苗貴華，張海瑞

（1.山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006；2.河北省唐山市曹妃甸區(qū)城鄉(xiāng)規(guī)劃局，河北 唐山 063200）

中國黃土主要分布于習(xí)稱黃土高原區(qū)的黃河中上游的甘肅、陜西、寧夏、山西、河南與青海等省區(qū)。地處黃河中游，黃土高原東部的山西省，約占黃土高原地區(qū)總面積的24.38%[1]。由于經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，豐富的煤炭資源加快了山西省高速公路的發(fā)展。黃土丘陵溝壑區(qū)高速公路的建設(shè)不可避免地要穿越一些黃土滑坡區(qū)，一旦誘發(fā)滑坡體復(fù)活，將會(huì)影響高速公路的正常運(yùn)營。建設(shè)中的岢嵐至臨縣高速公路沿線構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，老滑坡非常發(fā)育，路線選線期間，通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查及專家論證線位內(nèi)避讓了大量滑坡，但由于項(xiàng)目區(qū)內(nèi)滑坡成群分布，對(duì)于一些路線無法避讓的滑坡體，設(shè)計(jì)單位仍需考慮合理設(shè)計(jì)方案對(duì)滑坡進(jìn)行專門的治理。

1 工程概況

項(xiàng)目區(qū)地處黃河中游東岸，呂梁山中北段西側(cè)，屬西北黃土高原地帶，黃土丘陵溝壑區(qū)，整個(gè)地勢(shì)東高西低。沿線普遍覆蓋厚層黃土，地面缺少植被覆蓋，大部黃土裸露；由于流水切割，溝壑縱橫，黃土丘陵地形破碎，溝谷走向多由東向西，南北羽毛狀排列。

花子村2號(hào)滑坡區(qū)位于興縣康寧鎮(zhèn)，滑坡場(chǎng)區(qū)地形起伏較大，地面相對(duì)高差最大為107.64 m?；聟^(qū)所處地貌類型按成因及形態(tài)為剝蝕侵蝕的黃土丘陵溝壑區(qū)，上覆為風(fēng)積、坡積成因的黃土梁。路線中線從滑坡體中部穿過，路基為半填半挖方式。該滑坡體特征主要表現(xiàn)為規(guī)模大、平面形狀整體為方形、滑面呈圓弧形、巖土組合為第四系坡積物、風(fēng)積物、第三系紅黏土組征等。宏觀變形表現(xiàn)為因拉裂下滑而形成高陡邊坡、錯(cuò)落下滑形成陡壁或陡坎以及推移擠出形成滑舌等，詳見圖1。

圖1 花子村2號(hào)滑坡地形圖

2 地質(zhì)條件與地層結(jié)構(gòu)

a）水文地質(zhì)條件 根據(jù)鉆孔資料顯示，該滑坡區(qū)內(nèi)地下水埋藏較深，對(duì)滑坡穩(wěn)定基本沒有影響。對(duì)滑坡穩(wěn)定產(chǎn)生影響的主要為季節(jié)性降雨滲水。

b）地層結(jié)構(gòu) 從上至下依次分布有黃土狀粉土、紅黏土，現(xiàn)將巖土層結(jié)構(gòu)與巖性特征由上至下分別描述如下：

（a）黃土狀粉土（Q3eol）顏色為淡黃色，狀態(tài)為稍濕，密實(shí)程度為中密，含云母碎片，夾有卵石，有少許黏性；厚度10.9～27.1 m，平均厚度19.01 m。

（b）紅黏土（N2） 顏色為紅褐色，狀態(tài)為稍濕，硬塑，光澤反應(yīng)為有光澤，干強(qiáng)度高，韌性高，含云母、菌絲和少量鈣質(zhì)結(jié)核等。該層未穿透。

3 滑坡定性分析

該滑坡區(qū)屬半干旱氣候，年降水量主要集中在6—9月，暴雨多，強(qiáng)度大。另外根據(jù)《山西省工程抗震設(shè)防烈度圖》，滑坡區(qū)地震基本烈度屬于Ⅵ度，滑坡區(qū)動(dòng)峰值加速度為0.05g，反應(yīng)譜特征周期為0.40 s。考慮該項(xiàng)目區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，地震活動(dòng)時(shí)有發(fā)生，新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈。綜合以上因素，該滑坡應(yīng)考慮不同工況的穩(wěn)定性。通過野外地質(zhì)勘查、鉆孔、滑坡現(xiàn)狀并結(jié)合線位與滑坡相對(duì)位置關(guān)系，經(jīng)與會(huì)專家論證及地勘單位提供詳勘報(bào)告，可定性推斷該滑坡在工況一（天然條件下）應(yīng)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在工況二（天然條件+暴雨條件下）、工況三（天然條件+暴雨條件+地震條件下）將處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，設(shè)計(jì)方案建議首先在滑坡區(qū)周界設(shè)置截水溝，在滑坡坡面上設(shè)置樹枝狀多級(jí)排水溝，盡量減少地表水下滲對(duì)滑坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，尤其是防止雨季滑坡發(fā)生滑塌。然后根據(jù)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果采取相應(yīng)的工程措施。

4 設(shè)計(jì)方案的比選

通過詳細(xì)調(diào)查分析黃土滑坡所處的地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性，水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件，滑坡范圍及其主要屬性與要素特征。綜合考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性，提出采用抗滑樁支擋、削坡減載與反壓以及碎石灰土樁加固滑坡體3種防治黃土滑坡的設(shè)計(jì)方案。

a）第一種設(shè)置抗滑樁支擋方案?？够瑯妒悄壳皬V泛采用的防治滑坡的有效措施，具有布置靈活、施工簡(jiǎn)單、施工對(duì)滑坡穩(wěn)定影響小等優(yōu)點(diǎn)，但是抗滑樁設(shè)計(jì)中樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)非常重要，尤其是錨固深度確定。若錨固段不足，將引起樁的失效，不能抵抗滑坡下滑力?；ㄗ哟?號(hào)滑坡的滑帶埋深大于25 m，若采用抗滑樁，樁長(zhǎng)將達(dá)到30 m以上，需充分論證抗滑樁阻滑的可行性。所以本工程采用抗滑樁方案適用性較差。

b）第二種削坡減載與反壓方案。此方案雖然對(duì)減緩滑坡變形有明顯作用，但是此滑坡若采用削坡減載與反壓方案治理，削坡會(huì)增加新的暴露面，引起產(chǎn)生次生滑坡；同時(shí)很大程度上破壞了原有植被和植草綠化，對(duì)黃土高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和水土保持影響較大。因此對(duì)于大型滑坡，削坡減載與反壓方案可行性較小，尚需要與支擋工程結(jié)合采用。

c）第三種碎石灰土樁加固滑坡體方案。碎石灰土樁通過加固樁周圍土體，尤其是提高了滑動(dòng)面范圍內(nèi)土體的抗剪強(qiáng)度，使樁、土共同作用形成復(fù)合地基起到阻滑的目的。碎石灰土樁方案造價(jià)較抗滑樁節(jié)省。因此本滑坡治理考慮采用碎石灰土樁方案可行。

5 設(shè)計(jì)方案的選定

經(jīng)過以上方案研究比選、結(jié)合具體工程特點(diǎn)及專家建議。本項(xiàng)目采用碎石灰土樁對(duì)滑坡土體進(jìn)行改良，以提高滑坡土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，從而增加滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。碎石灰土樁采用直徑為60 cm，樁間距為1.8 m，梅花型布置。樁長(zhǎng)根據(jù)滑坡土體厚度從路基左側(cè)至右側(cè)依次為2×18 m+3×17 m+3×16 m+3×15 m。具體設(shè)計(jì)見圖2。此外為攔截、引離地面水，防止其滲入滑坡體內(nèi),該滑坡治理設(shè)計(jì)方案中還設(shè)置了一定數(shù)量的截水溝和排水溝，并對(duì)路基兩側(cè)滑坡體范圍內(nèi)的所有裂縫、陷穴采用6%灰土進(jìn)行夯填處理，以防止雨水或地表水直接通過裂縫下滲至滑面。這些完善地表排水設(shè)施的合理設(shè)置對(duì)預(yù)防滑坡產(chǎn)生滑動(dòng)取得了良好效果,是治理黃土滑坡不可缺少的重要措施。

圖2 碎石灰土樁治理滑坡設(shè)計(jì)圖

6 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

6.1 巖土計(jì)算參數(shù)的選取

根據(jù)地勘單位提供的鉆孔、探井等資料，結(jié)合該項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的其他工程參數(shù)取值及規(guī)范建議取值范圍，再依據(jù)該滑坡的定性分析，在反演算的基礎(chǔ)上合理確定滑帶巖土初始強(qiáng)度參數(shù)，參數(shù)的取值見表1。

表1 計(jì)算參數(shù)取值表

6.2 不同工況的穩(wěn)定性安全系數(shù)

本文計(jì)算采用理正巖土的邊滑坡穩(wěn)定性分析軟件包，選取1-1＇和2-2＇剖面（見圖3、圖4）。分別在天然狀態(tài)下工況、天然+暴雨（飽和）工況以及天然+暴雨（飽和）+地震工況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算[2]，計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)結(jié)果見表2。

圖3 花子村2號(hào)滑坡1-1＇剖面設(shè)計(jì)圖

圖4 花子村2號(hào)滑坡2-2＇剖面設(shè)計(jì)圖

表2 花子村2號(hào)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

6.3 計(jì)算參數(shù)的修正

復(fù)合土層的抗剪強(qiáng)度參照公式（1）、公式（2）、公式（3）進(jìn)行計(jì)算修正[3]，修正后計(jì)算參數(shù)取值見表3。

式中：φsp為復(fù)合土層的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值；m為面積置換率；μp為應(yīng)力集中系數(shù)；φp為樁體材料內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值；cp為樁黏聚力標(biāo)準(zhǔn)；φs為樁間土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值；csp為復(fù)合土層黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值；cs為樁間土黏聚力標(biāo)準(zhǔn)；n為樁土應(yīng)力比。

表3 計(jì)算參數(shù)修正后取值表

6.4 參數(shù)修正后穩(wěn)定性計(jì)算

按照修正后計(jì)算參數(shù)，分別在天然狀態(tài)下工況、天然+暴雨（飽和）工況以及天然+暴雨（飽和）+地震工況進(jìn)行計(jì)算滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 參數(shù)修正后穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

7 結(jié)論與建議

黃土滑坡作為土質(zhì)滑坡一種，具有規(guī)模大、發(fā)生突然、滑速較快、崩塌性以及破壞力強(qiáng)、危害嚴(yán)重等特點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)不同類型滑坡性質(zhì)、原因、規(guī)模、穩(wěn)定狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)等，結(jié)合具體工程特點(diǎn)與要求，將常用的方法結(jié)合新的防滑、治滑措施，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，以保證滑坡穩(wěn)定[4]。本文黃土滑坡穩(wěn)定性計(jì)算采用復(fù)合土層修正后的強(qiáng)度參數(shù)，計(jì)算安全系數(shù)滿足規(guī)范取值，達(dá)到阻滑的目的；但是目前巖土體強(qiáng)度參數(shù)的取值仍是巖土計(jì)算中的難點(diǎn)，下一步需進(jìn)一步加強(qiáng)黃土地區(qū)滑坡防治設(shè)計(jì)中合理選取強(qiáng)度參數(shù)的理論研究。此外，碎石灰土樁施工質(zhì)量不易控制，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參數(shù)與理論計(jì)算取值可能會(huì)有較大差距，建議結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)土體參數(shù)進(jìn)行合理修正。以此為今后黃土地區(qū)滑坡防治中積累豐富的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)。