王華俊，許寅年，李俊明

（浙江省工程勘察院，浙江 寧 波 3 15012）

0 引言

浙江上虞—三門（以下簡(jiǎn)稱上三）高速公路是連接浙東南沿海經(jīng)濟(jì)圈與浙中部地區(qū)的重要交通樞紐，2011年10月26日，該高速公路管理處養(yǎng)護(hù)人員發(fā)現(xiàn)樁號(hào)K270+700處邊坡有明顯變形現(xiàn)象，表現(xiàn)特征為后緣出現(xiàn)張拉裂縫并呈加大趨勢(shì)，邊坡的防護(hù)措施局部破壞，坡腳出現(xiàn)鼓脹開裂等現(xiàn)象，對(duì)高速公路的正常運(yùn)營(yíng)造成極大威脅，為避免該邊坡失穩(wěn)而引發(fā)重大交通事故，主管部門對(duì)該路段進(jìn)行封道處理。因此，在分析研究該邊坡變形破壞原因的基礎(chǔ)上，提出具有針對(duì)性的綜合治理措施具有極其重要的意義。

1 工程概況

上三高速公路 K270+700邊坡高約25m，長(zhǎng)約55m，起始樁號(hào)為K270+670～725，綜合坡率1：0.3。原防護(hù)主要采用錨桿掛網(wǎng)噴砼，錨桿間距2m×2m，長(zhǎng)2.5m，后于2008年對(duì)噴砼面進(jìn)行掛主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)處理，GPS2型主動(dòng)網(wǎng)錨桿間距4.5m×4.5m，長(zhǎng)度2m。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)人員介紹，2011年10月26日在例行登山巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)坡頂發(fā)育裂縫（1#裂縫），延伸約6～7m，寬約6cm，可見深度約2.5m。坡頂后緣發(fā)育另一條裂縫（2#裂縫），該裂縫穿越坡頂截水溝，可見延伸長(zhǎng)度約35m，裂縫寬約10～15cm，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)，深度超過2.5m。同時(shí)坡面噴砼體局部開裂、脫落，GPS2型主動(dòng)網(wǎng)支撐繩出現(xiàn)受力繃緊現(xiàn)象，坡腳有鼓脹開裂產(chǎn)生。山頂植被發(fā)育，喬、灌木叢生，坡腳距上三高速公路約2m（圖1）。

圖1 研究區(qū)地形圖Fig.1 Topographic map of the highway

2 地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

K270+700處邊坡位于上三高速公路右側(cè)，為前期修建公路時(shí)形成的人工巖質(zhì)邊坡，地貌類型屬于浙東低山丘陵區(qū)的構(gòu)造—?jiǎng)兾g低丘陵區(qū)單元。邊坡走向N10°W，傾向 NE。坡面形態(tài)呈陡坎狀，且坡面不規(guī)整，超挖與欠挖現(xiàn)象較普遍。

2.2 地層巖性

根據(jù)施工期間勘探結(jié)果，工程場(chǎng)地內(nèi)基巖共分兩大類，K270+670～695段主要以礫巖、凝灰質(zhì)砂巖為主（圖2），K270+695～725段主要以凝灰?guī)r為主（圖3）。自上而下分別為：

1 含粘性土碎石：黃褐色，中密—密實(shí)狀態(tài)，碎石含量在 50％ ～70％，直徑在 3～20mm，局部在40mm左右，呈棱角狀，以中風(fēng)化基巖為主。厚度0.5～1.7m不等。

圖2 K270+670～695段工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 The engineering geology sectional drawing of K270+670～695

圖3 K270+695～725段工程地質(zhì)剖面圖Fig.3 The engineering geology sectional drawing of K 270+695～725

a層：該層為基巖結(jié)構(gòu)面的軟弱夾層，分布在K270+695附近，顏色為褐黃色，灰綠色；性質(zhì)不均勻，主要有粘性土夾全—強(qiáng)風(fēng)化基巖碎塊組成。

2-1 強(qiáng)風(fēng)化礫巖：紫紅色，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，碎塊狀構(gòu)造。節(jié)理裂隙發(fā)育。小塊用手可掰開，差異風(fēng)化強(qiáng)烈，局部夾少量全風(fēng)化基巖?？梢姾穸?.0～4m不等。

2-2 中風(fēng)化礫巖：淺肉紅色。礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，顆粒多為3～10mm圓狀顆粒；主要礦物成分有石英、長(zhǎng)石和一些褐鐵礦礦屑。膠結(jié)物主要有鐵質(zhì)、多呈紅色、褐紅色。完整性相對(duì)較好，巖芯呈短柱狀。

2-3 中—微風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖：紫紅色，致密砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；主要礦物成分有石英、長(zhǎng)石、云母和一些巖石碎屑。膠結(jié)物成分主要為水云母和氧化鐵質(zhì)的混合物。完整性好，勘探巖芯呈柱狀。

3-1 強(qiáng)風(fēng)化玻屑凝灰?guī)r：灰黃色、灰色，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，碎塊狀構(gòu)造，局部呈破裂狀。節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面蝕變后一般呈淺綠色。礦物成分顯著變化，以長(zhǎng)石為主。小塊用手可掰開，差異風(fēng)化強(qiáng)烈，局部夾全風(fēng)化基巖?？梢姾穸?.5～3m不等。

3-2 中風(fēng)化玻屑凝灰?guī)r：灰色，熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由火山灰、微量石英、玻屑等組成。玻屑含量小于10％，主要為玻璃質(zhì)，凝灰質(zhì)膠結(jié)，巖石堅(jiān)硬，厚層狀。完整性較差，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石致密堅(jiān)硬，捶擊聲脆，勘探巖芯呈碎塊、短柱狀。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)大地構(gòu)造單元為華南褶皺系（Ⅰ2），浙東南褶皺帶（Ⅱ3），麗水—寧波隆起（Ⅲ7），新昌—定海斷隆帶（Ⅳ9）內(nèi)。構(gòu)造體系上位于北東向的麗水—余姚深斷裂與孝豐—三門灣大斷裂交匯地帶，屬新昌—回山簸箕式斷拗盆地。研究區(qū)域在K270+695附近分布有一產(chǎn)狀為165°∠70°的構(gòu)造破碎帶，寬度0.5～3.0m，主要由粘性土混強(qiáng)—全風(fēng)化基巖組成。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，該邊坡主要發(fā)育有三組結(jié)構(gòu)面，具體如表1所示。

表1 結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)Table 1 Discontinuities

3 邊坡變形破壞原因分析

3.1 破壞模式分析

K270+700邊坡為前期修建公路時(shí)形成的人工巖質(zhì)邊坡，而巖質(zhì)邊坡的破壞主要受結(jié)構(gòu)面的控制［1］，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料，該邊坡主要發(fā)育有三組結(jié)構(gòu)面（圖4、圖5）。

圖4 赤平極射投影圖Fig.4 Stereographic projection

圖5 邊坡變形破壞Fig.5 Apparent deformation of slope

根據(jù)赤平極射投影分析及開挖面揭露的情況判斷：該邊坡主要受結(jié)構(gòu)面 30°∠70°和 165°∠70°控制，破壞模式為結(jié)構(gòu)面 30°∠70°和 165°∠70°相交產(chǎn)生的楔形塊體沿交線方向發(fā)生滑移破壞，交線產(chǎn)狀：97.5°∠46.4°。

3.2 病害原因分析

（1）該邊坡巖體主要為礫巖、砂巖、凝灰?guī)r，軟硬相間，由于地處丘陵地帶，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，再加上雨水較多，斜坡表面巖體大部分呈碎塊狀，局部有蝕變現(xiàn)象。節(jié)理裂隙發(fā)育，前期修建公路時(shí)開挖產(chǎn)生的臨空面巖體較為破碎，地表水容易下滲，經(jīng)過多年干濕交替、凍融循環(huán)后，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面巖土體物理力學(xué)參數(shù)降低。

（2）通過搜集該段邊坡的前期設(shè)計(jì)及施工資料，分析總結(jié)得出：由于各種施工及地質(zhì)條件原因，經(jīng)過幾次變更，最后形成的邊坡綜合坡率約1：0.3。但是現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，開挖坡面極其不規(guī)則，坡腳超挖而坡頂欠挖，從而形成一個(gè)上凸下凹的坡形，再加上邊坡高陡，導(dǎo)致凸出的巖土體因坡腳失去支撐而沿不利結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑移拉裂現(xiàn)象。

4 治理措施研究

該邊坡的失穩(wěn)破壞直接導(dǎo)致上三高速公路局部路段封閉斷流，社會(huì)影響大，因此，短時(shí)間內(nèi)排除險(xiǎn)情開通公路是首要任務(wù)。針對(duì)上述情況，治理工程共分兩個(gè)階段進(jìn)行，即應(yīng)急搶險(xiǎn)階段和永久性治理階段。應(yīng)急搶險(xiǎn)階段完成后除K270+670～725段外車道外其他三車道可開通。

由于時(shí)間緊迫，無法進(jìn)行前期地質(zhì)勘探等工作，地質(zhì)情況不明，所以在設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格貫徹動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息施工的原則。應(yīng)急搶險(xiǎn)治理如下（圖6）：

（1）在坡頂2#裂縫區(qū)域設(shè)置6個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并由專人負(fù)責(zé)24h不間斷監(jiān)測(cè)，時(shí)時(shí)掌握邊坡變形情況。

（2）采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)械在變形區(qū)外側(cè)對(duì)不穩(wěn)定塊體進(jìn)行開挖，開挖面從側(cè)面和后緣向臨空面方向推進(jìn)。

（3）待變形速率趨于穩(wěn)定后對(duì)不穩(wěn)定塊體按坡率1：1進(jìn)行“削頭”式削方卸載［2］。

（4）在坡頂后緣進(jìn)行地質(zhì)勘探工作，根據(jù)施工揭露的地質(zhì)情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

圖6 應(yīng)急搶險(xiǎn)階段典型剖面示意圖Fig.6 The sectional drawing of temporal measures

應(yīng)急搶險(xiǎn)階段工作于2011年11月16日下午結(jié)束（圖7），并于17日下午15時(shí)開放交通。

圖7 應(yīng)急搶險(xiǎn)后邊坡全景Fig.7 The slope after temporal measures

根據(jù)應(yīng)急搶險(xiǎn)階段的坡面開挖情況，提出針對(duì)性的永久性治理措施如下：

（1）坡腳砌筑鋼筋混凝土擋土墻對(duì)削方卸載后殘留的不穩(wěn)定塊體進(jìn)行支擋。

（2）采用預(yù)應(yīng)力錨索和全粘結(jié)錨桿對(duì)邊坡進(jìn)行系統(tǒng)加固。

（3）坡面防護(hù)采用掛網(wǎng)噴砼處理。

（4）在坡頂修砌截水溝、坡內(nèi)設(shè)置排水孔等排水設(shè)施。典型治理剖面圖如圖8所示。

圖8 永久性治理階段典型剖面示意圖Fig.8 The sectional drawing of permanent measures

2012年1月5日永久性治理工作完成，目前運(yùn)行情況良好（圖9）。

圖9 永久性治理后邊坡全景Fig.9 The slope after permanent measures

5 結(jié)論

（1）浙江上三高速公路K270+700處邊坡變形現(xiàn)象較嚴(yán)重，表現(xiàn)為后緣出現(xiàn)張拉裂縫并呈擴(kuò)大趨勢(shì)，前緣鼓脹開裂等特點(diǎn)，對(duì)上三高速公路形成極大威脅。

（2）該邊坡主要受兩組結(jié)構(gòu)面控制，破壞模式為兩組控制性結(jié)構(gòu)面相切產(chǎn)生的楔形塊體沿交線方向發(fā)生滑移破壞。

（3）針對(duì)該邊坡的特點(diǎn)和破壞模式提出應(yīng)急搶險(xiǎn)和永久性治理兩階段相結(jié)合的綜合治理措施。

（4）在施工過程中必須嚴(yán)格貫徹信息施工、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，這對(duì)于類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

［1］張倬元，王士天，王蘭生，等.工程地質(zhì)分析原理（第三版）［M］.北京：地質(zhì)出版社，2009：282-283.ZHANG Zhuoyuan，WANG Shitian，WANG Lansheng，et al.Principles of engineering geological analysis（The third edition）［M］.Beijing：Geology Press，2009：282-283.

［2］趙明階，何廣春，王多垠.邊坡工程處治技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2003：65-66.ZHAO Mingjie，HE Guangchun，WANG Duoyin.Control measures of slope engineering［M］.Beijing： China Communications Press，2003：65-66.