八字岭(管道里程286+258)滑坡治理工程施工图设计

1 工程概况

八字岭滑坡位于宜昌市长阳县榔坪镇八字岭，管道里程桩号286+258。距榔坪镇和野三关镇均约30km，老318国道路边，有简易公路与318国道相连，交通较为便利。

八字岭滑坡地处低-中山区，相对高差一般在300m以上，地形起伏较大，山体陡峻，河谷及山间沟谷发育，缓坡地段为坡耕田，陡坡地段植被茂盛。区内出露地层主要为志留系中统罗惹坪（S2lr）组泥岩夹泥质灰岩，泥岩和灰岩均为薄层状。

2 八字岭滑坡基本特征

2.1 地形地貌特征

滑坡发育于一斜坡上，斜坡上方为318国道，坡度约40°。滑坡前缘建有一道毛石混凝土挡墙，长约40m，高2.0-5.0m，顶宽1m，滑坡后缘为一排民房，房屋出现裂缝，监测显示其在继续变形，而且部分屋角出现沉陷。斜坡上方为在建的沪蓉西高速公路，斜坡坡体受人类工程活动影响明显，已出现多处陡坎。

2.2 滑坡空间形态及地质结构特征

滑坡发育在由残坡积及强风化破碎基岩构成的松散斜坡中，覆盖层厚度后缘较薄，一般在2～4m，前缘较厚，西侧及北侧见基岩出露。斜坡基岩强风化层厚度很厚，根据钻孔资料显示可达4.0m以上，其结构破碎，岩芯多呈碎块状，直径多5-10cm左右。管道即铺设于斜坡前缘中。

斜坡覆盖层主要由黄褐色碎块石夹土构成，碎块石成分为黄灰色泥质粉砂岩，多为基岩风化产物。覆盖层碎石粒径多为5-10cm，土石比可达2：1。覆盖层下为风化极其强烈的泥岩、泥质粉砂岩。

崩滑现象开始出现于管沟开挖。管道敷设期间由于坡脚开挖，斜坡体上部出现局部变形迹象，随后由于降雨及地震的影响，斜坡出现了多处变形，其局部坡体呈现大规模崩塌、下滑，从而导致斜坡体上民房倒塌、树木斜歪，滑坡后缘民房出现了多条裂缝，缝宽数毫米到十数厘米不等。

简易监测结果显示，其中一些裂缝还在变形之中。滑坡体平面上呈簸箕状。滑坡体滑动方向长约

30m，顺管道方向宽约50m，面积约1200m2，平均厚度厚3m左右，体积近4000m3。滑坡滑动方向约233°。

滑坡体发育在残坡积及强风化的破碎岩层中。由于滑坡体坡度较陡且结构破碎，在降雨等其他因素控制下，滑坡体极有可能产生进一步、大规模崩滑。

钻探未出现滑带，其主要原因是滑坡规模小，滑动距离有限，在以块石、碎块石为主的地层中不易发育良好的滑带，也可能是受钻探的扰动、取样的困难等，使得滑带不易辨识。但根据滑坡结构以及钻孔资料分析，可初步判断滑坡是表层堆积体崩滑。

2.3滑坡岩土物理力学性质

根据岩土现场试验、室内试验及反分析成果，参照有关规范的取值原则及类似工程地质条件滑坡参数取值经验，给出八字岭滑坡岩土参数建议值如表2-1。

表2-1 八字岭滑坡岩土物理力学参数建议值

单轴抗压强度 变形模量 泊松比 容重 承载力标准值 抗剪强度参数 名 称 状 态 MPa GPa r(kN/m3) ?k(kPa) C(kPa) φ(°) 滑体土 天然状态 21.0 14.5 22.5 (碎石土) 饱和状态 10.5 20.5 基岩 饱和状态 20.5 5.19 0.24 26.5 2000 900 35 3 八字岭滑坡稳定性分析

滑坡的形成是与管沟开挖、暴雨、地震等多种因素有关，管道敷设、管沟回填后，在滑坡上侧修筑了一道浆砌石挡墙，高4.5m。5.12汶川地震致使该处斜坡产生多处较大规模变形，局部坡体呈现大规模崩塌、下滑，从而导致斜坡体上一处民房倒塌，另外几间民房出现多处裂缝且裂缝至今还在变形中。由此可见，滑坡处于蠕变变形中，很不稳定，特别是在暴雨或其他不利工况下情况下很容易进一步滑塌。

八字岭滑坡将来可能遇到的不利因素主要是降雨和地震，下面选择3种条件作为稳定性计算的工况：

1）工况1：勘查期条件工况，通常条件，以勘察期间的条件作为计算的工况（勘查期无地下

1

水位线）；

2）工况2：久雨、特大暴雨的条件（设计暴雨）工况，降雨时滑坡坡体完全饱水，岩土物理力学参数可取饱和参数；

3）工况3：设计暴雨工况并考虑地震条件工况。根据《中国地震动参数区划图》（1：400万）【GB18306-2001】，工程干线所在区域地震动峰值加速度区划为0.05g，相当于地震基本烈度Ⅵ度。

通过计算，以上3种工况的稳定系数列于表3-1。结果表明，通常条件下，Fs=1.16，滑坡整体处于临界稳定状态，这与边坡的实际情况基本相符；而在降雨和地震下，Fs=0.912，滑坡处于不稳定状态，极有可能滑动破坏。

表3-1 不同工况下稳定系数

工况 1 2 3 Fs 1.16 0.93 0.912

4 设计原则与依据

4.1治理设计原则

八字岭滑坡防护工程设计应遵循以下原则：

1）充分考虑八字岭滑坡特征，明确治理目标，即保证输气管道的安全； 2）地质体结构与治理工程结构最佳配合，力求工程经济合理； 3）技术可行，施工方便，注意环境效应； 4）支挡与排水工程有机结合。

4.2 设计依据

1）《混凝土结构设计规范》【GB50010－2002】； 2）《建筑地基基础设计规范》【GB50007-2000】； 3）《建筑边坡工程技术规范》【GB50330-2002】； 4）《铁路路基支挡结构设计规范》【TB10025-2001】； 5）《公路路基设计规范》【JTG D30-2004】；

6）《建筑抗震设计规范》【GBJ11－89】；

7）《滑坡防治工程设计与施工技术规范》【DZ/T 0219-2006】；

5 设计参数

1）防治工程等级：

根据《岩土工程勘察规范》【GB50021－2001】工程重要性分级，忠武输气管道属于国家重点工程，万一破坏，将影响附近居民的生命与财产安全，影响湖北、湖南重要城市的供气，后果严重，所以工程重要性等级为一级。相应地质灾害防治安全等级为一级，设计八字岭滑坡安全系数

取1.20。

2）设计参数： 设计参数见表2-1。 3）工况设臵

1）设计工况：滑坡降雨状态，考虑安全系数Ks=1.20；

2）校核工况：久雨、暴雨（50年一遇）状态+地震Ⅵ度烈度，安全系数取1.05。

6 主要治理工程措施

本方案考虑滑坡整体稳定性，同时考虑局部的变形，防治方案为在滑坡中后缘设臵格构锚对滑坡体进行加固；为提高安全性，设臵抗滑桩对管道西南侧原建挡墙进行支挡保护。最后辅以后缘地表排水措施。

6.1剩余推力计算

（1）计算剖面选择

选择滑坡主滑方向的典型剖面，进行推力计算，以此确定支挡结构。 （2）计算方法

采用《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）中推荐的剩余推力传递系数法。 （3）推力计算原则

2

根据《建筑地基基础设计规范》【GB50007-2000】，滑坡推力计算遵循以下原则： ①滑体具有多层滑动面（带）时，应取推力最大的滑动面（带）确定滑坡推力；

②选择平行于滑动方向的具有代表性的剖面进行计算，根据该剖面的推力设计相应的支护结构；

③滑动面为折线形状时，滑坡推力可按传递系数法计算。 （4）计算参数

根据勘察成果建议，计算参数见表2-1。 按工况二，滑坡体饱水状态+1.2安全系数。

6.2截排水沟设计

由于上方高速公路未修建排水措施，上方来水都经过民房后陡坎流入滑坡体，综合考虑当地排水措施，在民房后-近滑坡后缘设臵横向截水沟，长80m，在滑坡两侧设臵排水沟，长120m，接当地冲沟。截排水沟详细布臵及尺寸设臵见附图。

6.3格构锚设计

设计全长粘结型锚杆。 推力计算结果： ① 1-1剖面

选择滑坡沿主滑方向的典型剖面，在工况二下进行推力计算，得第8滑块的剩余推力为238.2KN/m，最后一个滑块的剩余水平推力为191.0 KN/m。滑坡推力设计计算剖面及网格剖分图见图6-1。

图6-1 滑坡推力设计计算剖面及网格剖分图（1-1剖面）

② 2-2 剖面

选择滑坡2-2剖面，在工况二下进行推力计算，得第4滑块的剩余推力为71.0KN/m。滑坡推力设计计算剖面及网格剖分图见图6-2。

图6-2滑坡推力设计计算剖面及网格剖分图（2-2剖面）

3

6.3.1 A、B榀格构锚设计

结合实际情况，锚杆间距取2m〓2m。共设臵5排锚杆，根据1-1剖面计算的剩余推力，可得单根锚杆承受剩余推力为95.28KN。支挡后剩余推力曲线见图6-3。

350300）250m设计工况-暴雨.N+1.2安全系数k（200力校核工况-暴雨+Ⅵ推级地震+1.05安全150系数余格构支挡后剩100500块1块3块5块7块9块11块13

图6-3 支挡后1-1剖面剩余推力曲线

1）锚杆轴向拉力设计值计算

按下式计算抗滑锚杆轴向拉力设计值：

Na??QNak

其中，Na为轴向拉力设计值；?Q为荷载分项系数，取为1.30；Nak为轴向拉力标准值。

轴向拉力标准值Nak按下式计算：

NEakcos?ak?cos?

其中，Eak为单根锚杆所承受的剩余下滑力；?为锚杆倾角，按规定，锚杆与水平面夹角以10～20o为宜，此次设计取20°；?为底滑面倾角，为39°。

经计算，轴向拉力标准值Nak=78.80kN，轴向拉力设计值Na=102.44kN。 2）锚杆钢筋横截面积计算

锚杆钢筋横截面积As需满足以下条件：

A0Nas??? 2fy

其中，?0为边坡工程重要性系数，取1.0；

fy为锚筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值，HRB400钢筋取360Mpa；

?2为钢筋抗拉工作条件系数，永久性锚杆取0.69。

经计算，所需锚杆钢筋最小横截面积As=412.39 mm2，设计HRB400 φ25(As=490.9 mm2)螺纹钢筋。

3）锚杆锚固段长度计算

锚杆锚固长度满足以下两个条件： （1）锚杆钢筋与锚固砂浆的结合破坏：

l?0Naa??3n?dfb

（2）锚杆锚固体与孔壁地层的结合破坏：

lNaka??1?Dfrb

锚杆锚固段长度按上两式进行计算，且取其中大值。同时，岩层锚杆的锚固段长度不应小于

3m，且不宜大于6m和45倍锚固体直径。

以上诸式中各符号意义如下：

Nak—锚杆轴向拉力标准值（kN）；

Na—锚杆轴向拉力设计值（kN），Na=Nak〓1.30； As—锚杆钢筋或预应力钢绞线截面面积（mm2）；

?2—钢筋抗拉工作条件系数，永久性锚0.69；

?0—边坡工程重要性系数；

fy，

fpy—锚筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值（kPa）。

la—锚固段长度（m）；

D—锚固体直径（mm）;

frb—地层与锚固体粘结强度特征值（kPa）；

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