滑坡处治中的工程布置原则
下面对工程实践中主要三种欠合理工程布置形式案例。
案例一:如图1,某老滑坡主轴长150m,滑体平均厚度约15m,技术人员在坡脚设置2.4×3.6×33m的锚索抗滑桩(2孔锚索)进行支挡后,在沿滑坡的整个坡面上间隔布置了33排长24~35m锚索和32排长12~24m的锚杆工程,共同与坡脚锚索抗滑桩对滑坡进行支挡。
图1 某滑坡处治工程地质断面图
案例二:如图2,某工程预加固顺层滑坡主轴长约112m,潜在滑体平均厚度约14.5m,技术人员在坡脚设置2×3×31.5m的多点锚固抗滑桩,并在长约20m的悬臂段上半部分设置2排长24~26m锚索、下半部分设置了2排长16~21m的锚杆,共同与抗滑桩对滑坡进行支挡。
图2 某滑坡处治工程地质断面图
案例三:如图3,某滑坡主轴长约440m,滑体平均厚度约12m。由于滑坡复活造成半坡既有锚索桩失效,导致滑坡在公路部位附近剪出,而老滑坡剪出口附近的既有锚索桩完好。技术人员在公路内侧坡脚设置3排Φ168钢管桩长24m,继而在距坡脚约20m、112m、250m的坡面上设置了2~4排长37~50m的锚索,共同与坡脚的钢管桩对滑坡进行应急处治。
图3 某滑坡处治工程地质断面图
从以上三个案例可以看出滑坡处治时采用多类型、不同位置的工程支挡。但这种工程布置对于滑坡处治来说是欠合理的,轻则造成工程造价大幅攀升,重则造成工程处治存在巨大的安全隐患。这是因为:
1、在一个位置、采用一种工程措施时,只需考虑这种工程措施的单项发挥系数。而在滑坡的不同位置、采用多种形式布置的工程措施时,应考虑到它们之间的相互关联关系,是否可以确保每项工程均可有100%的发挥系数。毕竟支挡加固工程的作用力不是P=Σpi 式的简单叠加。因为不同的工程措施具有不同的工程特征,不同的岩土体具有不同的工程性质,不同位置的工程措施具有不同的工程效用。
这种工程布置如同“木桶效应”,工程的布置要考虑到各个工程措施发挥的功效,否则只要存在一个短板,就可能造成“木桶”无法盛装更多的水。
2、滑坡处治工程应尽量采用“主动+主动,被动+被动”的原则,防止“主动+被动”工程共同对同一单元的滑坡进行处治时不能协调工作的问题,避免刚度差异较大的工程间隔叠加布置时受力不均衡的问题。避免理论上计算时进行简单的锚固或支挡力度叠加,但在工程实际上却是被动刚性受力后破坏,将力量传递给其它主动柔性工程造成破坏的“多米诺骨牌效应”式的渐进各个击破式破坏。
沿滑坡主轴方向布置的工程如同“串联”电路,一旦一个部位破坏,就可能造成整个整治工程系统的崩溃。
3、滑坡工程的布置与高边坡“固脚强腰”的布置原则是有本质区别的,不可混用。只要能确保滑坡不会出现“越顶”问题,一般情况下就宜尽量将工程布置于滑坡的抗滑段,且工程应尽量“紧凑”而形成合力,避免分散布置造成力量分散而被“敌人”各个击破。
这样做的好处是滑坡前缘往往滑面相对比较准确,可以有效利用滑坡的抗滑段有效减小工程规模。避免了滑坡偏差对半坡工程带来的不确定性。且滑坡前缘往往施工比较方便,避免了在山坡上转运工程造成的工程不便性。
反过来说,工程沿坡面大量布置时,很难确保该部位的工程精确的平衡该部位的滑坡下滑力,要么造成工程布置过大而经济性较差,要么造成工程偏小而给前部的工程带来很大的压力。且在半山坡上施工,往往造成工程的可实施性大幅降低,施工难度加大。毕竟拉长后勤供应线是不利于战役进行的。
综上:
案例一所示的工程,宜在合理计算滑坡下滑力的基础上,优化坡面大范围布置的锚索和锚杆工程,在加大抗滑桩上的锚索设置(桩身上设置4孔锚索,这样也可有效减小抗滑桩的长度、截面、配筋等,提高工程的经济性指标),桩后后部紧邻的一小段坡面上设置锚索工程,共同与坡脚的锚索抗滑桩形成“主动+主动”的协调受力工程。
案例二所示的工程,宜将桩身的锚杆调整为锚索,从而形成有效的锚索抗滑桩工程实现对滑坡的治理。
案例三所示的工程。如果多年前的双排桩支挡工程在滑坡下部的公路附近设置为具有联系梁,能够协调受力双排锚索桩,就可能不会出现这次老滑坡剪坏半坡既有锚索桩而导致滑坡复活的情况发生。
而本次应急工程的设置,也宜进行必要的优化,即在维持原抢险锚索数量和拉力不变的基础上,在坡脚微型桩顶的联系梁上设置锚索,形成锚索式微型桩,并将半坡上的两排锚索工程调整至坡脚锚索部位,共同与锚索式微型桩共同支挡滑坡的下滑力,且锚索长度大幅减小,工程施工方便,可快速实现工程应急。