三峡库区新房子滑坡锚拉抗滑桩防治工程设计.pdf

维普资讯 水文地 质工程地质 2 0 0 6年第 1 期 于 1 5 。 ； 中部滑面平直 ， 滑面倾角 9～1 0 。 ； 前缘滑面为剪 出口地段 ， 滑面倾 角稍 陡， 呈波状 起伏 ， 滑 面倾 角约 l 0 o 。基岩顶面 多见擦痕 ， 方向约 3 1 0 。 ， 基本代表滑体 主滑方向。部分竖井揭露 ， 在滑移面上部土体中有次 级滑面， 倾角 l 0～ 2 0 。 ， 其块石问见镜面及擦痕 ， 指示方 向的一致性差。表 明古滑体形成之后， 存在着后期 剪 切 变形破 坏作用 。 3 基岩 基岩主要为侏罗系上统蓬莱组一段 、 二段 LP 、 LP 地层。LP 由褐红色粉砂岩夹 紫红色 泥岩构成 ， 局部见有灰褐色细粒长石石英砂岩透镜体 。 J 1 P ‘ 为紫灰色细粒长石石英砂岩 ， 夹褐红色粉砂岩与 紫红色泥岩 ， 长石石英砂岩分布于滑坡后壁 ， 地貌上砂 岩形成陡坎 、 陡崖， 分 布于后坡。岩层倾 向河边 偏下 游 ， 为顺向坡 ， 岩层倾 角 61 0 。 。 2 ． 2 滑体变形特征 楠竹滑坡近期出现变形破坏裂缝集中表现在滑体 的下游一侧 ， 即楠竹小学一楠竹乡卫生院一带 ， 这些变 形部位都集 中于 1 7 0～1 8 0 m高程线上。如果这 部分 滑体失稳， 楠竹小学 、 楠竹 中学及行政单位都将被破坏 贻尽。其南侧庙湾一带 ， 在江水掏蚀作用下 ， 房屋 、 地 面出现剪切缝 、 拉裂缝 ， 地面拉裂缝长 5～2 0 m， 缝 宽 1 ～ 3 e m， 最 大缝 宽达 5 e m 。剪切缝 多发生在 房屋墙体 上 ， 缝长约 3 m， 缝宽 0 ． 5～2 c m， 最大达 4 c m。滑体 巾的 水泥电杆发生约 6 0 。 倾斜 。 2 ． 3 滑坡影响因素分析 滑体受人类活动影响轻微 ， 滑体变形破坏的主要 诱发因素是水的作用。 1 降雨 降雨是影响楠竹 滑坡变形的重要因 素之⋯。如滑体南侧变形就是 1 9 9 2年 、 1 9 9 3年雨季变 形活动的结果 。1 9 9 3年的 雨季 尚使该变形体 出现拉 裂缝， 滑体后缘小龙井处发生的砂岩陡崖崩滑 ， 楠竹小 学附近地面及房屋的变形均是雨季发生 、 发展的。降 雨渗入滑体 ， 增 大孑 L 隙水压 力， 滑带力 学强度 指标降 低 ， 影响了滑坡的稳定性 。 2 洪水的浸泡和掏蚀 滑坡体北侧 即楠竹小 学一楠竹卫生院沿线发生变形 ， 其变形缝 以拉张裂隙 为主， 缝 宽多小 于 1 e m。1 9 9 8年洪 水期 间， 水位 涨 1 5 0 m附近 ， 且浸泡时间近 1 个 月， 滑体前缘受洪水浸 泡 ， 滑带土体软化 ， 力学指标降低 ， 加之江水 的掏蚀作 用， 使滑体的变形破坏增大 。 3 三峡库水位的影响 长江三峡水库蓄水 以 后 ， 水库运行水位在 1 4 5～1 7 5 m之间周期性变动 ， 其高 水位位于 1 2月份至次年的 3月份。滑体的浸泡时间 3 ～ 4个月， 水位 1 7 5 m以下滑体土将 完全饱水 ， 岩土体 的力学指标会大大降低， 然后在库水 回落形成 的动水 压力作用下 ， 滑体极可能整体复活滑入水库中。 3 滑坡稳定性 分析计 算 3 ． 1 计算参数 通过现场试验和室内土工试验结果， 获取的计算 参数如表 1 、 表 2 、 表 3所示。 表 1 新房 子滑坡 现场试验 参数统计表 Ta b l e 1 Fa c t or s o f t he Xi n f a n g z i l a n ds l i de i n - s i t u t e s t 大重度 斌验 大剪试验 天然重度 k N ／ m 2 饱和重度 k N ／ m C k P a 。 表 2 Tab l e 2 新房 子滑坡有效应力抗剪强度参数建议值 Su gg e s t e d e ffi c i e n t s t r e s s s h e a r i ng s t r e n g t h o f Xi n f a n gz i l a n d s li de 表 3 新房子 滑坡岩石 力学参 数建议值 Ta bl e 3 S ug g e s t e d r o ck me c ha n i c a l pa r a me t e r s o f Xi n f an g z i l a nd s l i d e 岩石 名称 抗压 强度 MP a 抗剪强度 天然 饱 和c M I ， a ≠ 。 变形模量 弹性模量泊 松比 G P a G P a 3 ． 2 计算结果 经综 合分析滑坡滑体 、 滑床岩土体特征及其各种 荷载情况 ， 尤其是三峡水库正常运营期 间的荷载情况 ， 按下列 4种工况条件计算滑坡稳定性系数 工况 1 白重 天然 状 态 工况 2 自重 暴雨 工况 3 自重 暴雨 库水位 1 7 5 m 工况 4 自重 暴雨 库水位骤降 1 7 5～1 5 6 m 采用 B i s h o p 法 、 传递 系数法分别对滑坡稳定性进 行计算 ， 计算剖面位置如图 2 ， 计算结果如表 4 、 表 5 。 计算结果表 明， 滑坡在天然状态下处于暂时稳定 状态 ； 在饱水时滑坡体处于临界平衡状态， 局部处于蠕 滑状态 ； 当库水位从 1 7 5 m骤降至 1 5 6 m时 ， 滑坡处于 ∽ 舢 汕 维普资讯 2 0 0 6年第 1 期 水文地质工程地质 临界状态。在三峡水库蓄水后， 变形的楠竹场部分被 淹， 如不进行治理 ， 将 继续产生滑移变形， 直至破坏。 图 2 新房子滑坡计算剖面图 F ． 2 Ca l c ul a tio n s e c t i on o f Xi nf an g z i L nd s lid e 表 4 新房 子滑坡稳定 系数 Ta bl e 4 St ab l e c o e f fic i e n t o f Xi n f a n g z i l an d s l i d e 剖面编号工况 毕氏法 条分法 l 剖面编号 _T况 毕氏法 条分法 工况 l T况 2 3一 T况 3 丁况 4 况 1 1 l_ 1 1 ， T况 2 工 况 3 11 1 r 工 况 4 工况 l 工 况 2 1 51 f 况 3 工 况 4 工 况 1 工 况 2 工 况 3 工 况 4 表 5新房子滑坡 拟支挡与加固部 位剩余下滑力 工况 4条件下 计算结果 Ta bl e 5 Ca l c u l a t e d r e s i du a l s l i de f o r c e of r e i n f o r c e me n t p ar t o f Xi nf a n g z i l a n d s l i d e 支挡部位 剖面编号滑体位置 条块编 号地 面标高 滑面深度 剩余下滑 力 m m k N ／ m 中部 2 3 1 7 3 ． 8 巾部 2 0 1 7 5 8 1 中部 2 1 l 7 5 ． 0 巾部 1 6 1 7 6 ． 2 0 中 部8 l 7 6． 1 0 1 O． 2 0 1 2． 7 0 1 1 3 O l 3． 5 0 1 3． 4 0 1 2 1 ． 3 6 0 O 2 7 3． 3 7 0 庙湾大部分被淹， 也将 继续产生变形。若考虑滑坡前 缘库岸经受长期再造部分坍 岸后 ， 滑坡体的稳定性更 差 ， 滑坡体前缘和前部 将发生滑移。现在稳定相对较 好 ， 尚未发生变形的南段和未变形 的滑坡堆积体在库 水作用下 ， 将会产生局 部失稳 ， 受北段 、 南段的牵拉作 用 ， 中段也可能失稳 ， 从而导致楠竹新房子滑坡堆积体 的整体失稳。 根据上述计算分 析结果， 新房子滑坡体采用地表 排水 、 锚拉抗滑桩和削坡护 面工程方案。滑坡 治理方 案的确定主要从工程造价、 场地综合治理 、 施工条件、 技术条件等几方面进行综合 比较。该滑坡的治理方案 最终采用以地表排水 、 锚拉式抗滑桩和削坡 护面工程 相结合的治理方案。 4 滑坡锚拉抗滑桩设计 在楠竹新房 子滑坡北部 中前部的 1 7 5水 位线附 近， 选择滑坡推力小、 厚度薄 、 不发生滑坡体越顶的地 段 ， 垂直主滑方向布置抗滑挖孔桩排 锚杆锚固布置剖 面图如图 3 ， 支挡位置为 1 7 5 m水位线附近。抗滑桩 采用方桩， 截面尺寸为 A型桩 1 0 0 01 2 0 0 m m， B型桩 1 2 0 01 5 0 0 ra m； 桩 的计 算 宽度 A型桩 2 m， B型 桩 2 ． 2 m； 桩截面惯性矩 A型桩 0 ． 1 4 4 ， B型桩 0 ． 3 3 8 r n 4 桩 的抗 弯刚度 A型桩 0 ． 4 0 31 0 k N ， B型 桩 0 ． 9 4 7 x 1 0 ’ k N m ； 桩的弹性模 量为 2 ． 81 0 k P a 采用 C ， 混 凝 土 ； 粉 砂 岩 、 泥 岩 地基 系数 K1 5 0 0 0 0 k N ／ m ； 砂 岩 地基系数 K 2 0 0 0 0 0 k N ／ m 3 ； 桩芯砼为 c 钢筋砼， 钢筋 为 Ⅱ级 ， 桩的中心距为 6 m。共布设 8 0根 ， 其 中 A型桩 6 7根 ， 嵌 入 中等风 化 岩 层 3 m； B型桩 l 3根 ， 嵌 入 中等 风化岩 层 4 m 。 f 砌块石护坡 3 0 c m A 3 型抗滑桩 2 6 图 3 锚杆锚 固布置剖面图 Fi g． 3 S e c t i o n s ho wi ng l o c a tio n s o f an c h o r s 4 ． 1 锚拉桩桩 身内力 为简化计算 ， 桩与其周 围土体 摩阻力 包 括粘聚 力 略去不计 ， 桩底地层反 力 竖向力对桩身 内力影响 很小， 亦略去不计。滑动面以上对桩 的作用 力按外力 考虑。由于该滑坡为牵引式滑坡， 桩前土体不稳定， 可 能滑走 ， 计算时考虑滑坡推力和主动上压力的作用 取 两者之大值参与计算 ，滑坡推力按矩形分布 ， 滑面以 上按悬臂梁计算， 以下按弹性地基梁计算。 抗滑桩受荷段桩 身内力根据滑坡推 力和阻力计 傩一 ∞ ％一 吣 加 兮 1 1一；Oi 1 凹 一 ∞ ∞ 一 m ∞ 1 1一 ；n u i 1 “ 博一 拍 “～ s { 一 ∞ 一 ∞ 2 3 4 况况况况 工T工工 6 6 3 4 5 6 7 一 一 一 一 一 3 4 5 6 7 维普资讯 水文地质工程地质 2 0 0 6年第 1 期 算 ， 嵌固段桩身内力根据滑面处 的弯矩和剪力按地基 弹性的抗力地基系数 K 概念计算 ， 简化式 为⋯ K m YY 1 式 中 m地基系数随深度变化的比例系数 ； n 采 用 K 法计 算 ， 地 基 系数 为 常数 K， 即 0。 y 嵌 固段距滑带深度 m ； Y o 与岩土类别有关的常数 m 。 根据滑床岩土体结构及强度， 视抗滑桩嵌 固段桩 底支承为铰支承处理。 抗滑桩的稳定性与嵌固段长度 、 桩间距 、 桩截面宽 度以及滑床岩土体 强度有关 ， 采用 围岩容许侧压力公 式进 行判定 ⋯ d ≤ l0 I X R 2 式中 O “ m a x 嵌固段围岩最大侧 向压力值 k P a ； l0 ， 折减系数 ， 取决于岩土体裂 隙、 风化 及软 化程度 、 沿水平方向的差异性等 ， 取 0 ． 3 ； R 岩石单轴抗压极限强度 k P a 。 桩身内力计算结果见表 6 。 表 6 桩 内力计算成 果表 Ta bl e 6 Ca l c u l at e d i n t e r n al f o r c e s o f p e g s l I 2 0． 7 5 1 5 7 9 ． 3 8 l 5 4 1 ． 7 9 l 2 3 0 ． 6 5 l 0 2 6 8 l 4 3 1 ． 8 8 l 5 4 8 ． 2 8 l 1 6 2． 9 3 粉砂岩4 2 3 0 粉砂 岩4 2 3 0 粉砂岩4 2 3 0 粉砂 岩4 2 3 0 粉砂岩4 2 3 0 泥 岩 3 8 2 0 粉砂 岩4 2 3 0 粉砂 岩4 2 3 0 抗滑桩纵 向堂拉 钢筋 配置数 量 根据 矩 图分段 确 定 ， 其截面积按如下公式计算 丽 S I M 3 或 A 4 且要求满足条件 ≤ 。 相对界 限受 压区高度 系数 色 0 ． 5 6 6 。a 、 、 y 等计算系数由下式给定 一 ㈥ l一 ， y 1 ／ 1 -a s 6 式 中 A 纵向受拉钢筋截面面积 m m ； 抗滑桩设计弯矩 N m i l 1 ； 受拉钢筋抗拉强度设计值 N ／ m r n 2 ； 砼弯曲抗压强度设计值 N ／ m m 2 ； 抗滑桩截面有效高度 mm ； 6 抗滑桩截面宽度 m m ； K ． 抗滑桩受弯强度设计安全系数 ， 取 1 ． 2 。 箍筋的配置按如下公式计算 V c s0 ． 0 7 f b h 。1 ． A c s v ．h 。 7 且要求满足条件 0 ． 2 5 f b h 。≥ K 2 V 8 式中 抗滑桩设计剪力 N ； 抗滑桩 斜截 面上砼 和箍 筋受剪 承载力 N ； 砼轴心抗压设计强度值 N ／ m r n 2 ； 箍筋抗拉设计强度设计值 N ／ m m ， 取值 不 大 于 3 1 0 N ／ m m ； 抗滑桩截面有效高度 m m ； 6 抗滑桩截面宽度 m m ； A 配置在 同一截面内箍筋各 支的全部截面 面 积 m m ； s 沿抗滑桩箍筋间距 m m ； 抗滑桩斜截 面受剪强度设计安 全系数 ， 取 1 ． 3 。 4 ． 2 锚杆锚固力 锚杆所需锚固力按 9 式计算 T g k ／ c o s O 9 式中 Ⅳ 设计锚固力 k N 锚杆 的水平拉力标准值 k N ； 臼 锚杆倾角 o ； y 荷载分项系数 ， 取 1 ． 0 ； 计算结果见表 7 。 锚杆预应力筋的截面面积按锚杆的张拉荷载不超 过钢筋强度标准值 的 0 ． 6 5 倍和下式确定 A ≥ k N 1 0 式中 抗力分项系数 ， 取 2 ． 2 ； Ⅳ 锚杆设计轴向拉力值； 为所用精轧螺纹钢的设计强度 N ／ m m 。 5 7 2 5 6 8 一 ～ ． ～ ～ 一 ～ ● 6 8 勰 拍 砸 l 2 l 3 4 5 6 7 A A B A A A A A 维普资讯 2 0 0 6年第 1 期 水文地质工程地质 表 7 锚 固力计算一览表 Ta b I e 7 Ca l c u l a t e d a n c h o r f o r c e s 桩型 桩号 汁算水平锚固 计算轴向锚固 拟采用锚 固力锚杆类型 力 k N 力 k N k N k N 经计算 ， A型锚杆面积为2 2 4 4 ． 9 0 m m ， 需 4 3 2精轧 螺纹钢 2 ． 7 9根 ， 设计 中采 用 3根； B型锚杆 面积 为 2 6 9 3 ． 8 7 m m ， 需 4 3 2精轧螺纹钢 3 ． 3 5 根 ， 设计中采用4 根 ； C型锚杆 面积为 3 2 9 2 ． 5 2 m m 2 ， 需 4 3 2精 轧螺 纹钢 4 ． 0 9根 ， 没计中采用 4根。 4 ． 3 锚杆内锚固段长度的计算 内锚 固长度不宜大于 4 5 D或 6 ． 5 m， 不应小于 3 m， 可根据理论计算 、 类 比法 、 拉拔试验三种方法综 合确 定 ， 其 中经验类 比方法更为重要。由于内锚 同段的距 离均大于 2 m， 不考虑群锚效应的影响。 1 按锚杆体从胶结体 中拔 出时， 计算锚 固长度 L 单位 I n L ≥ y 0 ， 3 m r d q 1 1 2 按胶结体与锚杆体一起沿孑 L 壁滑移 ， 计算锚固 长度 L 单位 m ≥ Ng l 丌 1 2 式中 。 锚固体与地层粘结系数 ， 取 1 ． 0 ； ￡钢筋与砂浆粘结强度工作系数 ， 取 0 ． 6 ； n 所需精轧螺纹钢根数 ； d 单根精轧螺纹钢的公称直径 取 j I 3 2 ； D 锚固体直径 I、 Ⅱ型锚杆取 1 5 0 m m ； 口 p 浆 与 精 轧 螺 纹 钢 粘 结 强 度 设 计 值 M P a ， 设计中取 I ． 6 8 M P a ； 口 砂浆与岩石的粘结 强度 MP a ， 设计 中取 0． 5 0MP a 。 实际内锚固段将与 三 和 相 比取大值。经计算 得出， A型锚杆 L 2 ． 2 2 m， L 3 ． 1 8 m； B型锚杆经算 得 L 2 ． 6 7 m， L 3 ． 8 2 m； C型锚杆经计算 得 工 2 ． 7 1 m， L 4 ． 6 7 m。为防止锚 固段局部 由节理切割的 岩体承受拉力后而松动， 结合_T程经验． A、 B型锚杆实 际锚 固段长度设计为 5 m， C型锚杆实际锚固段长度设 计为 6 m 表 8 。 表 8 锚杆设计 参数表 Ta b l e 8 De s i g n o f a n c h o r s 5 结语 新房子滑坡已顺利峻工 ， 并经受了三峡水库二期 蓄水位 1 3 9 m的考验 ， 初步证明治理效果良好 。 参 考文献 [1] 中国水文地 质丁程地质勘 查院 ． 长江 ‘ 峡工 程席 区 滑坡防治 工程设讣与施 工技 术规则 试 行 [ z ] ． 北 京 中国水 文地质_ r 程地质 勘杏院 。 2 0 0 0 ． An c h o r i n g ． d r a wi n g a n t i s l i p i l e d e s i g o f Xi n f a n g ‘l a n d s l i d eAn c h o r i n g d r a wi n g a n t i - s l i d e d e s i g n o f Xi n f a n g z i l a n d s l i d e _ i n t h e T h r e e Go r g e s Re s e r v o i r r e g i o n ZHU Z h e n G u a n g x i G e o l o g y B u i l d i n g C o r p o r a t i o n，N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ，C h i n a Ab s t r a c t T hr o u g h t h e s t u d y o n t h e c o mp o s i t i o n，d e f o r mi n g c h a r a c t e ris t i c s ，i n fl u n c e f a c t o r s o f t h e Xi n f a n g z i l a n d s l i d e，w e d r a w t h e c o n c l u s i o n t h a t w a t e r i s t h e c r u c i a l t o t h e s t a b i l i t y o f t h e l a n d s l i d e．T h e n，b a s e d o n t h e s t a b i l i t y a n a l y s i s ，t h e t r e a t me n t s c h e me i s p u t f o r w a r d．He r e，t h e d e s i g n o f a n c h o rin g d r a wi n g a n t i s l i d e p i l e i s e mp h a s i z e d． Ke y wo r d s t h e Th r e e G o r g e s Re s e r v o i r r e g i o n；l a n d s l i d e；t r e a t me n t ； a n c h o rin g d r a w i n g a n t i s l i d e p i l e 编辑 张 明霞 维普资讯