碎石桩在滑坡治理工程中的应用分析

碎石桩在滑坡治理工程中的应用分析

【摘 要】碎石桩治理滑坡一方面可以提高土体抗剪强度，另一方面也有利于滑坡体的排水，对更好的达到治理滑坡的目的具有十分积极的意义。 本文结合基于 Priebe复合地基理论，对云南华电镇雄电厂滑坡治理工程中碎石桩的应用，验算了治理后滑坡的稳定性。 其滑坡稳定性在治理后得到显著提高，变形、裂缝均在设计控制范围内，对于今后碎石桩治理滑坡提供了较高的借鉴意义。

【关键词】滑坡治理；碎石桩； Priebe 复合地基理论

引 文

采用碎石桩进行滑坡治理就是将碎石桩复合地基当作一个整体，通过增加地基土的抗剪强度指标来达到加固滑坡的目的 。 笔者结合云南华电镇雄电厂东侧滑坡碎石桩治理工程，分析碎石桩的加固机理，评价碎石桩加固处理后边坡的稳定性。 滑坡治理工程于 2010 年完工，治理后的边坡稳定性较好，未发现有较大的变形，处理效果明显。

1 碎石桩加固作用机理

采用碎石桩加固滑坡主要是针对地下水位较高的土质滑坡，其作用机理一方面是通过碎石桩体自身抗剪强度和地基土抗剪强度共同承担荷载，增大抗滑力（见图 1 ）；另一方面碎石本身可以作为滑坡体的排水通道，减少滑坡体的孔隙水压力，减小下滑力。

图1 碎石桩复合地基圆弧稳定分析法

在进行稳定性评价时，需要知道碎石桩复合土体的抗剪强度，即复合抗剪强度。 目前对于非刚性体复合地基稳定性的分析，常用的方法是 Aboshi 方法和 Priebe方法 。 Aboshi 方法和 Priebe 方法的实质都是先假定桩土应力比，再求复合土体的抗剪强度指标，然后将其视作均质土或成层土，利用常规的稳定分析方法，即极限平衡分析方法计算边坡稳定安全系数。

参照 DZ/T 0219 — 2006 《滑坡防治工程设计与施工技术规范》 ，云南华电镇雄电厂东侧滑坡治理采用Priebe 方法确定复合抗剪强度。

tanφ sp =mμptanφ p + （ 1-mμ p ） tanφ s ；（ 1 ）

c sp = （ 1-mμ p ） c s ； （ 2 ）

μ p =n/[1+m （ n-1 ） ] 。（ 3 ）

式中： φ sp 为复合土体的等效内摩擦角，（°）； φp为桩体材料的内摩擦角，

（°）； φs为桩间土体的内摩擦角，（°）；c sp为复合土体的等效黏聚力，kPa；cs为桩间土体的黏聚力，kPa； μp为应力集中系数；n为桩土应力比，无实测资料时取 2～4； m 为面积置换率。

2 工程实际应用

2.1 滑坡概况

华电镇雄电厂东侧滑坡坡高 35～40 m ，坡度在35 °～60 ° 之间。由于废弃煤洞坍塌及河流洪水冲刷侵蚀等地质作用，致使坡体失稳而形成蠕滑群，该蠕滑群由 3～4 组小型阶梯式蠕滑体组成，总的蠕滑群宽60～70 m ，坡体表层土体可见宽 5～20 mm 、长 3～15 m不等的裂缝。

2.2 滑坡地质概况

边坡上部主要为第四纪松散堆积体，下部由基岩组成，上软下硬，属基座式坡体结构。 因坡脚白鸟河床基岩出露，可能产生的变形破坏类型是上部第四纪松散堆积层内产生的浅表层类似圆弧形滑动，或产生深层滑动剪出口沿河床底基岩面剪出。

滑坡中部一带出露有串珠状的沼泽泉，常年渗水不断，地下水埋深 2.00～3.00 m 。滑坡体各土层岩土参数见表 1 。

表1 岩土参数建议值

岩土名称 重力密度

/（kN/m?）

抗剪强度 压缩模量

E/MPa 地基承载力特征值

f/kPa

粘聚力（C/kPa） 内摩擦角φ

黏土②1（硬塑）

18 35 13 6 170

黏土②2（硬塑）

18 30 11 4.5 140

黏土②3（硬塑）

17 25 7 2.5 80

含角砾粉质黏土②6

18.5 18 18 9 220

碎石②7

19 23 12 260

块石②8（破洪积型）

19.5 25 13 280

碎石③2（残积型）

19 23 12 280

砂岩④2

21 25 25 400

2.3 滑坡稳定性分析

边坡采用振冲碎石桩处理，进场公路路基下30m范围和边坡中部15m范围采用桩距1.5m、桩径1.0m，其他地段采用桩距3.0m、桩径1.0m，坡脚采用2.00m高碾压堆石压脚.

碎石桩强度参数为c=4 kPa，φ=35°，按公式（1）计算出复合地基强度φsp为25 °，csp 为4 kPa 。采用Bishop法、Janbu 修正法、Spencer法及M-P法，计算所得安全系数见表2 。

表2 碎石桩处理后滑坡稳定性计算结果

工况 Bishop法 Janbu修正法 Spencer法 M-P法 平均值 允许值

持久状况 1.327 1.287 1.364 1.368 1.337 1.30-1.25

短暂状况 1.327 1.287 1.364 1.368 1.337 1.25-1.15

地震状况 1.136 1.095 1.186 1.173 1.148 1.10-1.05

通过以上计算结果分析可知，碎石桩处理后滑坡稳定性满足 DZ/T 0219 — 2006 《滑坡防治工程设计与施工技术规范》的要求，表明该方案技术可行。该滑坡治理工程已完工 4 年多，位移、裂缝均在设计控制范围内，说明该方案科学合理、技术可行。

3 结语

碎石桩在滑坡治理中应用较少，在下滑力较大的情况下，较为普遍的做法是采用抗滑桩以及锚索抗滑桩等支护形式。 云南华电镇雄电厂东侧滑坡采用碎石桩治理弥补了抗滑桩费用较高的缺点，同时解决了抗滑桩对嵌固端要求较高的局限，该设计理念对类似工程具有指导和借鉴意义。

参考文献：

[1]蒋鹏飞，黄谋钊，陈昌富，等.碎石桩复合地基上路堤边坡稳定性分析混合遗传算法[J].湖南交通科技，2002（4）.

[2]Ambily A P ，Ph D，Gandhi S R. Behavior of stone columns basedon experimental and FEM analysis[J]. Journal of Geotechnicaland Geoenvir onmental Engineering，2007（4）.