張利銓

(福州海峽建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司， 福州 350028)

?

某山區(qū)高速公路大型滑坡病害治理措施

張利銓

(福州海峽建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司， 福州 350028)

山區(qū)地形地貌、水文地質(zhì)復(fù)雜，故在山區(qū)高速公路路基施工中，常出現(xiàn)大規(guī)模邊坡垮塌現(xiàn)象。以某山區(qū)高速公路滑坡治理為例，對其滑坡現(xiàn)場的地形、地質(zhì)、水文等條件進(jìn)行綜合分析，并對滑坡進(jìn)行力學(xué)計(jì)算與分析，在此基礎(chǔ)上提出采用反壓法并結(jié)合抗滑樁對滑坡進(jìn)行處治的綜合治理措施。

高速公路；滑坡；反壓法；抗滑樁；病害治理

近年來，我國山區(qū)高速公路邊坡開挖施工中，常遇到深厚土質(zhì)滑坡問題。這種滑坡的規(guī)模往往巨大，且往往富水，土體粘結(jié)強(qiáng)度小。因此，常用的設(shè)置方式靈活、性價(jià)比高的錨索技術(shù)并不適用。

目前，國內(nèi)一些學(xué)者對已有一些大型滑坡案例開展了研究。2005年，王恭先[1]對滑坡防治中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)作了基本介紹。張桂榮等[2]采用半定量和定量2種方法對浙江省永嘉縣區(qū)域滑坡進(jìn)行了預(yù)測。李守定等[3]詳細(xì)研究了江西省吉安市吉安滑坡的地質(zhì)環(huán)境和滑坡特征，并結(jié)合吉安滑坡發(fā)生的環(huán)境特征和過程，研究了吉安滑坡發(fā)生的地質(zhì)成因和環(huán)境成因。2007年，黃潤秋[4]收集20 世紀(jì)以來發(fā)生在中國大陸的典型大型滑坡災(zāi)害實(shí)例，并重點(diǎn)對其中的 11 例進(jìn)行深入分析和討論。張桂榮等[5]對四川省瀘定縣四灣村滑坡的形成機(jī)制和演變過程進(jìn)行了分析，建立了滑坡體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，并在此基礎(chǔ)上采用三維極限平衡法和強(qiáng)度折減法對滑坡體的穩(wěn)定性進(jìn)行了定量評價(jià)。2012年，孔令偉等[6]綜述了近年來我國濕陷性黃土、膨脹土與紅粘土等典型特殊土的基本性質(zhì)與工程實(shí)踐研究現(xiàn)狀，評述了土質(zhì)邊坡研究取得的主要進(jìn)展，指出了當(dāng)前特殊土與邊坡研究領(lǐng)域存在的主要問題，并提出今后研究的主要趨勢。許強(qiáng)[7]從細(xì)觀力學(xué)角度對邊坡的變形和破壞進(jìn)行了分析，認(rèn)為斜坡產(chǎn)生宏觀變形破壞行為的主要原因是巖土體細(xì)觀尺度顆粒的“流動(dòng)”和“微破裂”。2014年，盧坤林等[8]從失穩(wěn)邊坡資料統(tǒng)計(jì)分析、模型試驗(yàn)和理論計(jì)算3個(gè)方面，研究了坡面形態(tài)對邊坡穩(wěn)定性的影響(坡面形態(tài)效應(yīng))。

本文以某山區(qū)高速公路滑坡為例，對其地質(zhì)情況及病害特征等進(jìn)行分析，并對其進(jìn)行力學(xué)計(jì)算與分析，且基于此提出對其采取調(diào)坡反壓并結(jié)合抗滑樁進(jìn)行處治的綜合治理措施。

1 滑坡情況介紹

某山區(qū)高速公路邊坡原設(shè)計(jì)最高約22 m，分3級平臺(tái)，每級坡率均為1∶1.25，普通植草防護(hù)。當(dāng)路基開挖接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，邊坡出現(xiàn)變形，開口線外側(cè)坡面出現(xiàn)小型裂縫。受連續(xù)降雨影響，該段邊坡變形范圍擴(kuò)大且變形加劇，路基中部隆起，山體多次開裂，發(fā)展成為較大規(guī)模的滑坡。

1.1 自然環(huán)境及地質(zhì)條件

滑坡區(qū)處于構(gòu)造剝蝕低山-丘陵地貌單元中，后側(cè)為北東方向展布的陡坡，自然坡度為25°～35°。自該陡坡以下山坡坡度變緩，為5°～10°，且呈多階臺(tái)地狀。山坡植被覆蓋較茂密，局部被改造為農(nóng)田，種植板栗等農(nóng)作物。臺(tái)地前緣為溝谷相軟土發(fā)育區(qū)，現(xiàn)為廢棄的水田?；聟^(qū)地表匯水面積較大，滑坡后側(cè)的陡坡構(gòu)成豐富的地下水補(bǔ)給源，且由于該地區(qū)降雨較多，故地下水較發(fā)育?；麦w內(nèi)的地下水主要賦存在6～18 m的全風(fēng)化-砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖層中，為孔隙潛水。降雨后，在滑坡前緣低凹處和剪出口處可見泉水滲出。

滑坡區(qū)段內(nèi)出露的地層巖性主要為第4系(Q4dl+el)殘坡積層和震旦系龍北溪組(Z1l)云母石英片巖，滑坡區(qū)內(nèi)殘坡積土及云母石英片巖強(qiáng)風(fēng)化層極為深厚。從上到下，坡殘積土層厚約6～10 m，全風(fēng)化-砂土狀強(qiáng)風(fēng)化土層厚約20～34 m。且局部鉆孔揭示，強(qiáng)風(fēng)化巖層中可見軟塑狀粘土和碎石夾層。

1.2 滑坡病害特征

根據(jù)滑坡范圍、變形特征及場地情況，本文將該滑坡分為A區(qū)和B區(qū)。其中，A區(qū)地形較平緩，但裂縫發(fā)育范圍更大，體現(xiàn)出老滑坡復(fù)活的特征；B區(qū)地形較A區(qū)陡峻，裂縫下錯(cuò)大，但范圍小，體現(xiàn)出受不利結(jié)構(gòu)面控制的類土質(zhì)邊坡變形特征。

1.2.1 A區(qū)變形

A區(qū)原設(shè)計(jì)為2級邊坡，最高約15 m。當(dāng)路基開挖至路基標(biāo)高時(shí)，A區(qū)邊坡發(fā)生變形，開口線外側(cè)坡面出現(xiàn)小型裂縫。受連續(xù)降雨影響，邊坡變形范圍擴(kuò)展及變形加劇，形成沿線路橫寬約240 m，縱長約170 m的滑坡。A區(qū)周界已形成圈椅狀裂縫，左側(cè)界至滑坡后緣裂縫下錯(cuò)約0.8～1 m；滑坡后緣至邊坡開口線坡面形成3道環(huán)形裂縫，縫寬4～10 cm，且有不同程度的下錯(cuò)。該區(qū)中部邊坡土體已滑移至路基中線處，在雨水浸泡下土體已成散體狀。A區(qū)變形情況見圖1。

圖1 A區(qū)后緣多道拉裂縫

1.2.2 B區(qū)變形

B區(qū)原設(shè)計(jì)為3級邊坡，最高約22 m。B區(qū)邊坡開挖至路基標(biāo)高后，整個(gè)坡體未發(fā)現(xiàn)明顯變形跡象，只是坡面局部發(fā)生滑塌。由于路基換填的需要，B區(qū)路塹下挖80 cm，導(dǎo)致坡體發(fā)生急劇變形，形成沿線路橫寬約160 m、縱長約70 m的滑坡。B區(qū)后緣裂縫下錯(cuò)約8～10 m，裂縫切過坡面延伸至坡腳，前緣沿陡傾層面剪出，邊坡土體受推擠堆于坡腳。B區(qū)變形情況見圖2。

圖2 B區(qū)后緣下錯(cuò)約8 m

2 滑坡變形原因及要素分析

2.1 滑坡變形客觀原因分析

滑坡的產(chǎn)生有其特定的物質(zhì)基礎(chǔ)及觸發(fā)條件。該山區(qū)高速公路滑坡的產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)原因：

1) 滑坡場區(qū)內(nèi)受政和～大浦深斷裂帶的影響，區(qū)內(nèi)微構(gòu)造發(fā)育，殘坡積土及云母石英片巖強(qiáng)風(fēng)化層極為深厚，強(qiáng)風(fēng)化巖層中分布軟塑狀的粘土和碎石夾層，為邊坡開挖后坡體變形和滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2) 路塹下切開挖削弱了自然坡體的前緣支撐，破壞了山體脆弱的平衡狀態(tài)。

3) 降雨的增加使得坡體地下水作用加劇，巖土體強(qiáng)度指標(biāo)驟降，云母石英片巖的片理面不斷被浸潤，在脆弱的地質(zhì)背景條件下，進(jìn)而牽引后部山體的變形開裂。

總體評估認(rèn)為，當(dāng)前該山體滑坡變形破壞嚴(yán)重，滑坡整體不穩(wěn)，處于遇雨緩慢蠕動(dòng)滑移變形階段。若任其發(fā)展，A區(qū)很有可能產(chǎn)生大規(guī)模的向后側(cè)山體牽引；B區(qū)的后緣裂縫很可能與A區(qū)貫通，形成更大規(guī)模的滑坡。因此，必須果斷采取措施，有效抑制滑坡的變形與發(fā)展趨勢，確保滑坡穩(wěn)定與交通安全。

2.2 滑坡要素分析

滑坡要素的確定是滑坡病害分析、治理設(shè)計(jì)的依據(jù)，包括平面要素及空間要素，有時(shí)甚至包括時(shí)間要素(分析滑坡過去的病害發(fā)育過程，并預(yù)測滑坡未來的發(fā)育可能性)。

該山區(qū)高速公路滑坡的平面要素雖已基本明確，但結(jié)合地形、地質(zhì)條件分析，認(rèn)為滑坡還存在向后緣山體進(jìn)一步牽引發(fā)展的可能，A、B區(qū)完全有可能合并，故治理設(shè)計(jì)中必須予以考慮。

2.3 滑坡體位移監(jiān)控

為準(zhǔn)確分析滑動(dòng)面的位置，除進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)充鉆探外，還進(jìn)行了地表位移監(jiān)測及深孔位移監(jiān)測。地表位移監(jiān)測主要是觀測地表位移、變形發(fā)展情況，每50 m為一個(gè)斷面，每個(gè)斷面約3個(gè)點(diǎn)，采用全站儀每周測3次。深孔位移監(jiān)測時(shí)共布置了14個(gè)監(jiān)測孔，主要探測相對于穩(wěn)定地層的地下巖體位移，證實(shí)和確定正在發(fā)生位移的構(gòu)造特征，確定潛在滑動(dòng)面深度，判斷主滑方向，定量分析滑坡的穩(wěn)定狀況。

3 滑坡治理措施

為防止該山區(qū)高速公路滑坡的進(jìn)一步發(fā)展，在高速公路平面線性不動(dòng)的情況下，對線路縱坡進(jìn)行調(diào)整，并抬高路基的設(shè)計(jì)高程，同時(shí)加強(qiáng)該處滑坡的坡腳反壓。因緊鄰該滑坡段的路基一側(cè)為隧道，另一側(cè)為中橋，故調(diào)整高度有限，最大調(diào)整高度為3～5 m。根據(jù)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，反壓后斷面的穩(wěn)定性系數(shù)可以達(dá)到1.02～1.05，滿足施工支擋工程的需要。

3.1 支擋工程措施

在A區(qū)距路基中線約85 m的坡面設(shè)剛架抗滑樁?？够瑯稑稄? m，樁間距6 m，樁排距6 m，樁長36～40 m，2樁之間采用截面尺寸2 m×2 m的鋼筋混凝土頂梁連接。在B區(qū)距路基中線約80 m的坡面設(shè)“△”型抗滑樁，樁徑2 m，樁間距6 m，樁排距6 m，樁長35 m，樁頂采用截面尺寸2 m×2 m的鋼筋混凝土頂梁連接。

由于云母石英片巖的碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層極破碎，滑坡體的滑動(dòng)帶較深，因此，為改善剛架樁的受力性狀，在靠山側(cè)抗滑樁中設(shè)豎向預(yù)應(yīng)力錨索，且每樁預(yù)留2孔錨索孔道。其中，A區(qū)錨索長51 m，進(jìn)入中-微風(fēng)化巖層的深度不小于8 m；B區(qū)錨索長48 m，進(jìn)入碎塊狀-中風(fēng)化巖層的深度不小于10 m；設(shè)計(jì)拉力均為900 kN。

3.2 加固邊坡穩(wěn)定性分析與計(jì)算

滑坡穩(wěn)定性分析與計(jì)算是為工程設(shè)計(jì)給出依據(jù)。本文根據(jù)該山區(qū)高速公路滑坡體的宏觀變形情況、地質(zhì)勘察報(bào)告和監(jiān)測資料，對其綜合治理措施的穩(wěn)定系數(shù)和安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算與分析。

1) 根據(jù)已有裂縫后緣、剪出口部位及鉆探揭露地層情況，并結(jié)合滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)來確定滑動(dòng)面，反算滑動(dòng)面巖土強(qiáng)度指標(biāo)(已形成滑動(dòng)面的反算穩(wěn)定系數(shù)在0.98～0.99之間，潛在滑動(dòng)面稍高)。各級滑動(dòng)面當(dāng)前穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表1，邊坡滑動(dòng)面的當(dāng)前穩(wěn)定度和治理后的穩(wěn)定度見圖3。從圖3可見，治理后的邊坡滑動(dòng)面穩(wěn)定度明顯提高，符合要求。

表1 各級滑動(dòng)面反算結(jié)果

2) 根據(jù)反算的巖土強(qiáng)度指標(biāo)，計(jì)算滑坡體在綜合治理作用下的安全系數(shù)及滑坡推力。計(jì)算結(jié)果見表2。從表2可見，各級滑動(dòng)面的安全系數(shù)均大于1.2，具有一定的安全儲(chǔ)備。

3.3 截排水工程

1) A區(qū)和B區(qū)應(yīng)急治理的截水土溝用M7.5漿砌片石砌筑，以將地表水引入兩側(cè)自然沖溝；并在樁前坡設(shè)置縱橫向排水溝，以形成規(guī)則的排水系統(tǒng)，將地表水引入路基邊溝。

圖3 A區(qū)2級滑動(dòng)面當(dāng)前穩(wěn)定度和治理后穩(wěn)定度

位置滑體分級當(dāng)前穩(wěn)定系數(shù)治理后安全系數(shù)滑坡推力/(kN·m-1)備注A區(qū)1級0.9881.34210002級0.9901.2462200控制設(shè)計(jì)B區(qū)1級0.9951.20111002級1.0581.2111900控制設(shè)計(jì)

2) 路基表面設(shè)置厚1 m的砂礫墊層，以將滑坡體中的地下水引入兩側(cè)涵洞及外側(cè)山溝中?；麦w前緣土體已成散體狀，故需設(shè)間距10 m的支撐滲溝以置換部分土體，并引排地下水。

3) B區(qū)第1階設(shè)排水平孔，間距5 m，長25 m。

4) 抗滑樁前后坡體位置設(shè)滲水井，其孔徑200 mm，孔深為進(jìn)入碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層5 m。成孔下管后采用水泵抽水，要求滑坡體水位應(yīng)降至滑動(dòng)面以下不小于2 m。

3.4 抗滑樁施工工藝

考慮到該山區(qū)高速公路滑坡基本發(fā)育在碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化的頂部，其厚度巨大，抗滑樁長達(dá)40余m，人工挖孔難度極大，因此，采用了旋挖樁施工工藝，即采用全護(hù)筒施工，以減小施工用水的影響。

4 結(jié)束語

本文以某山區(qū)高速公路滑坡為例，結(jié)合地形、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，對滑坡要素進(jìn)行了充分分析，并對滑坡的發(fā)展進(jìn)行了一定預(yù)測，且進(jìn)行了定量或半定量計(jì)算，提出了采用反壓法并結(jié)合抗滑樁進(jìn)行處治的綜合治理措施。實(shí)踐表明，該滑坡的綜合治理措施完全可行，可為類似工程借鑒。

[1] 王恭先. 滑坡防治中的關(guān)鍵技術(shù)及其處理方法[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24(21)：3818-3827.

[2] 張桂榮，殷坤龍. 區(qū)域滑坡空間預(yù)測方法研究及結(jié)果分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24(23)：4297-4302.

[3] 李守定，李 曉，董艷輝，等. 重慶萬州吉安滑坡特征與成因研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24(17)：3159-3164.

[4] 黃潤秋. 20 世紀(jì)以來中國的大型滑坡及其發(fā)生機(jī)制[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26(3)：433-454.

[5] 張桂榮，陳 菲，尹 虎，等. 瀘定縣四灣村滑坡的地質(zhì)成因與穩(wěn)定評價(jià)[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26(10)：1945-1950.

[6] 孔令偉，陳正漢. 特殊土與邊坡技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 土木工程學(xué)報(bào)，2012，45(5)：141-151.

[7] 許 強(qiáng). 滑坡的變形破壞行為與內(nèi)在機(jī)理[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2012，20(2)：145-151.

[8] 盧坤林，朱大勇. 坡面形態(tài)對邊坡穩(wěn)定性影響的理論與試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2014，33(1)：35-42.

Treatment for Massive Side Slide in Certain Highway in Mountainous Area

ZHANG Liquan

Mountainous area has complicated topography and hydrogeology, and massive side slides often occur in highway roadbed construction in mountainous area. In this paper, treatment of side slide in certain mountainous area highway is used as instance, and compressive analysis were performed on topography, geology and hydrology, etc., at the side slide site. We carried out force calculation and analysis to side slide and based upon which, we suggested using backward pressure method integrated with anti-slide piles for comprehensive treatment of side slide.

Highway; side slide; back pressure method; anti-slide pile; disease treatment

10.13607/j.cnki.gljt.2016.05.007

2016-07-04

張利銓(1973-)，男，福建省永泰縣人，本科，高工。

1009-6477(2016)05-0024-04

U412.36+6

B