灌阳县新圩镇小龙村不稳定斜坡治理工程施工设计

灌阳县新圩镇小龙村不稳定斜坡治理工程施工设计

王旋 李超瑜

广西壮族自治区地质环境监测站 广西南宁 530000

摘 要：笔者结合多年工作经验，以灌阳县新圩镇小龙村不稳定斜坡为案例，深入分析不稳定斜坡治理工程施工设计，希望可以给相关专业人员提供借鉴与参考，促进不稳定斜坡治理水平的提升，杜绝斜坡对周围居民造成安全隐患。

关键词：小龙村；不稳定斜坡；治理工程；施工设计

前 言

灌阳县新圩镇小龙村不稳定斜坡位于灌阳县小龙村黄光辉房屋屋背的山体斜坡上，地理位置：东经111°06′02″，北纬25°33′16″，坐标：X=2827477，Y=37510054，具体见交通位置图1。

图1 交通位置图

根据现场调查斜坡后缘未见明显的裂缝，但斜坡坡脚有局部崩塌，因此推断其为不稳定斜坡。不稳定斜坡地形较顺直，坡度58°～70°，主滑（崩）方向190°。不稳定斜坡后缘标高391m，前缘标高377m，相对高差高14m，顺坡长19m。不稳定斜坡横宽50m，面积约950m²，土体厚度7～9m，体积约0.76×104m³，为小型不稳定斜坡。

1地质环境条件

1.1地形地貌

不稳定斜坡所在区域处于构造～溶蚀溶丘洼地地貌区，地貌类型单一，地形复杂。丘顶标高一般300～750m，溶丘多呈浑圆状。不稳定斜坡所在山体山顶标高406m，山脚标高336m，相对高差70m，自然坡度35°～50°。不稳定斜坡后缘标高391m，前缘标高377m，相对高差高14m，不稳定斜坡坡度58°～70°。不稳定斜坡所在山体植被较发育，主要为灌木、杂草为主，植被覆盖率约80%。

1.2地层岩性

根据野外调查及不稳定斜坡揭露，治理区范围出露的地层为第四系冲洪积含卵砾石粉质粘土(Q₄^{al+ pl})，下伏基岩为上古生界泥盆系信都组（D₂x）泥质粉砂岩(地质剖面图见图2)，岩性分述如下：

1.2.1 冲洪积含卵砾石粉质粘土 (Q₄^{al+ pl})

冲洪积卵砾石粉粘土 (Q₄^{al+ pl})：分布于不稳定斜坡体表面，全风化，土层厚度7～9m。粘土约占70～85%，灰褐色、黄褐色，光泽反应稍有光泽，摇振无反应，干强度中等，韧性中等，土质分布不均，可塑状。卵砾含量约15～30%不等，磨圆度好，中风化。母岩主要成分以粉砂岩为主，粒径一般2～10cm，局部大者约 15cm，分布不均。

1.2.2 上古生界泥盆系信都组（D₂x）泥质粉砂岩

位于第四系松散堆积层之下，不稳定斜坡坡脚有出露。据坡脚探槽揭露，岩体为全风化粉砂岩，风化层厚度2～3m。岩体呈棕褐色、褐色，原岩结构大部分破坏，矿物成份显著变化，结构面错综凌乱，风化裂隙很发育，为泥质充填，风化程度不均匀，岩体被切割成岩块，岩体破碎，用镐可挖。基岩按岩石坚硬程度划分为软岩，承载力为300KPa。按岩体基本质量等级划分为Ⅴ级。岩层产状153°∠62°。

图2 地质剖面图

1.3地质构造与地震

1.3.1地质构造

治理区位于灌阳复式向斜西南侧约1000m处，该复式向斜北起全州县两河，经境内长渡、新圩、县城、新街，止于黄关镇李官，全长约40km。其轴向总体呈北北东向，局部发生扭曲偏转或被断裂破坏。轴部以石炭系为主，两翼为泥盆系。该向斜形态开阔，岩层产状平缓，有向南西扬起收敛的趋势。受该构造影响，区域岩体节理裂隙发育。

1.3.2新构造运动与地震

灌阳县在漫长的地质发展史上，经历了震旦纪、寒武纪、奥陶纪、志留纪等几次大的地质变革阶段。广西运动后，灌阳由地槽发展时期转为地台发展期，隆起成为江南古陆的一部分。受印支运动的影响，都庞岭一带发生小规模酸性岩浆侵入，并在全县内形成东西向断裂和宽缓的盖层褶皱。燕山运动对境内影响强烈，地层发生大规模的褶皱和断裂，形成以北北东向构造为主体的构造轮廓，同时花岗岩多次沿都有庞岭背斜（大断裂）侵入，形成都庞岭东侧花岗岩侵入体及有关矿床。境内经过中生代强烈构造运动后，地壳运动逐渐平静，在喜马拉雅运动的影响下，地壳有几次小升降，但总体是抬升，并形成多级不同标高的阶地和溶洞，广泛发育坡积、残积及洪积丘陵。

2不稳定斜坡治理工程施工设计

2.1混凝土护坡墙工程

为防止不稳定斜坡表土崩落在坡脚布设一道混凝土护坡墙。护坡墙采用C25砼浇筑。墙体呈梯形，墙背垂直，下底宽均为1.55m，顶宽0.8m，墙长52m，高3.7m，基础进入完好岩土层中0.7m。布置两排泄水孔，梅花状布置，排距1m，最下排排水孔离地面0.2m，孔径150mm，排水坡度6%；墙后设置W型麦克垫反滤层，墙每10m～20m设一条伸缩缝,缝宽2cm，缝内填塞沥青麻筋等。

2.2锚索格构梁工程

为防止不稳定斜坡继续变形产生滑动形成滑坡，在保证不稳定斜坡威胁对象安全的前提下，考虑加固工程的施工可操作性，根据各剖面剩余下滑力计算结果，采用锚索格构梁进行加固，通过计算需布设两排锚索，简要计算过程如下：

2.2.1部分参数选取

锚索设计部分参数见下表1：

表1 基岩其他参数表

2.2.2单个锚固点锚索（杆）所受拉力设计值计算

根据《地质灾害防治工程设计规范》（DB55029-2004）公式：

公式中：

N_t—单个锚固点锚索（杆）所受拉力设计值（kN）；

φ—滑带土内摩擦角（°）；

E—滑坡剪出口条块的剩余下滑力（KN/m）

la—格构梁结点垂直于滑动方向的间距（m）；

α—滑动面于锚索（杆）相交处，滑动面于水平面夹角（°）；

β—锚索（杆）与水平面夹角（°），宜取11°～30°；

n_s—锚索（杆）沿滑动方向的排数；

K₀—锚索（杆)安全系数。

2.2.3单束预应力锚索设计

（1）预应力锚索孔径及倾角设计

根据工程经验和经济合理性，预应力锚索孔径取130mm，倾角取25°。

（2）根据滑坡岩性及现状、剩余推力值、施工条件，采用预应力锚索承台。预应力锚索采用1×7φ^s钢绞线（钢绞线强度设计值f_py=1320Mpa）；根据实际情况设计锚索锚固力分为400KN。

（3）锚索所需钢筋根数的确定

所需锚索束数采用下列公式计算：

计算锚索材料的总截面积，

A_t1≥ （mm²）

采用预应力锚索采用1×7φ^s直径15.2mm(A_s=139mm²)钢绞线根数n₁：

n₁= = =3.2根

式中： N_t─锚杆轴向拉力设计值，取N_t1=400KN；

n─所需钢绞线根数；

γ₀─滑坡工程重要性系数；

ε₂─锚杆抗拉工作条件系数，永久性锚杆取0.69；

A_s─单根钢筋的面积(mm²)；

f_py─所用钢绞线的设计强度,取f_py =1320N/mm²。

经计算设计锚固力为400KN需要3.2根1×7φ^s直径15.2mm钢绞线，设计中采4根钢绞线。

2.2.4预应力锚索内锚固段长度的计算

本次设计以理论计算为主，结合一些工程实践采用，并建议在实施预应力锚索工程之时，应作抗拔试验，以确定内锚固段的合理长度，校核本次设计。

按锚索与锚固砂浆间计算锚固长度(单位：m)

_{锚固体与周围岩土体之间的锚固长度计算(单位：m)}

式中： ─钢绞线根数；

ε₁─胶结体与地层粘结工作条件系数，永久性取1.00；

ε₃─钢绞线与砂浆粘结强度工作条件系数，永久性取0.60；

─单根钢绞线直径(mm)；

─胶结体直径(mm)，取130mm；

f_b─胶结体与钢绞线粘结强度设计值(KPa)，选取M25，f_b =2100Kpa；

f_rb─胶结体与周围岩土体的粘结强度设计值(KPa)，取强风化泥质粉砂岩f_rb=360kPa。

其余符号同上。实际内锚固段将La1与La2相比取大值。

计算得：锚固力为400KN锚索锚固长度：La1=1.82m, La2=4.71m，取整后锚固段长度需不小于3m，岩石锚杆的锚固段宜采用3～8m，因此本设计取锚固长度5m；第四系揭露厚度7～9m，自由段取最大值9m，则锚索长度取14m。

2.2.5锚固后不稳定斜坡的稳定性验算

本次设计主要是采用锚索锚固力来抵消不稳定斜坡的下滑力，共布设两排锚索，单束锚索锚固力为350KN。稳定验算所取参数与前述不稳定斜坡稳定性计算取值一致，采用岩土理正5.11软件计算，从验算结果看，布设两排锚索后，不稳定斜坡稳定性为稳定。

2.2.6设计结果

根据设计需布设2排锚索，锚索垂直间距为3.0m，水平间距为3.0m，在格构间撒播草籽。设计锚索孔孔径φ130mm，单束锚索设计抗拔力为400KN，锚索长14m，锚固段长6m，锚孔与水平线夹角 (俯角)13°。每束锚索采用4φ15.24mm钢绞线等材料组成，锚索孔内灌注M30水泥砂浆。格构梁尺寸为0.4 m×0.4m，纵向受力筋采用6φ18mm钢筋，箍筋采用双肢Ф8@150，混凝土等级选用C25，格构梁刻槽20cm。

2.3截、排水工程

（1）排水工程布置

暴雨和地表渗水的作用是促使不稳定斜坡发生的主要因素，因此，为了减少降雨对坡面冲刷和下渗对不稳定斜坡稳定性不利影响，必须在不稳定斜坡内外设置完善的地表排水系统，使地表水能够顺畅排出。故在不稳定斜坡坡眉线上方5m外布设一条排水沟。

（2）计算参数的选取

设计暴雨强度重现期为50年，校核暴雨强度重现期为100年，不考虑地震荷载影响。按50年重现期设计，根据灌阳县气象资料，排水工程设计暴雨强度取60mm/h(50年一遇)，校核暴雨强度取80mm/h(100年一遇)，历时为1小时。

（3）计算结果

排水沟设置需能满足场地的地表水排水，且不能出现溢出情况，本次设计先拟定过水断面，之后验算地表水流量及流速是否满足要求。

（4）排水沟设计

TG天沟及J2排水沟采用C25浇筑，外断面尺寸为700×450mm，内断面尺寸300×300mm，壁厚20cm，底厚15cm；在挡土墙墙脚布设一条墙前J1截水沟，J1截水沟采用C25浇筑，内尺寸为300×300mm，壁厚20cm。截水沟和排水沟相衔接并与周边排水系统相衔接、或排入天然冲沟。

结 语

综上所述，不稳定斜坡位于建筑密集区，其变形严重威胁着人民生命财产，其防治工程等级为一级。结合不稳定斜坡工程地质条件及稳定性计算结果，选择抗滑桩、挡土墙和截排水措施综合治理。

参考文献

[1]汪健.实时监测监控系统在不稳定斜坡治理工程中的应用[J].西部资源,2020(03):143-145.

[2]杜应琼,苏程彰,张利.南江县内某潜在不稳定斜坡治理研究[J].长春工程学院学报(自然科学版),2017,18(04):99-103.