滑坡處治中的工程布置原則
下面對工程實踐中主要三種欠合理工程布置形式案例。
案例一:如圖1,某老滑坡主軸長150m,滑體平均厚度約15m,技術人員在坡腳設置2.4×3.6×33m的錨索抗滑樁(2孔錨索)進行支擋后,在沿滑坡的整個坡面上間隔布置了33排長24~35m錨索和32排長12~24m的錨桿工程,共同與坡腳錨索抗滑樁對滑坡進行支擋。
圖1 某滑坡處治工程地質斷面圖
案例二:如圖2,某工程預加固順層滑坡主軸長約112m,潛在滑體平均厚度約14.5m,技術人員在坡腳設置2×3×31.5m的多點錨固抗滑樁,并在長約20m的懸臂段上半部分設置2排長24~26m錨索、下半部分設置了2排長16~21m的錨桿,共同與抗滑樁對滑坡進行支擋。
圖2 某滑坡處治工程地質斷面圖
案例三:如圖3,某滑坡主軸長約440m,滑體平均厚度約12m。由于滑坡復活造成半坡既有錨索樁失效,導致滑坡在公路部位附近剪出,而老滑坡剪出口附近的既有錨索樁完好。技術人員在公路內側坡腳設置3排Φ168鋼管樁長24m,繼而在距坡腳約20m、112m、250m的坡面上設置了2~4排長37~50m的錨索,共同與坡腳的鋼管樁對滑坡進行應急處治。
圖3 某滑坡處治工程地質斷面圖
從以上三個案例可以看出滑坡處治時采用多類型、不同位置的工程支擋。但這種工程布置對于滑坡處治來說是欠合理的,輕則造成工程造價大幅攀升,重則造成工程處治存在巨大的安全隱患。這是因為:
1、在一個位置、采用一種工程措施時,只需考慮這種工程措施的單項發揮系數。而在滑坡的不同位置、采用多種形式布置的工程措施時,應考慮到它們之間的相互關聯關系,是否可以確保每項工程均可有100%的發揮系數。畢竟支擋加固工程的作用力不是P=Σpi 式的簡單疊加。因為不同的工程措施具有不同的工程特征,不同的巖土體具有不同的工程性質,不同位置的工程措施具有不同的工程效用。
這種工程布置如同“木桶效應”,工程的布置要考慮到各個工程措施發揮的功效,否則只要存在一個短板,就可能造成“木桶”無法盛裝更多的水。
2、滑坡處治工程應盡量采用“主動+主動,被動+被動”的原則,防止“主動+被動”工程共同對同一單元的滑坡進行處治時不能協調工作的問題,避免剛度差異較大的工程間隔疊加布置時受力不均衡的問題。避免理論上計算時進行簡單的錨固或支擋力度疊加,但在工程實際上卻是被動剛性受力后破壞,將力量傳遞給其它主動柔性工程造成破壞的“多米諾骨牌效應”式的漸進各個擊破式破壞。
沿滑坡主軸方向布置的工程如同“串聯”電路,一旦一個部位破壞,就可能造成整個整治工程系統的崩潰。
3、滑坡工程的布置與高邊坡“固腳強腰”的布置原則是有本質區別的,不可混用。只要能確保滑坡不會出現“越頂”問題,一般情況下就宜盡量將工程布置于滑坡的抗滑段,且工程應盡量“緊湊”而形成合力,避免分散布置造成力量分散而被“敵人”各個擊破。
這樣做的好處是滑坡前緣往往滑面相對比較準確,可以有效利用滑坡的抗滑段有效減小工程規模。避免了滑坡偏差對半坡工程帶來的不確定性。且滑坡前緣往往施工比較方便,避免了在山坡上轉運工程造成的工程不便性。
反過來說,工程沿坡面大量布置時,很難確保該部位的工程精確的平衡該部位的滑坡下滑力,要么造成工程布置過大而經濟性較差,要么造成工程偏小而給前部的工程帶來很大的壓力。且在半山坡上施工,往往造成工程的可實施性大幅降低,施工難度加大。畢竟拉長后勤供應線是不利于戰役進行的。
綜上:
案例一所示的工程,宜在合理計算滑坡下滑力的基礎上,優化坡面大范圍布置的錨索和錨桿工程,在加大抗滑樁上的錨索設置(樁身上設置4孔錨索,這樣也可有效減小抗滑樁的長度、截面、配筋等,提高工程的經濟性指標),樁后后部緊鄰的一小段坡面上設置錨索工程,共同與坡腳的錨索抗滑樁形成“主動+主動”的協調受力工程。
案例二所示的工程,宜將樁身的錨桿調整為錨索,從而形成有效的錨索抗滑樁工程實現對滑坡的治理。
案例三所示的工程。如果多年前的雙排樁支擋工程在滑坡下部的公路附近設置為具有聯系梁,能夠協調受力雙排錨索樁,就可能不會出現這次老滑坡剪壞半坡既有錨索樁而導致滑坡復活的情況發生。
而本次應急工程的設置,也宜進行必要的優化,即在維持原搶險錨索數量和拉力不變的基礎上,在坡腳微型樁頂的聯系梁上設置錨索,形成錨索式微型樁,并將半坡上的兩排錨索工程調整至坡腳錨索部位,共同與錨索式微型樁共同支擋滑坡的下滑力,且錨索長度大幅減小,工程施工方便,可快速實現工程應急。
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