Science&TechnologyVision科技视界湘西某滑坡治理工程应用的研究陈冬冬1袁2张绍和1袁2渊1.中南大学地球科学与信息物理学院袁湖南长沙410083曰2.中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室袁湖南长沙410083冤揖摘要铱湘西某滑坡滑动面趋于贯通袁采用折线滑动破坏模式袁运用极限平衡原理计算了设桩位置的滑坡推力曰采用预应力锚索抗滑桩作为主体支护结构袁能够有效的控制桩顶的位移为14mm曰采用裂缝填埋尧截排水沟和监测工程的辅助治理措施袁可以进一步提高滑坡的稳定性袁监测滑坡的变形袁保证施工安全以及坡体下部居民的生命财产安全遥揖关键词铱滑坡治理曰预应力锚索曰抗滑桩中图分类号院P2.22文献标识码院ADOI院10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.084文章编号院2095-2457渊2018冤21-0182-002StudyontheapplicationofalandslidecontrolprojectinwesternHunanCHENDong-dong1袁2ZHANGShao-he1袁2(1.SchoolofGeosciencesandInfo-physics袁CentralSouthUniversity袁ChangshaHunan410083,China曰2.KeyLaboratoryofMetallogenicPredictionofNonferrousMetalsandGeologicalEnvironmentMonitoring渊CentralSouthUniversity)袁MinistryofEducation袁ChangshaHunan410083,China)揖Abstract铱AslidingsurfaceofalandslideinXiangxitendstopenetrate.Usingthebrokenlineslidingfailuremode,thelimitequilibriummethodisusedtocalculatethelandslidethrustofthepileposition.Theanti-slidepilewithprestressedcableisusedasthemainsupportstructure,whichcaneffectivelycontrolthedisplacementofthepiletopto14mm.Cracklandfills,inginterceptingdrainagechannelsandmonitoringengineeringasauxiliarytreatmentmeasures,whichcanfurtherimprovethestabilityofthelandslide,monitorthedeformationofthelandslide,ensurethesafetyofconstructionandthesafetyoflifeandpropertyoftheresidentsinthelowerpartoftheslope.揖Keywords铱Landslidetreatmentengineering;Prestressedanchorcable;Anti-slidepile0前言滑坡是山体沿岩土体内部软弱带做整体尧缓慢尧间歇滑动的不良地质现象遥滑坡的产生将会中断交通尧堵塞河道尧掩埋村镇袁给社会造成巨大的损失袁因此滑坡治理有着十分重要的意义[1]遥20世纪80年代起袁预应力锚索抗滑桩被广泛应用于滑坡治理中袁与抗滑桩相比袁锚索袁能够增加桩身的约束袁改善抗滑桩的受力状态袁减小桩身内力和截面尺寸[2]遥本文以湘西某滑坡治理工程为例袁通过分析计算袁采用预应力锚索抗滑桩进行支护袁可以有效的控制桩顶的位移袁为今后类似工程的设计提供参考[3]遥防治工程等级为二级遥1.2滑坡物质组成滑体院由残坡积含块石粉质粘土组成遥稍湿耀湿尧硬塑状态,厚度5.00耀15.00m遥滑带院中部滑带处于岩土交界面袁已趋于贯通袁主要由粉质粘土组成袁黄褐色袁可塑袁局部可见擦痕袁层厚0.20耀0.30m遥滑床院滑床为志留系中统页岩,上陡下缓袁上部倾角60毅耀75毅袁中下部倾角3毅耀20毅遥22.1计算工况及滑坡推力1滑坡特征及物质组成滑坡特征滑坡平面呈圈椅状袁后缘以陡坎为界袁剪出口为学校教学楼后挡土墙处袁两侧以基岩露头为边界遥滑坡南北纵长110m袁东西横宽60m袁滑体后缘高程为602耀606m袁前缘高程676m袁高差约30m曰主滑方向为114毅袁滑体平均厚度10.00m袁面积约7000m2袁体积约7.06伊104m3袁属于小型推移式中层土质滑坡遥该滑坡威胁对象为前缘学校师生及居民共计356人的生命安全袁乡办公楼尧学校及农田的财产安全袁直接威胁财产约2000万元袁险情等级为中型袁滑坡1.1计算模型根据叶滑坡防治工程勘查规范曳[4],该滑坡采用野折线滑动破坏冶模式袁运用极限平衡原理计算滑坡稳定性系数和滑坡推力遥图1折线滑动法模型作者简介院陈冬冬渊1984要冤袁男袁硕士袁研究方向为地质工程遥182科技视界Science&TechnologyVisionScience&TechnologyVision科技视界滑坡稳定系数Fs的求解公式为3.2.1设计暴雨重现期为20年袁强度为90mm/h曰校核暴雨重现期为50年袁强度为100.8mm/h遥3.2.2截尧排水沟断面设计截尧排水沟分别采用梯形断面和矩形断面袁截水沟顶宽900mm袁底宽600mm袁深度600mm曰排水沟顶宽500mm袁深度500mm袁具体计算成果见表2遥3.2.3抗滑桩+锚索工程在滑坡前缘位置设置抗滑桩袁距桩顶0.5m处设置一排预应力锚索遥采取桩锚支挡袁既能保证支挡结构安全可靠袁又可降低工程造价遥渊1冤滑坡推力按矩形分布袁作用在滑面以上桩身袁内力计算采用m法袁桩底边界为铰支遥渊2冤嵌固段应根据地基的横向容许承载力确定袁本滑坡嵌固段地层为岩层袁桩的最大横向压应力不大于地基的横向容许承载力遥渊3冤考虑土压力的情况下袁通过理正岩土计算袁内力和配筋采用受力最大工况下进行计算袁结果见表3遥表3抗滑桩内力和配筋计算结果背侧面侧弯矩配筋弯矩配筋2渊kN窑m冤渊mm冤渊kN窑m冤渊mm2冤137.1452486206000剪力渊kN冤5496箍筋渊mm2冤257桩顶位移滑坡推力计算如下院Pi=KsTi+Pi-1鬃i-1-Ri2.2计算工况滑坡稳定性计算时袁荷载考虑滑体自重尧地表荷载尧暴雨尧地震等因素遥渊1冤自重院滑体土厚度不大袁结构松散袁降雨易入渗袁可视为整个滑体均处在入渗范围袁采用饱和重度袁滑面强度采用饱和抗剪强度遥渊2冤地表荷载院建筑物按每层15kPa计算遥渊3冤水压力院滑坡区坡度较陡袁土体渗透性较强袁地下水渗流下泄快袁暴雨工况下难以形成稳定水位袁不考虑水压力遥渊4冤地震荷载院根据叶中国地震动参数区划图曳[5-6]袁区内地震基本烈度小于VI度袁不考虑地震荷载遥该滑坡稳定性计算采用自重和自重+暴雨两种工况[7]遥自重工况下安全系数为1.30袁自重+暴雨工况下安全系数为1.10遥2.3设桩位置滑坡推力根据图2计算模型袁设桩位置处滑坡推力计算结果见表1遥渊mm冤14图2各个剖面计算模型表1设桩位置滑坡推力计算结果剖面号2-2爷3-3爷工况玉域玉域安全系数K1.301.101.301.10设桩位置滑坡治理后剩余下推力渊kN冤滑力渊kN冤192.51525.02468.15916.67-100.45-199.32-287.28-246.003治理工程设计依据地形地貌及工程地质条件袁结合滑坡灾害体的特点袁对其采用裂缝填埋+截排水沟+抗滑桩+锚索+监测工程的综合防治措施遥3.1裂缝填埋坡体内部存在多条裂缝袁雨水易进入坡体袁增加坡体自重袁影响滑坡整体稳定性遥对地表裂缝采用粘土封填袁回填后采用纯水泥浆灌浆加固遥3.2截排水工程在滑坡后缘5m范围处设置截水沟袁滑坡前缘设置排水沟袁将地表水引出滑坡区遥表2糙度系数径流系数0.017渊4冤抗滑桩采用人工挖孔桩袁共22根袁矩形截面袁尺寸1.5m伊2.0m袁桩距5.0m袁桩长13m袁嵌固深度不小于8m袁且进入岩层不小于3m遥桩顶设置钢筋砼冠梁连接成整体袁砼强度为C30袁冠梁高度0.5m遥渊5冤锚索结构设计院距离桩顶0.5m处设置一排预应力锚索袁长度24.5m袁采用5s21.6钢绞线袁锚固段长11m袁孔径150mm袁倾角25毅袁设计轴向拉力760kN袁锁定荷载为400kN遥3.2.4监测工程对滑坡体及防治工程布置监测工程袁以便及时监测滑坡袁分析预测滑坡的稳定性遥监测内容为院地表位移袁抗滑桩的桩顶位移及沉降尧地表巡视等遥渊1冤地表位移监测地表位移监测精度按叶建筑变形测量规范曳[8]所列二级精度指标监测袁垂直位移监测精度按三级精度指标监测遥渊2冤抗滑桩桩顶水平位移与沉降监测通过对桩顶平面水平位移与沉降进行监测袁了解桩顶位移及沉降变化情况遥渊3冤宏观地质调查法在变化明显地段设固定点袁主要观察滑坡滑塌迹象尧地表变形尧地表水系尧地面及支护结构裂缝发育情况等遥4结论渊1冤湘西某滑坡滑动面已趋于贯通袁结合地形地貌尧工程地质条件和滑坡灾害体特征袁对其渊下转第169页冤截水沟设计流速计算表设计流量Q0.485水力坡降i0.20边坡系数m0.250计算水深h0.328计算底宽b0.512过水断面A0.195设计流速v5.911n0.5追设计降雨强度S90汇水面积F渊F臆3冤0.0388Science&TechnologyVision科技视界183Science&TechnologyVision科技视界PKPM-SATWE计算结果显示院渊1冤结构周期尧最大层间位移角等重点参数均满足现行抗震规范要求曰渊2冤底层与第二层袁近半数梁柱节点出项节点域剪压比超限袁这是因为原结构设计采用C20混凝土袁加上节点抗剪钢筋布置不足袁导致在现行抗震设防验算体系下出现节点抗剪不足遥此外袁虽然在顶层增加了一层袁但是底层柱子仍旧没有出现轴压比超限的现象袁表明原结构设计图纸在柱子设计上留有较大的余量遥渊3冤对比原结构施工图与新建模型输出的计算结果袁显示底层大部分柱子纵筋尧加密区箍筋配置不足曰底部三层中袁部分主梁出现靠节点部位负筋配置不足袁个别主梁两端箍筋加密区配筋不足遥以上均需要做进一步加固处理遥1.3结构加固分析计算与设计本阶段采用混凝土结构加固JDJG模块进行加固分析遥针对上述SATWE分析结果显示节点域剪压比超限的情况袁在模型中添加若干剪力墙袁主要集中在四周对称位置和卫生间等位置袁用于分担框架地震剪力作用袁此时结构形式变为框剪结构袁如图1所示遥针对底层大部分柱子纵筋尧加密区箍筋配置不足袁已有梁存在问题主要底部三层袁部分主梁出现靠节点部位负筋配置不足袁个别两端箍筋加密区配筋不足的情况袁考虑采用外包角钢加固的方法袁通过在主梁尧柱子四角粘贴角钢袁并配套缀板与角钢焊接袁在靠近节点部位将缀板替换为更宽的加强箍板与角钢焊接遥构造上来讲院外包角钢的厚度不应小于5mm袁角钢的边长袁对梁不应小于50mm袁对柱不应小于75mm遥现对底部两层现有柱子全数采用外贴角钢加固渊角钢型号L80伊5冤袁对3尧4层部分实际配筋与新建模型差别较大的柱子采用L75伊5进行加固曰对需要加固的梁采用角钢型号L75伊5袁并设置上部扁钢与对穿螺栓连接袁加固局部如图1遥在模型中输入原结构施工图配筋袁并对需要加固的梁尧柱子增加外包角钢选项袁采用JDJG加固模块进行分析袁计算结果显示院渊1冤新加角钢能有效改善柱轴压比袁柱子轴压比减小曰渊2冤节点域剪压比超限全数改善曰渊3冤柱子尧梁存在的纵筋尧箍筋计算值小于原结构施工图配筋数值袁能满足当前使用遥对于结构的预制板的分析院查询原结构施工总说明袁可知其采用叶预应力混凝土多孔板图集曳渊G212冤中指定预制板类型袁同时原设计荷载参照叶工业与民用建筑结构荷载规范曳渊TJ9-1974冤选取荷载院原使用功能为教室时楼面均布活载取为200kg/m2袁与当前足现阶段使用袁故可不予以加固遥荷载规范中办公楼楼面均布活载2KN/m2一致袁能满2结论对既有钢筋混凝土建筑进行结构加固设计一般需要考虑原结构设计参照的标准尧规范与现行的区别遥由于早期建筑采用强度更低的材料袁且参照的标准规范要求较低袁对其进行抗震鉴定与加固分析时常出现以下问题院渊1冤结构抗震设防不满当前规范要求袁如底层柱轴压比超限尧结构层间位移超限尧梁柱节点域剪压比超限等曰渊2冤主体结构受力钢筋配置不足袁如梁柱纵筋尧箍筋加密区配筋不足曰渊3冤抗震构造措施不满足要求的情况袁如最小配箍率尧最小箍筋直径尧保护层厚度等遥针对以上问题通过相应的抗震性能设计袁如新增剪力墙袁同时结合叶混凝土结构加固设计规范曳选择合理的加固措施袁再结合加固软件分析计算袁可以较好的完成加固设计任务遥揖参考文献铱咱员暂中华人民共和国行业标准援混凝土结构加固设计规范渊GB50367-2013冤[S]援北京院中国建筑工业出版社袁2013援2009冤[S]援北京院中国建筑工业出版社袁2009援咱圆暂中华人民共和国行业标准援建筑抗震鉴定标准渊GB50023-咱猿暂中华人民共和国行业标准援建筑抗震设计规范渊GB50011-2010冤[S]援北京院中国建筑工业出版社袁2010援图1局部增加剪力墙并对梁柱采用外包型钢加固方法渊上接第183页冤采用野裂缝填埋+截排水沟+抗滑桩+锚索+监测工程冶的综合防治措施遥渊2冤采用折线滑动破坏模式袁运用极限平衡原理袁计算拟设抗滑桩位置的滑坡推力最大为916.67kN/m遥渊3冤抗滑桩顶部设置一排预应力锚索袁能够有效的控制桩顶位移为14mm遥渊4冤采用裂缝填埋尧截排水沟和监测工程的辅助治理措施袁可以进一步提高滑坡的稳定性袁监测滑坡的变形袁保证施工安全以及坡体下部居民的生命财产安全遥揖参考文献铱咱1暂铁道部第二勘测设计院.抗滑桩设计与计算[M].北京:中国铁道出版社,1983.1-2.咱2暂志.预应力锚索抗滑桩计算理论及试验研究[D].湖南大学,2009.咱3暂左文贵,屈旭光.张家界龙潭桥铁路段滑坡稳定性分析及治理设计[J].土工基础,2016,30(01):9-12.咱4暂GB/T32846-2016,滑坡防治工程勘查规范[S].咱5暂GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].咱6暂GB18306-2015,中国地震动参数区划图[S].咱7暂DZ/T0219-2006,滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].咱8暂JGJ8-2016,建筑变形测量规范[S].Science&TechnologyVision科技视界169
