湖北省溇水謝家?guī)X滑坡治理設(shè)計(jì)專題報(bào)告.doc

湖北省溇水謝家?guī)X滑坡治理設(shè)計(jì)專題報(bào)告中國(guó)水電顧問集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院2007年11月目 錄1. 概述11.1 滑坡概況11.2 設(shè)計(jì)范圍11.3 依據(jù)資料21.4 主要規(guī)程規(guī)范22. 設(shè)計(jì)基本資料22.1 邊坡分級(jí)與安全系數(shù)22.2 地震烈度32.3 氣象特征32.4 地質(zhì)條件33. 邊坡穩(wěn)定分析53.1 典型斷面選取53.2計(jì)算參數(shù)73.2.1 地質(zhì)專業(yè)建議參數(shù)73.2.2 參數(shù)反演計(jì)算73.3 穩(wěn)定性計(jì)算114. 邊坡排水設(shè)計(jì)145. 邊坡加固方案155.1壓腳護(hù)坡方案155.2 抗滑樁方案155.2.1 抗滑樁的布置165.2.2 抗滑樁的構(gòu)造175.2.3 抗滑樁推力的計(jì)算175.2.4 抗滑樁穩(wěn)定性及地基承載力計(jì)算205.2.5 抗滑樁配筋計(jì)算215.2.6 抗滑樁方案工程量235.3 格構(gòu)錨固方案245.3.1 錨索的布置245.3.2 格構(gòu)設(shè)計(jì)255.3.3 格構(gòu)方案工程量255.4 加固方案比選256. 滑坡防治監(jiān)測(cè)266.1施工期監(jiān)測(cè)276.2完建期監(jiān)測(cè)276.3 滑坡防治監(jiān)測(cè)方法277. 施工組織設(shè)計(jì)288. 施工技術(shù)要求288.1壓腳護(hù)坡288.2抗滑樁及錨索289. 結(jié)論與建議299.1 主要結(jié)論299.2 建議301. 概述1.1 滑坡概況謝家?guī)X滑坡位于江坪河壩址下游右岸約3km處，滑坡體后緣自然坡度1740左右，前緣為江坪河原炸藥庫(kù)（該炸藥庫(kù)由業(yè)主選址，并委托其它單位設(shè)計(jì)）,滑坡上游為一條沖溝，沖溝有常年性流水，流量約為310l/s，沖溝中地形相對(duì)平緩，地形坡度約為20左右。沖溝上游緊鄰?fù)呶菖_(tái)邊形巖體，滑坡體地形地貌見圖1.1-1?；露逊e體前緣堆渣高程為330m，已塌滑后緣高程為390m，滑坡上部已開裂高程約500m；前緣寬約90100m，已塌滑及堆渣面積約5630m2，體積約3104m3，已開裂滑體縱長(zhǎng)約300m，面積約12104m2，體積約80104m3?；麦w原始地形上呈椅狀，主滑方向?yàn)镹60W?；麦w已塌滑周界比較清晰,后緣以高程390m莊稼地平臺(tái)作為邊界，上下游兩側(cè)主要以沖溝為界。后緣上部邊坡高程420m440m、480m500m左右發(fā)育有兩級(jí)平臺(tái)，綜合地形坡度2025左右，最大寬度達(dá)210m。圖1.1-1 謝家?guī)X滑坡地形地貌圖1.2 設(shè)計(jì)范圍 設(shè)計(jì)范圍包括：謝家?guī)X滑坡體及其周邊影響范圍的安全穩(wěn)定分析及治理設(shè)計(jì)。1.3 依據(jù)資料治理設(shè)計(jì)主要依據(jù)以下資料進(jìn)行：1) 滑坡體及其臨近區(qū)域(滑坡體外圍100m)1:1000地形圖；2) 滑坡體區(qū)域地質(zhì)平面圖及沿主滑或主變形方向典型剖面圖；3) 滑坡體區(qū)巖土體物理力學(xué)參數(shù)；4) 滑坡體區(qū)域初步監(jiān)測(cè)成果。1.4 主要規(guī)程規(guī)范DL51802003 水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5353-2006 水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范DZ/T0219-2006 滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范GB50330 建筑邊坡工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范DL/T5057-1998 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T5073-2000 水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范DL5077-1997 水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T5176-2003 水電工程預(yù)應(yīng)力錨固設(shè)計(jì)規(guī)范GB500862001 錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范DL/T50881999 水電水利工程量計(jì)算規(guī)定設(shè)計(jì)過程中，參考了長(zhǎng)江三峽工程庫(kù)區(qū)滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)則等資料。2. 設(shè)計(jì)基本資料2.1 邊坡分級(jí)與安全系數(shù)謝家?guī)X滑坡體位于江坪河水電站下游約3km處，位于下游淋溪河水庫(kù)庫(kù)，滑坡體下側(cè)為公路，控制著左岸能往壩址區(qū)的交通。據(jù)邊坡所處位置、邊坡重要性和失事后的危害程度，按照DL/T5353-2006水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范，按B類水庫(kù)邊坡級(jí)邊坡設(shè)計(jì)，地震基本烈度6度，邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表2.1-1。表2.1-1 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)工況作 用 組 合穩(wěn)定安全系 數(shù)持久設(shè)計(jì)工況(1) 自重+正常地下水位水壓力+加固力1.15短暫設(shè)計(jì)工況(2) 自重+暴雨(可能的泄流霧化雨)地下水位水壓力+加固力1.10偶然設(shè)計(jì)工況(3) 自重+正常地下水位水壓力+地震作用+加固力1.05備 注1) 正常地下水:根據(jù)坡面出水情況，結(jié)合降雨、地質(zhì)條件推測(cè)地下水位線。2) 暴雨地下水：滑坡區(qū)位于典型的暴雨區(qū)，按汛期水暴雨時(shí)地下水位抬升高至滑面以上24m計(jì)算。2.2 地震烈度滑坡區(qū)基本地震烈度小于6度，本工程抗震設(shè)防類別為乙類。邊坡防治設(shè)防烈度為6度，地震水平加速度取0.05g。2.3 氣象特征溇水流域?qū)俑睙釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，氣候溫和，四季分明。該流域在夏季既受西風(fēng)帶天氣系統(tǒng)的控制，也受副熱帶系統(tǒng)的影響，有時(shí)受兩類系統(tǒng)的共同作用，鋒面活動(dòng)顯著，氣旋經(jīng)過頻繁，是長(zhǎng)江流域著名的暴雨區(qū)之一。鶴峰氣象站及滑坡附近走馬坪氣象站氣象特征值統(tǒng)計(jì)見表2.31。表2.31 鶴峰、走馬坪氣象站氣象要素統(tǒng)計(jì)表項(xiàng) 目單位鶴 峰走馬坪備 注多年平均降水量mm1684.51871.1歷年最大1d降水量mm277.8265.6多年平均蒸發(fā)量mm1000.5921.8多年平均氣溫15.412.2歷年極端最高氣溫40.0 29.7 歷年極端最低氣溫-10.1-5.6多年平均相對(duì)濕度%81 83 多年平均風(fēng)速m/s0.6 歷年最大風(fēng)速/風(fēng)向m/s14.0 ENE16.0/ENE走馬坪實(shí)測(cè)最大18.0m/s無(wú)風(fēng)向記錄2.4 地質(zhì)條件滑坡體下伏基巖地層為震旦系上統(tǒng)燈影組至寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組，燈影組(Zbdn)為灰?guī)r、泥灰?guī)r；筇竹寺組(1q)為頁(yè)巖；滄浪鋪組(1c)為蘭灰色泥灰?guī)r、頁(yè)巖及泥質(zhì)灰?guī)r?；鶐r產(chǎn)狀為N020W，SW2030，傾向上游，上游沖溝與巖層走向組合，構(gòu)成順向坡?；聟^(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，受斷裂切割，山體顯得較為破碎、單薄，且?guī)r性較軟弱，易于風(fēng)化。滑坡體為松散的碎（塊）石夾土，滑床巖層為強(qiáng)風(fēng)化的炭質(zhì)頁(yè)巖，為相對(duì)隔水層，地表大氣降水易于下滲并易于儲(chǔ)存在滑坡體內(nèi)，因此，滑帶易于飽水。圖2.4-1 滑帶巖芯(19.5m24.5m)照片1圖2.4-2 滑帶巖芯(24.5m32.5m)照片2謝家?guī)X滑坡體巖土力學(xué)參數(shù)建議值見表2.4-1。表2.4-1 謝家?guī)X滑坡體巖土力學(xué)參數(shù)建議值類 型巖體風(fēng)化程度容重(KN/m3)抗剪強(qiáng)度變形模量(E0)飽和抗壓強(qiáng)度允許承載強(qiáng) 度泊桑比天然飽和fc(MPa)GPaMPaMPa殘坡積及崩塌堆積層（Qedl、Qcol） 21240.380.040.0150.341L1-1、1c3、Zbdn3+4泥灰?guī)r、薄層灰?guī)r全風(fēng)化23250.450.50.050.350.10.34強(qiáng)風(fēng)化25.5260.60.70.20.4241020120.3弱風(fēng)化26.526.80.70.90.70.8584050340.271q炭質(zhì)頁(yè)巖全風(fēng)化23250.450.50.050.350.34強(qiáng)風(fēng)化25.5260.50.60.10.211010.34弱風(fēng)化26.526.80.60.80.50.63625302.530.283. 邊坡穩(wěn)定分析2007年7月溇水流域連降暴雨，7月1日25日，江坪河工程區(qū)累計(jì)降雨量超過435mm，僅7月22日25日四天，降雨量高達(dá)274mm。溇水水位上漲較快，壩址最大流量達(dá)1800m3/s（2007年7月22日8時(shí)）。謝家?guī)X滑坡為明顯沿土石分界面的滑坡，由于連降暴雨，致使地下水位抬升，巖土體含水量已處于飽和，從而引起前緣失穩(wěn)，坡體高程390m至500m發(fā)現(xiàn)多組裂縫。3.1 典型斷面選取謝家?guī)X滑坡平面上呈“寶瓶”狀，前緣窄，后緣寬，上下游沖溝切割，沖溝內(nèi)基巖出露，滑坡基本沿土石分界線滑動(dòng)，變形范圍清晰。前緣寬度90100m，后緣寬度200左右，滑帶為中間厚兩翼薄，參考DZ/T0219-2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范，沿主滑方向中部選一條地質(zhì)剖面作為計(jì)算典型剖面進(jìn)行計(jì)算，滑坡體形態(tài)及剖面位置見圖3.1-1，計(jì)算選用典型剖面見圖3.1-2?；麦w計(jì)算縱剖面上布置3個(gè)鉆孔，基本可控制整個(gè)滑帶。圖3.1-1 謝家?guī)X滑坡平面圖圖3.1-1 謝家?guī)X滑坡工程地質(zhì)縱剖面圖3.2計(jì)算參數(shù)3.2.1 地質(zhì)專業(yè)建議參數(shù) 根據(jù)滑坡體巖土體的性狀及前期勘探成果，地質(zhì)專業(yè)建議值如表2.4-1。3.2.2 參數(shù)反演計(jì)算本滑坡為土質(zhì)滑坡，由于連降暴雨、前緣邊坡開挖過陡等綜合因素至使前緣失穩(wěn)?；麦w的成分、結(jié)構(gòu)及性狀復(fù)雜，均一性差。因此，在地質(zhì)專業(yè)建議值的基礎(chǔ)上，進(jìn)行巖(土)體力學(xué)參數(shù)的反演計(jì)算，論證地質(zhì)參數(shù)的合理性并進(jìn)行修正。底滑面采用地質(zhì)專業(yè)推測(cè)的底滑面，由于滑坡已經(jīng)失穩(wěn)，按原地形剖面進(jìn)行反演分析時(shí)，安全系數(shù)取0.981.00；按滑坡后的地形進(jìn)行反演分析時(shí)，由于目前所測(cè)水位為枯水期水位，基本影響不到滑面；前緣失穩(wěn)后，坡形再造，前緣較為平緩，起到一定的壓腳作用，鑒于以上兩方面的考慮，安全系數(shù)取1.001.03。根據(jù)計(jì)算過程及經(jīng)驗(yàn)判斷，地質(zhì)專業(yè)建議值中殘坡積及崩塌堆積層，粘聚力0.04MPa偏高，根據(jù)計(jì)算過程分析，取0.027MPa較為合適。a) 整體穩(wěn)定性計(jì)算前緣失穩(wěn)后，坡面形成多組張拉性裂縫，后緣最高裂縫開展至高程500m左右，說明邊坡整體都在變形,整體的安全裕度不高。 根據(jù)鉆孔資料顯示，基巖以上第四系堆積物性狀明顯較差，可判斷邊坡整體滑移變形為第四系堆積物沿土石分界線滑動(dòng)。根據(jù)推測(cè)滑面形狀，采用折線形滑面，計(jì)算參數(shù)取內(nèi)摩擦角為25.5，粘聚力取27kPa，容重為地質(zhì)專業(yè)建議值，局部利用程序搜索進(jìn)行計(jì)算，滑面形狀見圖3.2-1，計(jì)算算法采用Morgenstern-price法，計(jì)算安全系數(shù)為1.026?；潞缶壐叱虨?00m左右，與坡面裂發(fā)育高程基本一致。圖3.2-1 滑坡整體穩(wěn)定計(jì)算圖 b) 失穩(wěn)前穩(wěn)定計(jì)算目前前緣已經(jīng)失穩(wěn)，剪出口為人工開挖邊坡，滑面形狀呈典型的圓弧型滑移。因此滑動(dòng)模式選擇圓弧形滑面，指定滑弧出入口范圍，進(jìn)行搜索。計(jì)算參數(shù)取內(nèi)磨擦角為25.5，粘聚力取27kPa，容重為地質(zhì)專業(yè)建議值，計(jì)算方采用簡(jiǎn)化Bishop法，邊坡穩(wěn)定系數(shù)為0.998，滑弧形狀及搜索指定的滑弧出入口范圍見圖3.2-2。圖3.2-2 滑坡前緣穩(wěn)定計(jì)算圖滑弧最高點(diǎn)高程為392.5m，與邊坡前緣實(shí)際滑塌高程390.00m大致相同。由此可判斷在強(qiáng)降水情況下，局部隙水壓力增大或在水的軟化作用下邊坡前緣即有可能失穩(wěn)。同時(shí)亦可驗(yàn)證參數(shù)選取是較為符合實(shí)際情況的。c) 參數(shù)敏感性分析為驗(yàn)證巖土體力學(xué)性質(zhì)的合理情及合理取值范圍，進(jìn)行敏感性分析，敏感性分析按整體穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算斷面及滑面見圖3.2-1，計(jì)算方法采用Morgenstern-price法。參數(shù)基準(zhǔn)為內(nèi)磨擦角為25.5，粘聚力取27kPa。敏感性分析成果見表3.2-1。安全系數(shù)Fos關(guān)系見圖3.2-3，安全系數(shù)Fosc關(guān)系見圖3.2-4。表3.2-1 巖（土）體力學(xué)參數(shù)敏感性分析成果表 ()c (kPa)24.60 24.83 25.05 25.28 25.50 25.72 25.94 26.16 26.38 25.920.9850.9931.0021.0101.0191.0271.0361.0441.05326.190.9860.9951.0031.0121.0211.0291.0381.0461.05526.460.9880.9971.0051.0141.0221.0311.0391.0481.05626.730.9900.9981.0071.0161.0241.0321.0411.0501.05827.000.9911.0001.0081.0171.0261.0341.0431.0511.06027.270.9931.0021.0101.0191.0271.0361.0441.0531.06127.540.9951.0031.0121.0211.0291.0381.0461.0551.06327.810.9961.0051.0131.0221.0311.0391.0481.0561.06528.080.9981.0071.0151.0241.0321.0411.0491.0581.067圖3.2-3 敏感性分析Fos關(guān)系圖圖3.2-4 敏感性分析Fosc關(guān)系圖敏感性分析結(jié)論：（1）安全系數(shù)Fos與滑裂面凝聚力C和內(nèi)摩擦角均與呈正相關(guān)；（2）滑裂面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)中，內(nèi)摩擦角對(duì)滑體穩(wěn)定性影響較凝聚力C大。內(nèi)摩擦角的正切值每提高1%，安全系數(shù)Fos提高約0.0073；凝聚力C每提高1%，安全系數(shù)Fos僅提高0.0016左右。d) 參數(shù)選取 由于滑坡滑帶厚度在23m左右，邊坡安全系對(duì)粘聚力不如對(duì)內(nèi)磨擦角值敏感，因此可基本確定取c值為27kPa，對(duì)應(yīng)安全系數(shù)在1.001.03時(shí)內(nèi)磨擦角為24.8325.61。根據(jù)前緣穩(wěn)定計(jì)算情況，取內(nèi)磨擦角為25.50，相應(yīng)f值為0.477，滑帶容重按地質(zhì)專業(yè)建議值選取。3.3 穩(wěn)定性計(jì)算由于滑坡前緣已經(jīng)失穩(wěn)，局部坡比較陡，穩(wěn)定狀態(tài)相對(duì)較差，坡體前緣挖沿公路砌筑2m高混凝土擋墻，擋墻內(nèi)側(cè)設(shè)置高5m的鋼筋石籠護(hù)坡腳,然后按坡比1:1.75石渣回填修坡(局部需清挖)，每20m高設(shè)置一道2m寬的馬道，坡面采用植被護(hù)坡，修坡后典型斷面見圖3.3-1。邊坡穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)見表3.3-1。路效期77， tern-p圖3.3-1 修坡后典型斷面圖表3.3-1 穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)表巖(土)體參 數(shù)殘坡積及崩塌堆積層強(qiáng)風(fēng)化帶石 渣計(jì)算參數(shù)濕容重 (kN/m3)21.023.019.0飽和容重(kN/m3)24.025.021.0C (kPa )27.050.05.0 ( )25.526.633.0說明：強(qiáng)風(fēng)化帶參數(shù)取高值。勘察地下水位枯水期低于滑面，由于沒有監(jiān)測(cè)資料,溇水流域暴雨強(qiáng)度較大,最大日降水量達(dá)273mm/d。本滑坡體上下游均有沖溝發(fā)育，地下水排泄條件較好，坡外補(bǔ)給少,滑坡周邊設(shè)置截水溝，滑坡體地水下位主要受降水補(bǔ)給?；谝陨蠗l件假定，滑坡土體暴雨季節(jié)空隙占10%，強(qiáng)降水致使水面抬升至推測(cè)滑面以上2.73m，較勘測(cè)水位抬升了67m。計(jì)算分別采用圓弧形滑面及折線形滑面進(jìn)行搜索相應(yīng)穩(wěn)定系數(shù)見表3.3-2，滑面形狀分別見圖3.3-24。地下水參數(shù):按地下水位在土石分界面上2.73m。地震作用參數(shù)：地震水平加速度取0.05g，地震重要性系數(shù)取1.0，地震綜合作用系數(shù)取0.25，地震作用于土條重心處，水平加速度分布按矩形分布。表3.3-2 穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表工況及滑面類型安全系數(shù)目標(biāo)安全系數(shù)剩余下滑力(kN/m)持久設(shè)計(jì)工況折線形滑面1.0681.152724圓弧形滑面1.1141.15/短暫設(shè)計(jì)工況折線形滑面1.0281.102452圓弧形滑面1.0961.10/偶然設(shè)計(jì)工況折線形滑面1.0391.05223圓弧形滑面1.0821.05/圖3.3-2 持久設(shè)計(jì)工況計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖圖3.3-3 短暫設(shè)計(jì)工況計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖圖3.3-4 偶然設(shè)計(jì)工況計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖結(jié)論： 本滑坡為土質(zhì)滑坡，滑裂面沿土石分界面的折線形滑面在各工況下計(jì)算的安全系數(shù)均為最低，折線形滑裂面為邊坡控制滑裂面，且與邊坡上不同高程多組拉裂縫的特征相符；圓弧形滑裂面多為局部滑面，安全系數(shù)偏高，不作為控制性滑面。 坡腳壓腳起到良好效果，使邊坡的穩(wěn)定系數(shù)在持久工況下由1.026提高至1.068，但尚達(dá)不到設(shè)計(jì)目標(biāo)值，因此除了壓腳處理措施外尚需增加其它加固措施。持久設(shè)計(jì)工況為邊坡加固力的控制工況，最大剩余下滑力為2724kN/m。4. 邊坡排水設(shè)計(jì)由于上游側(cè)沖溝存在，坡體內(nèi)地下水在降水后能迅速排泄，枯水期地下水位線相對(duì)較低，基本不影響滑面，因此謝家?guī)X滑坡排水措施主要考慮坡面排水。通過設(shè)置坡面排水溝，將地表水引至上游沖溝。外圍截水溝應(yīng)設(shè)置在滑坡體或老滑坡后緣最遠(yuǎn)處裂縫5m以外的穩(wěn)定斜坡面上，平面上依地形而定。溝底比降無(wú)特殊要求，以順利排除攔截地表水為原則。坡面高程每隔30左右設(shè)置一道排水溝，同時(shí)可采用“人”字形排水溝連系上下兩級(jí)排水溝，在坡面形成排水溝網(wǎng)。排水工程設(shè)計(jì)應(yīng)在滑坡防治總體方案基礎(chǔ)上，結(jié)合工程地質(zhì)、地下水及降雨條件，研究地表排水、地下排水及其二者相結(jié)合方案。邊坡排水量可按20年一遇降雨強(qiáng)度和泄洪霧雨強(qiáng)度綜合比較進(jìn)行排水量設(shè)計(jì)。綜合考慮本滑坡特點(diǎn)，排水流量強(qiáng)度按霧雨強(qiáng)度為9.25mm/h計(jì)算。地表排水工程設(shè)計(jì)頻率、地表水匯流量計(jì)算可根據(jù)中國(guó)水利科學(xué)院水文研究所小匯水面積設(shè)計(jì)流量公式計(jì)算。計(jì)算公式為： 式6.1-1式中 Qp 設(shè)計(jì)頻率地表水匯流量（m3/s）； Sp 設(shè)計(jì)降雨雨強(qiáng)（mm/h）； 流域匯流時(shí)間（h）； 徑流系數(shù)，建議值0.8；n 降雨強(qiáng)度衰減系數(shù)； F 匯水面積（km2）。 周邊截水溝匯水面積約為20000m2，流量為0.041 m3/s，排水溝匯水面積按5000m2計(jì)，流量為0.01 m3/s。地表排水工程水力設(shè)計(jì)，應(yīng)首先對(duì)排水系統(tǒng)各主、支溝段控制的匯流面積進(jìn)行分割計(jì)算，并根據(jù)設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度、校核標(biāo)準(zhǔn)分別計(jì)算各主、支溝段匯流量和輸水量，在此基礎(chǔ)上確定排水溝斷面或校核已有排水溝過流能力。排水溝過流量計(jì)算公式為：式中 Q 過流量（m3/s）； R水力半徑(m)； i 水力坡降（）； A 過流斷面面積(m2) ； C 流速系數(shù)(m/s)經(jīng)計(jì)算周邊截水溝凈截面積為800mm800mm，坡面排水溝凈截面積為500mm500mm。5. 邊坡加固方案根據(jù)滑坡體或變形形體的地形地質(zhì)情況，治理設(shè)計(jì)除了要求作好坡面防護(hù)以外，還應(yīng)著重研究以下加固方案，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比選：壓腳護(hù)坡方案；抗滑樁方案；格構(gòu)錨固方案。5.1壓腳護(hù)坡方案由于謝家?guī)X滑坡體前緣局部已經(jīng)失穩(wěn)，失穩(wěn)后局部穩(wěn)定狀態(tài)較差，必須進(jìn)行清理，方可實(shí)施其它加回措施。坡體前緣挖沿公路砌筑2m高混凝土擋墻，擋墻內(nèi)側(cè)設(shè)置高5m的鋼筋石籠護(hù)坡腳,然后按坡比1:1.75石渣回填修坡(局部需清挖)，每20m高設(shè)置一道2m寬的馬道，坡面采用植被護(hù)坡或噴混凝土護(hù)坡，即壓腳方案，該方案較為經(jīng)濟(jì)合理，江坪河水電站邊坡開挖石渣料豐富，不需單獨(dú)開采，尚可解決棄渣問題。但由于地形限制，堆渣壓腳后尚無(wú)法達(dá)到邊坡穩(wěn)定設(shè)計(jì)值，還需研究其它加固措施。5.2 抗滑樁方案謝家?guī)X滑坡為第四系堆積物滑坡，滑面基本沿土石分界面，滑帶及邊界條件清晰，下盤巖石為炭質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化層厚度不大，采用剛度較大的抗滑樁加固邊坡，具有較高的可靠性，為改善抗滑樁的受力狀態(tài)，樁頂可布置一束2000kN級(jí)的預(yù)應(yīng)力錨索。5.2.1 抗滑樁的布置抗滑樁一般布置于滑坡體厚度較薄、推力較小，且嵌巖段地基強(qiáng)度較高地段?；露蚜ψ饔孟聦儆趬簭潣?gòu)件。謝家?guī)X滑坡屬于散體結(jié)構(gòu),抗滑樁布置宜布置于一條直線，抗滑樁間距不宜過大，根據(jù)邊坡剩余下滑力情況,在邊坡中下部布置10根抗滑樁,抗滑樁截面2.5m3.7m,樁間距8m(中對(duì)中)，樁頂布置一束2000kN級(jí)的預(yù)應(yīng)力錨索，俯傾角10。樁體長(zhǎng)度包括受荷段和錨固段，樁頂可以略低于地面。錨固長(zhǎng)度取決于兩個(gè)方面：1) 下盤巖(土)體的性狀，下部基巖為泥灰?guī)r、薄層灰?guī)r，巖體較為完整，但由于巖體強(qiáng)度及彈模不高，軟化系數(shù)低，樁體錨固度不宜過短，以防在樁底形成新的滑動(dòng)面，樁底計(jì)算時(shí)按鉸支承處理。2) 抗滑樁屬于被動(dòng)支護(hù)，樁頂設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索，為保證抗滑樁與錨索聯(lián)合受力,抗滑樁支護(hù)后變形體變形不能過大。預(yù)應(yīng)力錨索采用高強(qiáng)低松馳鋼絞線，70%的屈服強(qiáng)度張拉伸長(zhǎng)率為2.5%，屈服強(qiáng)度伸長(zhǎng)率為3.5%，因此樁頂最大位移不宜超過0.3m。參考SJG05-96深圳地區(qū)建筑深基坑技術(shù)規(guī)范等相關(guān)資料樁頂位移一般控制在0.01ht(ht為抗滑樁的全長(zhǎng))，當(dāng)周邊建筑物對(duì)抗滑樁變形較敏感時(shí)，則控制在0.005ht,結(jié)合本工程的具體情況，樁頂變形控制在0.005ht。綜合考慮,樁嵌固段長(zhǎng)度約為樁長(zhǎng)的1/3。滑樁布置見圖5.2-12，抗滑樁幾何參數(shù)見表5.2-1。表5.2-1 抗滑樁參數(shù)表抗滑樁編號(hào)樁頂高程(m)推滑底滑面高程(m)嵌固段長(zhǎng)(m)樁長(zhǎng)(m)KHZ1383.00365.5712.5730.00KHZ2384.00365.4812.4831.00KHZ3386.00365.8612.8333.00KHZ4389.00366.4412.4235.00KHZ5390.00367.3512.3535.00KHZ6391.50368.7212.2235.00KHZ7393.50370.6212.1235.00KHZ8395.00372.6812.6835.00KHZ9395.00374.7713.7734.00KHZ10395.00376.8813.8932.00KHZ11395.00379.0415.0431.00圖5.2-1 抗滑樁布置平面圖圖5.2-2 抗滑樁布置剖面圖5.2.2 抗滑樁的構(gòu)造為保護(hù)環(huán)境，樁頂宜埋置于地面以下0.5m1m，樁頂部采用粘土回填至坡面，并夯實(shí)。樁身混凝土可采用C30普通混凝土。水泥宜采用普通硅酸鹽水泥，可根據(jù)施工時(shí)變形體變形情況，適當(dāng)添加早強(qiáng)劑。縱向受拉鋼筋應(yīng)采用級(jí)以上的帶肋鋼筋。縱向受拉鋼筋直徑應(yīng)大于16mm。凈距應(yīng)在120250mm之間，配筋困難時(shí)可適當(dāng)減少，但不得小于60mm。如用束筋時(shí)，每束不多于3根。如配置單排鋼筋有困難時(shí)，可設(shè)置2排或3排，排距180mm。鋼筋籠的混凝土保護(hù)層應(yīng)大于50mm。5.2.3 抗滑樁推力的計(jì)算依照平面剛體極限平衡法計(jì)算滑坡達(dá)到設(shè)計(jì)穩(wěn)定系數(shù)時(shí)所需的支護(hù)力，作用于抗滑樁上。 持久工況滑坡剩余下滑力達(dá)2724kN/m，由于滑坡推力基本平行于底滑面，按底滑面傾角為26計(jì)其水平力分量為2427kN/m，樁體截面巨大，豎向力分量一般對(duì)樁體受力有利，忽略不計(jì)。由于滑坡體為碎石土，滑坡推力按三角形分布計(jì)算。4) 抗滑樁內(nèi)力計(jì)算抗滑樁受荷段樁身內(nèi)力應(yīng)根據(jù)滑坡推力和阻力計(jì)算，嵌固段樁身內(nèi)力根據(jù)滑面處的彎矩和剪力按文克爾地基計(jì)算?？够瑯肚豆潭蔚鼗娇沽ο禂?shù)按下式計(jì)算： 式5.2-1式中： 嵌固段地基系數(shù)，kN/m3； 地基系數(shù)隨深度變化的比例系數(shù)； 與巖土特性有關(guān)的參數(shù)； 抗滑樁樁前滑體厚度，m； 嵌固段底端距滑面深度，m。地基系數(shù)與滑床巖體性質(zhì)相關(guān)，可概括為下列情況： K法：地基系數(shù)為常數(shù)K，即n=0?；矠檩^完整的巖質(zhì)和硬粘土層。 m法：地基系數(shù)隨深度呈線性增加，即n=1，K=my。滑床為硬塑半堅(jiān)硬的砂粘土、碎石土或風(fēng)化破碎成土狀的軟質(zhì)巖層。 C法：K值隨深度為外凸的拋物線，0n1。本工程下盤巖體為強(qiáng)風(fēng)化或弱風(fēng)化基巖，按k法進(jìn)行計(jì)算，由于底滑面沿土石分界面，前緣無(wú)能夠提供抗力土體，按懸臂樁計(jì)算。參照DL/T-5353-2006水電水利邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范及DZ/T0219-2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范，抗滑地基系數(shù)K的取值：0.25106 kPa/m。根據(jù)抗滑樁的變形系數(shù)判斷抗滑樁屬于剛性樁還是彈性樁，按以下計(jì)算式判斷：抗滑樁嵌固段的極限承載能力與樁的彈性模量、截面慣性矩和地基系數(shù)相關(guān)。在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，須判定抗滑樁屬剛性樁還是彈性樁，以選取適當(dāng)?shù)膬?nèi)力計(jì)算公式。判定式如下：按“K”法計(jì)算，樁的變形系數(shù)為(m-1)： 式5.2-2式中：K 地基系數(shù)(kN/m3) ，0.25106 kN/m3； Bp 樁正面計(jì)算寬度(m)，矩形樁Bp=B+1，本工程抗滑樁取3.5m； E 樁的彈性模量(kPa)，C30混凝土，取3.0107kPa； I 樁的截面慣性矩(m4)，10.55m4；判別條件：當(dāng)h21.0，屬剛性樁；當(dāng)h21.0，屬?gòu)椥詷丁?0.162當(dāng)抗滑樁嵌固段長(zhǎng)度大于6.17m時(shí)，即按彈性樁計(jì)算，本工程所設(shè)計(jì)抗滑樁嵌固段長(zhǎng)度一般為1012m，均按彈性樁計(jì)算。樁身內(nèi)力可按下式計(jì)算： 式5.2-3式中：KZ 抗滑樁的彈性剛度矩陣；KT 滑坡面以下土體的彈性剛度矩陣；KT0 滑坡面以下土體的初始彈性剛度矩陣；抗滑樁的位移矩陣；p抗滑樁的荷載矩陣。 樁頂最大變形為112mm，滿足樁頂位移175mm的要求，計(jì)算結(jié)果見表4.2-2及圖5.2-3。表5.2-2 抗滑樁內(nèi)力計(jì)算表點(diǎn)號(hào)距頂距離(m)彎矩(kNm)剪力(kN)位移(mm)土反力(kPa)10.00 00-112021.31 -955.1121882.932-106.16032.31 -2786.7411732.585-101.64043.32 -4424.2991498.368-97.1054.33 -5783.1361180.281-92.56065.34 -6778.604778.325-87.99076.35 -7326.05292.499-83.41087.36 -7340.826-277.197-78.8098.37 -6738.282-930.763-74.160109.38 -5433.768-1668.198-69.5101110.39 -3342.634-2489.503-64.8301211.40 -380.23-3394.677-60.1501312.41 3538.097-4383.722-55.4701413.42 8496.99-5456.636-50.801514.43 14581.103-6613.42-46.1501615.44 21875.084-7854.073-41.5501716.44 30463.594-9178.598-37.0301817.45 40431.266-10586.99-32.601918.46 51862.754-12079.253-28.302019.47 64842.715-13655.385-24.1702120.48 79455.789-15315.387-20.2502221.49 95786.633-17059.258-16.5802322.50 113841.305-18419.584-13.23-1645.882423.50 126808.383-8163.475-10.26-2565.532524.50 130774.305-330.238-7.69-1923.382625.50 127985.8365435.163-5.54-1383.952726.50 120331.4779489.65-3.78-945.1892827.50 109348.18812175.916-2.4-601.1782928.50 96241.89813811.049-1.37-343.3443029.50 81917.29714678.972-0.65-161.4123130.50 67013.60215025.788-0.18-44.1223231.50 51943.90615057.270.0820.2613332.50 36936.15214937.8030.1743.623433.50 22074.68414790.2270.1537.7983534.50 7341.69514696.1070.0614.5333635.00 07341.69500圖5.2-3 抗滑樁內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖5.2.4 抗滑樁穩(wěn)定性及地基承載力計(jì)算抗滑樁的穩(wěn)定性與嵌固段長(zhǎng)度、樁間距、樁截面寬度，以及滑床巖土體強(qiáng)度有關(guān)，由于巖體為三向受力狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度較雙向受壓有所提高，參考鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院科學(xué)技術(shù)研究所抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算參考資料，樁身作用于圍巖的側(cè)向應(yīng)力，其容許值 按下式計(jì)算： 嵌固段圍巖最大側(cè)向壓力值(MPa)；K 根據(jù)巖層構(gòu)造在水平方向的巖石容許容許承載力換算系數(shù)，取0.51.0；C 折減系數(shù)，根據(jù)巖石的裂隙、風(fēng)化及軟化程度，取0.30.5；R 巖石單軸抗壓強(qiáng)度極限強(qiáng)度,(MPa)。根據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)，試塊飽和抗壓加度平均值為1020MPa，嵌固段為強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化層,取15MPa，構(gòu)造發(fā)育，K值取0.5，C值取0.4， 3MPa。 計(jì)算結(jié)果表明，抗滑樁最大側(cè)向壓應(yīng)力為2.57Mpa，滿足基礎(chǔ)應(yīng)力要求。5.2.5 抗滑樁配筋計(jì)算 抗滑樁配筋根據(jù)抗滑樁內(nèi)力按DL/T5057-1998水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范配筋計(jì)算，抗滑樁樁頂變形按樁長(zhǎng)的0.5%控制。矩形抗滑樁縱向受拉鋼筋配置數(shù)量應(yīng)根據(jù)彎矩圖分段確定，其截面積按如下公式計(jì)算： 式5.2.5-1或 式5.2.5-2S、S計(jì)算系數(shù)由下式給定： 式5.2.5-3 式5.2.5-4 式5.2.5-1式中 AS 縱向受拉鋼筋截面面積(mm2)； M 抗滑樁設(shè)計(jì)彎矩(Nmm)； fy 受拉鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)； fcm 砼彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)； h0 抗滑樁截面有效高度(mm)； b 抗滑樁截面寬度(mm)； K1 抗滑樁受彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，取1.2。 矩形抗滑樁應(yīng)進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算，以確定箍筋的配置，可按如下公式計(jì)算： 式5.2.5-6且要求滿足條件 式5.2.5-7式中 V 抗滑樁設(shè)計(jì)剪力(N)； VCS 抗滑樁斜截面上砼和箍筋受剪承載力(N)； fc 砼軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度值(N/mm2)； fyv 箍筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)，取值不大于310N/mm2； h0 抗滑樁截面有效高度(mm)； b 抗滑樁截面寬度(mm)； ASV 配置在同一截面內(nèi)箍筋的全部截面面積(mm)； s 抗滑樁箍筋間距(mm)； K2 抗滑樁斜截面受剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，取1.3。 表5.2-3 抗滑樁配筋計(jì)算表點(diǎn)號(hào)距頂距離(m)面?zhèn)瓤v筋(mm2)背側(cè)縱筋(mm2)箍筋(mm2)10.00185001850057221.31185001850057232.31185001850057243.32185001850057254.33185001850057265.34185001850057276.35185001850057287.36185001850057298.371850018500572109.3818500185005721110.3918500185005721211.4018500185005721312.4118500185005721413.4218500185005721514.4318500185005721615.4418500185005721716.4418500232975721817.4518500310365721918.4618500401275722019.4718500507516522120.4818500631358942221.49185007756911482322.50185009436713462423.50185001070625722524.50185001110645722625.50185001082445722726.50185001006495722827.5018500900965722928.5018500779816753029.5018500652688013130.5018500525628523231.5018500401928563332.5018500283038393433.5018500185008183534.5018500185008043635.001850018500572說明：箍筋間距200mm。5.2.6 抗滑樁方案工程量 抗滑樁方案與壓腳護(hù)坡方案工程量見表5.2-4。表5.2-4 主要工程量表項(xiàng)目單位工程量備注壓腳護(hù)坡土方明挖m37400鋼筋石籠基礎(chǔ)、坡面腐質(zhì)土清挖鋼筋石籠m33600回填石渣m319787抗滑樁及錨索抗滑樁豎井開挖m34439混凝土C30m33386樁身混凝土護(hù)壁混凝土C15m3999護(hù)壁及鎖口鋼筋制安t326.69主要受力筋采用 級(jí)鋼，箍筋及構(gòu)造筋采用級(jí)鋼。2000kN預(yù)應(yīng)力錨索(粘結(jié)式)束10長(zhǎng)度50m60m2000kN預(yù)應(yīng)力錨索(無(wú)粘結(jié)式)束1長(zhǎng)度50m60m，監(jiān)測(cè)錨索截(排)水溝土石方槽挖m32764混凝土C20m31024坡面平整地表裂縫封閉、局部平整項(xiàng)1為減少耕作地表水入滲，建議坡面農(nóng)作物種植為旱地作物，居民生活用水合理排放。5.3 格構(gòu)錨固方案預(yù)應(yīng)力錨索是對(duì)滑坡體主動(dòng)抗滑的一種技術(shù)。通過施加預(yù)應(yīng)力，增強(qiáng)滑帶的法向應(yīng)力和減少滑體下滑力，有效地增強(qiáng)滑坡體的穩(wěn)定性。由于滑坡體為堆積層或土質(zhì)滑坡，預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)與鋼筋混凝土梁、格構(gòu)組合作用。格構(gòu)錨固技術(shù)是利用漿砌塊石、現(xiàn)澆鋼筋混凝土或預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行坡面防護(hù)，并利用錨桿或錨索固定的一種滑坡綜合防護(hù)措施。滑坡穩(wěn)定性差，且坡度較陡，當(dāng)滑坡穩(wěn)定性差，且滑坡體較厚，下滑力較大時(shí)，可采用混凝土格構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行防護(hù)，并須穿過滑帶對(duì)滑坡阻滑。采用格構(gòu)錨固技術(shù)進(jìn)行邊坡加固時(shí)，應(yīng)選根據(jù)滑坡推力或所需支護(hù)力，計(jì)算所需錨索的數(shù)量，布置錨索，根據(jù)錨索布置情況設(shè)計(jì)格構(gòu)。5.3.1 錨索的布置根據(jù)地形地質(zhì)和潛在滑面的埋藏情況，在保證提供等效總錨固力的前提下，盡量將錨索均勻布置在滑面埋藏較淺或下盤巖體完整的地段。由于坡體為松散結(jié)構(gòu)，錨索噸位不宜過大，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，錨索采用1500kN級(jí)，俯傾角10，錨索間距6m，錨索長(zhǎng)度50m60m。錨索所提供的抗滑力可分為兩部分，平行滑面分量，直接提供抗滑力，滑面法向分力，增加滑面的正應(yīng)力，增大按摩擦力來(lái)提供抗滑力，底滑面角度按26計(jì)算，單根錨索可提供的抗滑力為：1500kN/6mcos(10+26)+ 1500kN/6msin(10+26) tan(25.5)=280kN/m邊坡剩余下滑力為2724，需預(yù)應(yīng)力錨索9排。5.3.2 格構(gòu)設(shè)計(jì)每榀格構(gòu)尺寸為12m12m，分別有橫向縱向主梁各2根，主梁為500mm500mm，次梁為300mm300mm，在主梁節(jié)點(diǎn)處設(shè)置1500kN級(jí)的預(yù)應(yīng)力錨索，每榀格構(gòu)共布置4束1500kN級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索。格構(gòu)按文克爾彈性地基梁模型進(jìn)行配筋計(jì)算。格構(gòu)混凝采用混凝土C25。5.3.3 格構(gòu)方案工程量表5.3-1 主要工程量表項(xiàng)目單位工程量備注壓腳護(hù)坡土方明挖m37400鋼筋石籠基礎(chǔ)、坡面腐質(zhì)土清挖鋼筋石籠m33600回填石渣m319787格構(gòu)及錨索土方明挖m36048格構(gòu)部位腐質(zhì)土清挖,坡面平整混凝土C25m3465.92錨桿28,L=9m根588自鉆式錨桿鋼筋制安t82.61500kN級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索束112長(zhǎng)度5060m，含監(jiān)測(cè)錨索截(排)水溝土石方槽挖m32764混凝土C20m31024坡面平整地表裂縫封閉、局部平整項(xiàng)15.4 加固方案比選由于謝家?guī)X滑坡體前緣局部已經(jīng)失穩(wěn)，失穩(wěn)后局部穩(wěn)定狀態(tài)較差。壓腳方案為經(jīng)濟(jì)合理，江坪河水電站邊坡開挖石渣料豐富，不需單獨(dú)開采，尚可解決棄渣問題。但由于地形限制，堆渣壓腳后尚無(wú)法達(dá)到邊坡穩(wěn)定設(shè)計(jì)值，還需其它加固措施，目前主要比選方案為抗滑樁方案與格構(gòu)錨固方案。表5.4-1 加固方案對(duì)比表 方 案比選參數(shù)抗滑樁方案格構(gòu)錨固方案工程造價(jià)優(yōu)點(diǎn)滑坡體為堆積物與基巖界面滑坡，滑帶厚度不大，下盤巖體穩(wěn)定性較好，適宜布置抗滑樁。抗滑樁為大截面壓彎構(gòu)件，再加上預(yù)應(yīng)力錨索的作用，其受力合理，能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度?？够瑯督孛鎰偠容^大，抗滑樁本身雖然為被動(dòng)受力結(jié)構(gòu)，但加上預(yù)應(yīng)力錨索作用，已屬于主動(dòng)受力結(jié)構(gòu)，能很好控制邊坡變形。身定謝家?guī)X滑坡體前緣局部已經(jīng)失穩(wěn)，失穩(wěn)后局部穩(wěn)定狀態(tài)較差，不而 本方案主要受力結(jié)構(gòu)為抗滑樁，抗滑樁鋼筋在混凝土的保護(hù)下，耐久性好,運(yùn)行期基本上不需維護(hù)。施工快速，施工條件較好。下盤為基巖，內(nèi)錨段處于良好位置，錨索質(zhì)量施工質(zhì)量有一定保證。 加固力分散布置，能有效防止次生滑面的發(fā)生。缺點(diǎn) 大截面抗滑樁豎井開挖施工相對(duì)較慢，在