抗滑桩与锚索框架梁在滑坡治理中的综合应用

摘 要：文章以达陕高速公路清沟湾滑坡为例，对设计方案的比选过程进行分析，介绍了抗滑桩与预应力锚索框架梁在滑坡治理中的综合应用，为山区高速公路滑坡治理提供了可借鉴的经验。

关键词：清沟湾滑坡；滑坡治理；抗滑桩；预应力锚索框架梁

前言

山区高速公路修建中，由于路基的开挖，常诱发滑坡。对滑坡的治理，应结合安全美观、经济合理、技术可行的原则进行综合设计。预应力锚索在80年代开始引入滑坡治理，它与传统的抗滑工程结构相结合，受力合理，充分发掘了结构物的支挡潜力，具有施工机械化程度高、施工进度快、工艺灵巧、对边坡扰动小、结构合理等显著优点[1]。文章结合达陕高速公路清沟湾滑坡的治理工程，对设计方案的比选过程进行分析，介绍抗滑桩与预应力锚索在滑坡治理中的综合应用。

1 工程概况[2]

清沟湾滑坡位于四川省达陕高速公路LK22+460～LK22+640左侧，全长约180m，场地处于斜坡地带，东高西低。区段地貌形态呈圈椅状，上部有错落平台，植被茂密，属剥蚀低山地貌。清沟湾滑坡所处坡面地层从新到老依分布有：①碎石土（Q4el+dl）：黄褐色，松散～中密，局部含少量灰岩角砾，钻孔揭示最大厚度约20.0m。②泥质灰岩（T2b）：青灰色，薄-厚层状构造，微晶结构，矿物成分以方解石为主，强风化层节理裂隙发育，岩体破碎，多呈碎块；中风化带岩石较完整，强度较高，属较坚硬岩，溶洞等溶蚀现象较发育。

清沟湾滑坡是由于施工开挖路堑而引起的工程浅层滑坡，滑体体积约11.2万m3，属中型滑坡，滑坡剪出口在开挖的线路位置，已经呈鼓起状，中部裂缝较发育，裂缝宽度30～300cm，深度1～3m，台阶明显，局部呈负地形，后缘为陡坎。根据《岩土工程勘察规范》推荐的滑坡稳定性计算公式计算本滑坡的稳定系数，清沟湾滑坡在天然状态下K=1.025～1.245，为欠稳定状态，饱水状态下K=0.798～0.958，为不稳定状态，现阶段上缘已出现裂缝，已经产生滑动，并且有扩大的趋势，因此需采取必要的治理措施。

2 清沟湾滑坡治理方案的比选[3]

综合考虑清沟湾滑坡的工程地质条件和特点， 结合以往的研究和设计经验，采用挖方卸载、抗滑支挡、锚索加固、排水工程等综合治理方法，共设计了两种治理方案：

2.1 方案一

本方案的治理原则为“部分卸载+支挡+防排水”。初步拟定的边坡坡率和分级高度为：第1级坡率采用1：1，第2～4级采用1：1.25，第5～6级采用1：1；分级高度采用8.0m；平台宽度采用2.0～3.0m。

根据初拟的边坡断面形式和工程地质调查，本滑坡采用剩余下滑力法对滑坡推力进行计算，各项参数选取和计算结果见表1：

表1 方案一滑坡各断面计算表

注：安全系数天然状态下取1.25；饱水状态下取1.15。

根据上述计算结果，本方案选择了抗滑桩支挡坡体和锚索框架梁加固坡体的综合治理措施。以下滑力最大断面LK22+560断面为例，第2～4级布设了锚索（杆）框架梁防护，其中预应力锚索（4束钢绞线，设计锚固力400kN）共14根，纵向间距为3.5m，可承受下滑力1376kN，其余1151.9kN下滑力均需由抗滑桩承担，并以此计算出抗滑桩的尺寸、间距和配筋。

最终方案一的防护形式为（见图1）：在第1级边坡平台处设置1.8×2.4m锚索抗滑桩，桩长14.0m，桩间距6.0m，桩前第1坡面采用窗孔式护面墙防护，其余坡面采用锚索（杆）框架梁防护。排水措施为：边坡平台设置平台排水沟，通过急流槽排至涵洞。

2.2 方案二

本方案的治理原则为“部分卸载+抗滑支挡+填土反压+防排水”。初步拟定的边坡坡率为，第1级坡率为1：1（坡面与抗滑桩之间填土反压），第2～6级坡率为1：1.25；分级高度除第一级为12.0m，其余均为8.0m；边坡平台2.0～3.0m。

图1 方案一典型断面

根据初拟的边坡断面形式和工程地质调查，各项参数选取和计算结果见表2：

表2 方案二滑坡各断面计算表

注：安全系数天然状态下取1.25；饱水状态下取1.15。

根据上述计算结果，本方案选择了填土反压、抗滑桩支挡坡体和锚索框架梁加固坡体的综合治理措施。以下滑力最大断面LK22+560断面为例，第2～3级布设了锚索框架梁防护，其中预应力锚索（6束钢绞线，设计锚固力600kN）共8根，纵向间距为3.5m，可承受下滑力1179.4kN，其余1022.3kN下滑力均需由抗滑桩承担，并以此计算出抗滑桩的尺寸、间距和配筋。

图2 方案二典型断面

最终方案二的防护形式（见图2）为：第一级坡脚处设置2.0×3.0m锚索抗滑桩，桩顶与第一级平台之间填土反压，桩长22m，间距6m；第2～3级坡面采用锚索框架梁植草防护；第4级采用锚杆框架梁植草防护；第5～6级坡面采用挂铁丝网植草防护。排水措施为：边坡平台设置平台排水沟，通过急流槽排至涵洞。

2.3 方案比选

方案一和方案二的工程数量和造价如表3所示：

从表中可以看出，由于方案二削坡较少并采取了桩后填土反压，故挖方数量比方案一少，仅为方案一的61.4%；由于方案二采取了较大尺寸的抗滑桩，造成了支挡规模为方案一的2.65倍，虽坡面防护工程方面锚索较方案一短了4614m，锚杆短了1340m，窗孔式护面墙少了1596.0m3，但整体支挡、防护工程规模仍然比方案一大；此外排水工程二者都采取了“平台截水沟+急流槽”的解决方案，总体数量大致相当。由于以上土方、支挡防护、排水工程数量上的差异，最终方案一的总造价为1682.714万元，相比方案二的2518.071万元，便宜了835.357万元。

从滑坡治理效果方面来看，二者均彻底根治了滑坡对路基边坡和行车安全的危害，但方案一抗滑桩埋入坡体，景观效果较好，行车舒适，方案二抗滑桩悬臂过长，景观效果较差，行车略感压抑。

从施工难易性来看，方案一可采取逐步削坡，逐级防护的施工步骤，最后采取跳桩逐节开挖施工抗滑桩，施工风险相对较小，工期短。方案二也可采取逐步削坡，逐级防护的施工步骤，但最后施工抗滑桩时需桩前填土反压，且由于悬臂较长，存在塌孔风险，施工难度较大，工期较长。

综合以上各个方面，清沟湾滑坡治理最终选取了方案一的“部分卸载+支挡+防排水”综合整治措施。

3 结束语

3.1 该滑坡治理工程综合运用了抗滑桩和预应力锚索整治方案，自2011年5月竣工到现在，滑坡体及周围均未出现新的变形、裂缝迹象，很好地达到了预期效果。

3.2 采用锚索框架梁与抗滑桩相联合的抗滑结构治理滑坡体，其受力状态更加合理，可以大大减小抗滑桩桩身截面尺寸和配筋率，经济效益和处理效果均达到最佳。

3.3 预应力锚索施工机械化程度较高，工程量小、进度快。同时，与其结合的工程抗滑结构，在施工时可以减少对滑体的扰动，有利于滑体的稳定。

参考文献

[1]Ghebretensae Naizghi，于清杨.高速公路滑坡治理方案优化[J].世界地质，2002，21（1）：67-70.

[2]路泽民，李永利，宁振民.万源（陕川界）至达州（徐家坝）高速公路LK22+380～LK22+830左侧边坡勘察报告[R].西安，西安中交公路岩土工程有限责任公司，2011.

[3]魏松涛，于军，吴振国.万源（陕川界）至达州（徐家坝）高速公路LK22+380～LK22+830左侧上边坡设计[R].西安，中交第一公路勘察设计研究院有限公司，2011.

作者简介：魏松涛（1982-），男，陕西白水人，2007年毕业于长安大学道路与铁道工程专业，硕士，工程师，主要从事路基、路面工程设计研究工作。