - 4. 4 - 4. 9 - 4. 8 - 5. 5 - 7. 8 - 6. 8 7 11 15 19 3 7 桩前 11 15 19 541. 5 311. 2 50. 0 0. 0 - 4. 0 21. 3 12. 4 101. 0 351. 0 526. 1 314. 2 57. 0 - 6. 0 - 10. 4 23. 6 14. 5 102. 3 381. 0 498. 9 317. 2 78. 0 - 9. 0 - 4. 2 24. 1 16. 3 106. 1 396. 0 535. 0 317. 4 85. 0 - 10. 0 - 4. 2 22. 8 14. 4 116. 0 401. 0 575. 4 318. 7 99. 0 - 10. 0 - 6. 6 22. 2 12. 1 124. 0 401. 0 546. 9 326. 7 106. 0 - 13. 0 - 8. 6 25. 0 14. 3 124. 0 416. 0 491. 3 328. 3 113. 0 - 14. 0 - 9. 8 28. 1 19. 7 116. 0 421. 0 453. 7 329. 4 120. 0 - 16. 0 2. 8 29. 2 22. 9 116. 0 431. 0 549. 2 330. 2 141. 0 - 13. 0 1. 8 25. 1 23. 6 140. 0 416. 0 565. 3 335. 9 148. 0 - 13. 0 0. 0 25. 6 24. 6 140. 0 416. 0 575. 3 339. 4 162. 0 - 16. 0 - 7. 5 33. 1 35. 4 124. 0 431. 0 591. 3 341. 8 190. 0 - 16. 0 1. 0 35. 6 38. 4 132. 0 431. 0 599. 3 345. 9 197. 0 - 13. 0 7. 0 30. 6 36. 9 148. 0 416. 0

桩后

现场监测得到的典型土压力随时间的分布曲线如图 2 所示。

抗滑桩沿桩身各截面处所受土压 力值在 不同月 份变化 不同, 所受 滑坡推力发展趋势是逐步增大到 逐渐稳 定, 可 以判定 左下 区抗 滑桩处于安全稳定 的支 挡状 态。同 时, 由监 测数 据可 知, 桩前 土 体急剧变化点出现 在桩 顶以下 15 m 左右 的滑 动面处, 正 好是 开 挖时滑动面土体破碎带的位置。2) 右下 区( 侧滑动区) 。与左下 区相比, 右下 区未 在其中 部布 置一 排抗 滑桩, 因 而上 部土 体 对右下 区前缘抗滑桩产生了相 对较大 的推力 作用, 从而使 得桩 后土压力增大, 如 A22 号、 A52 号 抗滑 桩。但该 土压 力值 在设 计 考虑的安全范围之内。3) 上部 区( 二次滑动区) 。

4 结语
1) 分析抗滑桩应力监测数据 可知: 桩前土 体急剧 变化点 出现 在桩顶以下 15 m 左右 的滑动 面处, 正好 是开 挖时 滑动面 土体 破 碎带的位置。2) 由于滑动面上的岩层相对比较破碎, 桩后滑坡推力 分布符合抛物线图式, 桩前 土体抗力上小下大, 在滑动面处急剧变 化, 且结果表明, 抗滑桩都处 于安全稳定的支挡状 态。3) 到 目前为 止, 滑坡体未发生进一步的变形, 各项指标均达到预期目的。 参考文献: [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 现场实测得到的土压力是动态 变化的, 而非 理论意 义上的静 止土压力, 土压力的变化在很 大程度上 受滑坡 变形的 影响。实测 土压力的大小与 理论 计算 值有较 大的 差异, 影 响因 素有: 跳 桩开 挖, 因此相邻抗滑桩开挖对土体的扰动; 监测设备的精度等。 针对抗滑桩桩身土 压力变 化并 结合 其他 监测 数据 综合 分析 如下: 1) 左下 区( 剧烈滑动) 。从观测获得的数据可知, 左下 区 [ 5] [ 6] 郑颖人, 陈祖煜. 边坡 与滑坡 工程治理 [ M ] . 北京: 人民 交通 出版社, 2007. 刘新荣, 梁 宁慧, 黄金国, 等. 抗 滑桩在边 坡工程中的 研究进 展及应用[ J] . 中国地质灾害与防治学报, 2006, 17( 1) : 56 -62. 李海光. 新型支挡结构设计与工程实例[ M ] . 北京: 人 民交通 出版社, 2004. 张景奎. 抗滑桩在滑坡治理 中的应用研 究[ D] . 合肥: 合肥工 业大学硕士学位论文 , 2007. 韩艳芬, 赵蔚东. 八 尺门滑 坡锚索抗 滑桩施 工与监 测[ J] . 公 路, 2005( 1) : 97 100. 杨 恒, 牛治 亮, 朱 斌. 预应力 锚索 抗滑 桩在 边坡 加固 工 程中的应用[ J] . 山西建筑, 2008, 34( 4) : 128 129. -

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