■　盧治松（福建省第一公路工程公司，泉州　362000）

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高速公路路塹高邊坡滑坡成因分析及防治措施

■盧治松
（福建省第一公路工程公司，泉州362000）

摘要高邊坡滑坡前均存在一個(gè)或多個(gè)潛在滑坡面，邊坡地質(zhì)條件較差，地下水較發(fā)育，施工時(shí)常因施工外力作用改變了坡體的應(yīng)力場(chǎng)，從而導(dǎo)致了邊坡滑坡情況發(fā)生。本文以某高速公路工程路塹高邊坡為背景，從工程地質(zhì)、水文條件勘查和滑坡體變形情況等方面對(duì)滑坡成因進(jìn)行了分析，并提出防治措施。

關(guān)鍵詞路塹高邊坡滑坡成因分析防治措施

1　工程概況

1.1滑坡區(qū)地質(zhì)概況

某高速公路工程路塹高邊坡邊坡位于線路左側(cè)，地形較陡，原地表植被較發(fā)育，場(chǎng)址區(qū)為剝蝕低山丘陵區(qū)地貌，山坡自然坡度約18～26°。根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪和鉆探揭露，該邊坡地質(zhì)條件較為復(fù)雜，局部風(fēng)化嚴(yán)重，且風(fēng)化極不均勻，上覆殘坡積粘性土（Qdl+el），下伏基巖為侏羅系南園組（J3nb）凝灰熔巖及風(fēng)化層。場(chǎng)地表層見較多中風(fēng)化巖孤石，塊徑多在0.5～1.5m之間。場(chǎng)地為西南向展布的山脊前緣，大氣降水排水通暢，無(wú)常年性地表水流，但在下雨時(shí)地表流水量較大；地下水主要為孔隙裂隙潛水，存于各類巖土層的孔隙和裂隙中，受降雨影響較大。

1.2滑坡區(qū)變形及監(jiān)測(cè)情況

該邊坡原設(shè)計(jì)為七級(jí)邊坡，因該邊坡上部風(fēng)化土層厚，地質(zhì)較差，原設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力錨索（桿）+錨索抗滑樁加固的方案，錨索抗滑樁設(shè)置于第三級(jí)坡頂平臺(tái)處。在該邊坡四級(jí)坡面以上已完成錨固工程，進(jìn)行第三級(jí)抗滑樁施工時(shí)，四階坡面以上出現(xiàn)開裂及局部小溜塌，第三級(jí)平臺(tái)已施工抗滑樁樁頂出現(xiàn)位移，最大位移累計(jì)達(dá)15cm。抗滑樁樁基檢測(cè)結(jié)果顯示6根抗滑樁樁體出現(xiàn)不同程度斷裂，框架梁及平臺(tái)多處開裂，已施工錨索錨頭檢測(cè)未見受力反應(yīng)。坡頂截水溝外側(cè)發(fā)育有數(shù)道裂縫，并有貫通趨勢(shì)，裂縫寬度最大約30cm。設(shè)計(jì)共設(shè)置6個(gè)監(jiān)測(cè)孔，由七級(jí)坡頂至第四級(jí)邊坡平臺(tái)處布置，監(jiān)測(cè)曲線顯示距監(jiān)測(cè)孔口下方13m 至20m處坡體出現(xiàn)明顯滑動(dòng)。從裂縫形態(tài)和變形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，邊坡變形已經(jīng)發(fā)育為長(zhǎng)約100m高約65m的滑坡病害。

2　高邊坡滑坡變形成因分析及評(píng)價(jià)

2.1高邊坡滑坡變形成因分析

滑坡產(chǎn)生的原因往往都是多方面的，內(nèi)在影響因素主要有地形地貌、巖土性質(zhì)和地質(zhì)條件，外因主要有地震、水文條件、地質(zhì)勘查深度和施工外力作用影響等。通過現(xiàn)場(chǎng)勘查分析，造成該邊坡滑坡的影響因素主要有以下幾點(diǎn)：

2.1.1地質(zhì)方面原因

該邊坡滑坡體后側(cè)山體較為高陡，坡體上覆殘坡積土層較厚，風(fēng)化深度約20～30m，風(fēng)化極其不均勻且孤石發(fā)育，土質(zhì)松散，造成該坡體穩(wěn)定性差。地質(zhì)條件復(fù)雜是該段邊坡產(chǎn)生滑坡變形的主要原因。

2.1.2水文方面原因

滑坡體植被豐富，地下水補(bǔ)給充足，加之降雨時(shí)雨水入滲坡體，使土體飽水軟化，增加土體自重，降低其抗剪強(qiáng)度，使得邊坡易發(fā)生變形失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，地下水發(fā)育是該段邊坡產(chǎn)生滑坡變形的重要原因。

2.1.3地質(zhì)勘查深度影響

地質(zhì)勘查深度不足將直接影響我們對(duì)潛在滑坡體存在的判斷，而設(shè)計(jì)單位對(duì)邊坡采取的防護(hù)加固措施也是以地質(zhì)勘查資料為依據(jù)的，施工時(shí)也將忽視潛在滑坡體的存在而產(chǎn)生較大的施工安全隱患。如有些滑坡勘察對(duì)地下水問題重視不足，如含水層層數(shù)、位置、水量、水壓、補(bǔ)給來(lái)源等未分析清楚，給整治工作造成困難，甚至失敗。

2.1.4人類活動(dòng)等施工外力影響

因邊坡均按要求進(jìn)行逐級(jí)開挖后，逐級(jí)防護(hù)完成再施工下級(jí)邊坡，因此開挖時(shí)施工外力對(duì)潛在滑坡體產(chǎn)生的擾動(dòng)主要體現(xiàn)在邊坡孤石的爆破和抗滑樁入巖時(shí)的爆破外力作用。

2.2滑坡體穩(wěn)定性分析計(jì)算及評(píng)價(jià)

滑坡體穩(wěn)定性分析依據(jù)主要來(lái)源于邊坡深孔位移監(jiān)測(cè)情況、抗滑樁樁檢及預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果。此外，還須根據(jù)勘察規(guī)范文件對(duì)坡體穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算后得出分析及評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.2.1深孔位移監(jiān)測(cè)情況

設(shè)計(jì)共設(shè)置6個(gè)監(jiān)測(cè)孔，由七級(jí)坡頂至第四級(jí)邊坡平臺(tái)處布置，ZK1和ZK4監(jiān)測(cè)孔位于坡頂，監(jiān)測(cè)曲線顯示分別距孔口18m和20m處變形增大，疑似存在滑動(dòng)變形跡象。ZK2監(jiān)測(cè)孔位于四級(jí)平臺(tái)，測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)距孔口17.5m位置監(jiān)測(cè)管變形過大導(dǎo)致儀器無(wú)法測(cè)試。ZK3、ZK5監(jiān)測(cè)孔位于六級(jí)平臺(tái)，分貝距離孔口16m和20m位置出現(xiàn)明顯滑動(dòng)變形。ZK6監(jiān)測(cè)孔位于四級(jí)平臺(tái)，監(jiān)測(cè)曲線表明距孔口12.5m處有變形反應(yīng)，其中在距孔口孔深12.5m處，監(jiān)測(cè)管變形嚴(yán)重。

2.2.2樁基檢測(cè)情況

邊坡發(fā)生滑坡變形后，檢測(cè)單位對(duì)所有原檢測(cè)合格的抗滑樁樁身進(jìn)行了重新檢測(cè)，結(jié)果六根樁為Ⅳ類樁，均發(fā)生斷樁現(xiàn)象。

2.2.3錨索應(yīng)力檢測(cè)情況

根據(jù)邊坡發(fā)生滑坡變形后，錨索應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果顯示原設(shè)計(jì)拉力500kN的預(yù)應(yīng)力錨索只有不足30％的錨索存在應(yīng)力，其余滑坡變形區(qū)錨索已不能起到加固效果。

2.2.4滑坡體穩(wěn)定性分析計(jì)算及評(píng)價(jià)

滑坡體取中段最具代表的兩個(gè)斷面，按滑坡土體天然含水量的情況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。對(duì)處在正在滑動(dòng)的滑坡體，穩(wěn)定系數(shù)取0.95～1.00；對(duì)處在暫時(shí)穩(wěn)定的滑坡體，穩(wěn)定系數(shù)可取1.00～1.05。根據(jù)GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》中關(guān)于滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算安全穩(wěn)定系數(shù)的公式：

式中，F(xiàn)S為穩(wěn)定系數(shù)；Ri為作用于第i塊段的抗滑力（kN/m）；Ti為作用于第i塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力（kN/m），出現(xiàn)與滑動(dòng)方向相反的滑動(dòng)分力時(shí)，Ti應(yīng)取負(fù)值；為第i塊段的剩余下滑動(dòng)力傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)（j=i）；Ni為第i塊段滑動(dòng)面的法向分力（kN/m）；φi為第i塊段土的內(nèi)摩擦角（°）；ci為第i塊段土的粘聚力（kPa）；Li為第i塊段滑動(dòng)面長(zhǎng)度（m）。

最終得出兩個(gè)斷面穩(wěn)定系數(shù)分別為0.982和0.978，該滑坡體穩(wěn)定系數(shù)均小于1。

從深孔位移監(jiān)測(cè)、抗滑樁樁身檢測(cè)、錨索應(yīng)力檢測(cè)情況判定和穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明，邊坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，任何外力的擾動(dòng)都將致使該邊坡出現(xiàn)整體滑坡情況，結(jié)果將可能出現(xiàn)施工安全事故，并大大加大后續(xù)的治理難度，因此必須及時(shí)進(jìn)行滑坡綜合治理。

3　滑坡體綜合治理方案及措施

該滑坡體上覆殘坡積土層較厚，且孤石發(fā)育，土質(zhì)松散，加上地下水發(fā)育，造成該坡體穩(wěn)定性差。因此，該邊坡最有效的治理方法為對(duì)滑坡體上方覆蓋的土層進(jìn)行減載，同時(shí)對(duì)所有失去應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力錨索及其框架全部進(jìn)行鑿除后重新施工打預(yù)應(yīng)力錨索及框架。此外，抗滑樁共設(shè)計(jì)21根，樁基檢測(cè)結(jié)果顯示6根抗滑樁樁體出現(xiàn)不同程度斷裂，且均在滑坡區(qū)中部受力最大處。綜合分析后，該滑坡體采用刷坡減載+預(yù)應(yīng)力錨索框架+補(bǔ)強(qiáng)抗滑樁的綜合治理方案。在對(duì)滑坡體進(jìn)行綜合治理前，須采取應(yīng)急措施，以確?；麦w安全和穩(wěn)定。

3.1應(yīng)急處理措施

（1）立即停止滑坡區(qū)域內(nèi)所有施工項(xiàng)目，并對(duì)坡頂裂縫采用粘土回填夯實(shí)并用彩條布覆蓋，防止雨水和地表水直接滲入坡體。

（2）立即對(duì)邊坡繼續(xù)進(jìn)行反壓，高度至第三級(jí)平臺(tái)抗滑樁位置處，頂寬8～10m，面坡1：2.0，壓實(shí)度不小于80％。已施打的排水平孔，用管接長(zhǎng)引至反壓路基外。

（3）在坡頂裂縫范圍外設(shè)置截水溝，地表水往滑坡體范圍外截排，防止地表水直接滲入坡體，進(jìn)一步降低邊坡的穩(wěn)定性。

（4）加強(qiáng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)工作，雨季加密觀測(cè)，并及時(shí)反饋。

3.2刷坡減載

對(duì)邊坡中、上部三階以上已變形坡體進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃⒎綔p載，減載土石方圖數(shù)量為3萬(wàn)m3，減載后邊坡最高為九階，并在邊坡第四、五、六階平臺(tái)及第三級(jí)新增抗滑樁位置設(shè)置寬平臺(tái)。

3.3錨固工程

刷坡后坡面設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索框架，單片框架寬6.0m，高8.0 m，框架上設(shè)置3排6孔預(yù)應(yīng)力錨索，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度單孔設(shè)計(jì)拉力700kN。預(yù)應(yīng)力錨索施工前須先行在每級(jí)邊坡坡腳處施打仰斜排水孔，數(shù)量及間距應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)水文情況及坡體滲水量大小調(diào)整確定，正常工況時(shí)排水孔徑Φ110mm，間距為3～5m可滿足要求。錨索鉆孔須采用采用CSJ90以上大功率鉆機(jī)進(jìn)行跟管施工，以免出現(xiàn)塌孔、卡鉆等情況。對(duì)于陡開挖邊坡或正在變形的滑體，按設(shè)計(jì)要求，在錨索（桿）施打并注漿后，注漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％后進(jìn)行預(yù)張拉詳見圖1。

3.4補(bǔ)強(qiáng)抗滑樁

（1）因6根抗滑樁樁體出現(xiàn)不同程度斷裂，首先需對(duì)已受損的樁體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后在緊貼受損樁邊側(cè)補(bǔ)充設(shè)置截面為2.0m×2.5m錨索抗滑樁，樁頂設(shè)2孔錨索，單孔設(shè)計(jì)拉力900kN。樁坑開挖時(shí)采用跳一挖一的方式，跳槽施工，同時(shí)加強(qiáng)樁坑護(hù)壁變形監(jiān)測(cè)，若有變形跡象，立即采用槽鋼和角鋼，按照對(duì)撐或剪刀撐的方式進(jìn)行加強(qiáng)支撐。若樁坑開挖需要爆破時(shí)，應(yīng)采用小劑量爆破，嚴(yán)禁放大炮。

（2）在開挖抗滑樁時(shí)，根據(jù)樁基檢測(cè)報(bào)告進(jìn)一步確認(rèn)原設(shè)計(jì)抗滑樁受損位置，對(duì)受損樁采用注漿、植筋加強(qiáng)的方法對(duì)樁身進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)（詳見圖2）。鉆孔補(bǔ)強(qiáng)的位置位于靠山側(cè)，共鉆4個(gè)孔，每個(gè)孔集取樣、注漿、補(bǔ)筋為一體，植入的鋼筋采用φ32精軋螺紋鋼筋，鉆孔從樁頂鉆至斷樁處，然后跟套管穿過斷樁范圍，并穿過孔底1米以上，最后進(jìn)行注漿。在新增抗滑樁開挖到達(dá)受損樁受損部位時(shí)，進(jìn)行鉆孔植入φ32精軋螺紋鋼筋，并在端頭露出50cm長(zhǎng)度與新增樁體鋼筋連接一并澆筑。

圖2　原設(shè)計(jì)抗滑樁補(bǔ)強(qiáng)示意圖

4　施工注意事項(xiàng)

（1）對(duì)于設(shè)有錨固工程的邊坡工程開挖，要求嚴(yán)格按照從上至下的開挖施工順序逐級(jí)開挖，待上級(jí)邊坡錨固工程全部實(shí)施并產(chǎn)生加固作用后（根據(jù)實(shí)際情況可采用有效可行的臨時(shí)加固或預(yù)加固工程措施）方可進(jìn)行下級(jí)邊坡的土石方開挖作業(yè)，逐級(jí)開挖，逐級(jí)加固，直至全部防護(hù)工程結(jié)束，確保坡體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。

（2）錨索（桿）預(yù)張拉方法一般是采用軌枕或槽鋼等構(gòu)件作為坡面反力抑制結(jié)構(gòu)，預(yù)張拉宜在錨孔注漿施工完成7日后進(jìn)行，預(yù)張拉力值一般為設(shè)計(jì)拉力值的30％。框架梁砼施工時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)框架或地梁間隔分批解除預(yù)張拉，嚴(yán)禁大面積一次性解除。逐片解除，逐片澆灌框架或地梁混凝土，并及時(shí)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉鎖定，必要時(shí)在地梁或框架混凝土澆灌完成7日后進(jìn)行預(yù)張拉，預(yù)張拉力值不超過設(shè)計(jì)拉力值的50％。對(duì)于不卸除張拉荷載的（每孔需兩套錨具），在澆筑框架梁時(shí)，須嚴(yán)格保持錨索（桿）孔道保護(hù)鋼管的平順、通暢，嚴(yán)禁使孔道發(fā)生變形。錨索（桿）保護(hù)鋼管應(yīng)套住預(yù)張拉錨具，并與槽鋼焊牢；在框架梁正式張拉之后，應(yīng)予以注漿封孔（從框架梁錨具注漿孔中注漿）。對(duì)于坡面潮濕、土質(zhì)松軟的坡面，若預(yù)張拉后槽鋼有明顯下陷的，則可在槽鋼下墊設(shè)枕木，或掛φ12 @150鋼筋網(wǎng)，并噴射10～15cm砼后，再對(duì)槽鋼進(jìn)行張拉。

（3）路塹邊坡施工期監(jiān)測(cè)主要采取地表位移監(jiān)測(cè)，必要時(shí)采用深孔位移監(jiān)測(cè)，根據(jù)坡體變形數(shù)據(jù)來(lái)修正設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，以確保施工安全和檢驗(yàn)工程效果。運(yùn)營(yíng)期的監(jiān)測(cè)有地表位移監(jiān)測(cè)、地下位移監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)及錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)等，監(jiān)測(cè)周期為坡體開挖至建成營(yíng)運(yùn)后不少于兩年，對(duì)于重點(diǎn)復(fù)雜邊坡或滑坡區(qū)坡體變形情況予以延長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)的頻率如下：

施工期間：①地表位移監(jiān)測(cè)1次/天，變形劇烈時(shí)每天數(shù)次；②地下位移監(jiān)測(cè)1～2次/周，變形劇烈時(shí)1 次/天；③錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)在張拉鎖定后頭兩個(gè)月內(nèi)1次/周，其后2～3次/月。

5　結(jié)語(yǔ)

該滑坡體采用刷坡減載+預(yù)應(yīng)力錨索框架+補(bǔ)強(qiáng)抗滑樁的綜合治理方案，有效地保證了邊坡的穩(wěn)定和安全，取得了良好的滑坡治理效果。邊坡滑坡由于其地質(zhì)條件復(fù)雜，其他項(xiàng)目應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開挖揭示地層信息、水文條件、監(jiān)測(cè)信息及坡體結(jié)構(gòu)條件進(jìn)行深入的分析和研究，即進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠的目的。

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