抗滑桩在滑移型库岸治理中的应用

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摘要: 本文在库岸地质条件分析基础上,采用合理的模型计算了库岸稳定性,提出合理的治理方案,并对抗滑桩的稳定性进行定量分析,设计抗滑桩截面尺寸为2.5×3.5m,桩间距为5.5m,桩长18.0m,嵌入中风化基岩8.0m。

关键词: 滑移型;抗滑桩;库岸

1 引言

万州区××库岸为长江干流左岸的临江岸坡,场地原始地貌为低山丘陵,地势西北高东南低,由台地、斜坡、陡坎等微地貌组成。地形前陡、后缓,坡度达25°～45°;最大高差达100余米。库岸全长约150m,局部地段已出现地面开裂、地表下沉等变形迹象,危及岸坡300余人的生命财产安全,对库岸进行治理是必要的。

2 库岸稳定性计算

2.1 库岸地质条件

根据现场勘查报告,库岸土质为:

(1)第四系崩坡积层(Q4col+dl)粉质粘土夹块石土:粉质粘土呈可塑～软塑状态,稍湿～湿润;块碎石含量约20～30%,粒径20～300mm不等,棱角状。厚度约1～21m。

(2)侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)砂质泥岩:紫红色、暗紫色,中厚层状,泥质结构,岩体破碎～较完整,上部1.8～2.0m为强风化,下部中等风化,厚度达数十米。

(3)潜在滑带:为粉质粘土, 含水量大,处于软塑状态,分布于岩土界面处,厚度约3～10cm,具光滑的镜面特征。

2.2 计算模型

根据勘查情况,岩土界面处分布薄层含量较大的粘性土,具镜面特征,属潜在滑面,坡体后缘潜在滑面由搜索确定,根据潜在滑面为折线型,采用极限平衡理论的传递系数法进行计算,其典型计算条分示意图如图1。

2.3 计算采用荷载

万州地区地震基本烈度为VI,不考虑地震力对库岸稳定性的影响,因此库岸稳定性及推力计算选用如下:

① 库岸坡体自重:考虑天然状况及暴雨过后滑体饱水两种情况;

② 库岸坡体上建筑物产生的附加荷载按:建筑物折算荷重=分布长度×4kN/m×建筑物平均层数折算获得。

③ 地下水及三峡库水位变化产生的荷载:地下水产生的荷载主要包括静水压力和动水压力;考虑以下二种情况:1)水库正常蓄水位175m时库岸坡体稳定性计算;2)库水位降落(175m至145m)时的库岸坡体稳定性计算。

2.4 计算参数

计算参数采用表1所示岩土参数,地基比例系数及抗力系数参照了铁路路基设计手册提供的经验数值。

2.5 库岸稳定性及推力计算

①计算工况:涉水工程的四种工况,分成若干个块区(见图2)。

工况1:自重+地表荷载+水库特征水位+20年一遇暴雨(q枯)

工况2:自重+地表荷载+水库特征水位+50年一遇暴雨(q全)

工况3:自重+地表荷载+水库水位从175.0m降至145.0m+N年一遇暴雨(q枯)

工况4:自重+地表荷载+水库水位从162.0m降至145.0m+N年一遇暴雨(q全)

②推力计算采用传递系数法计算

式中 滑坡稳定性系数;

Ψ传递系数。

―第计算条块滑体抗滑力(kN/m);

―第计算条块滑体下滑力(kN/m);

3 治理方案设计

3.1 治理方案选择

由于该库岸土体相对较厚,覆盖层厚6～20m,其破坏方式为滑移型,危害性大。经比选论证,采用抗滑桩+挡土板+浆砌格构护坡+排水措施进行综合治理。

根据抗滑桩设计原则确定设桩位置,经计算典型剖面设桩处的下滑推力分别为1722.7KN/m、2941.95KN/m;水平分力为1717.3KN/m、2920.0KN/m。

3.2 抗滑桩的计算分析

①桩内力计算

桩内力计算采用K法计算,将桩视为一弹性地基梁,由材料力学公式及温克尔假定建立下述微分方程:

式中KH为地基弹性抗力系数。

通过数学求解,得到滑动面以下桩身及地面以上桩的位移:

地面以下桩的位移:

地面以下的弯矩:

地面以下的剪力:

桩顶位移:

最大弯矩位置:

经计算,抗滑桩设计截面尺寸为2.5×3.5m,桩间距为5.5m,桩长18.0m,嵌入中风化基岩8.0m,设计桩38根。

4 结束语

经过两个水文年的监测,目前该库岸防护结构运行良好。以上是笔者工作中实例,有不当和改进之处,敬请同行、专家批评指正。

作者简介:

王少众(1975-),男(汉族),邯郸市金地工程勘察有限责任公司,全国注册岩土工程师,水文地质及工程地质专业,从事岩土工程勘察、设计、岩土治理及施工图审查工作.