呂 淞

（福建省高速公路集團(tuán)有限公司，福州 350001）

0 引言

閩北為山區(qū)， 地形呈丘陵山地為主的低山區(qū)地貌特征，公路較為發(fā)達(dá)，公路沿線地面標(biāo)高多在230～350m，高差多為10～60m，山體較為圓緩，山坡坡度多為15～30°，植被較為發(fā)育。 低洼部位常分布有范圍不大的山間沖洪積小盆地，地形地貌上多表現(xiàn)為風(fēng)化剝蝕臺(tái)地[1]。 該地區(qū)殘積土發(fā)育，層厚，道路土質(zhì)邊坡多；由于殘積土結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，具有各向異性和不均勻性、浸水易崩解和軟化、親水性好等工程特性，該類邊坡病害較為突出[2]。

閩北地區(qū)由于道路建設(shè)等， 存在大量的殘積土高邊坡和滑坡等，作為該地區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害類型，其受持續(xù)強(qiáng)降雨、臺(tái)風(fēng)季降雨等影響明顯，給山區(qū)道路的安全運(yùn)營帶來較大隱患[3-4]。因此，對(duì)閩北地區(qū)殘積土坡失穩(wěn)機(jī)制和工程治理對(duì)策研究具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

本滑坡場(chǎng)區(qū)位于閩北地區(qū)某高速公路互通C 匝道右側(cè)，原設(shè)計(jì)為4 級(jí)高邊坡，最高約32m，坡率1∶1.0 和1∶1.25。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

滑坡場(chǎng)區(qū)為剝蝕丘陵地貌， 山間凹地區(qū)， 溝谷多呈“U”形，場(chǎng)地位于山坡，橫向坡度15～25°。

2.2 地層巖性

滑坡場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)為第四系殘坡積地層及麻源群石英片巖的各風(fēng)化層。其主要地層分布：滑坡上覆地層主要為坡積、殘積粉質(zhì)粘土，可塑、硬塑狀，稍濕，成分以粉粘粒為主，石英顆粒含量約15%，原巖結(jié)構(gòu)完整；下伏全風(fēng)化至碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化石英片巖，砂土散體狀、除石英外其余礦物均風(fēng)化呈土，遇水軟化崩解，巖芯手搓即散；碎塊片狀構(gòu)造，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯破碎；底部基巖為中風(fēng)化石英片巖片狀構(gòu)造，巖石較新鮮堅(jiān)硬，巖體較完整，節(jié)理裂隙發(fā)育。

邊坡開挖后揭露，路塹邊坡主體地層為坡殘積-全風(fēng)化地層，呈土狀，褐紅色，吸水易飽和。

2.3 水文地質(zhì)

地下水主要為基巖風(fēng)化層孔隙裂隙水， 賦存于基巖風(fēng)化層的孔隙裂隙中，富水性較差。地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，水量受降雨影響大，山坡、山腳及盆地內(nèi)為逕流，多沿?cái)嗔褞Ъ吧钋袦瞎扰判?。此類地下水降雨后水位迅速抬升，?duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大。

3 變形病害及原因分析

3.1 邊坡病害變形

邊坡工程建設(shè)期間，本段邊坡開挖完成后，開展坡面防護(hù)工程施工；受連續(xù)降雨影響，2014 年11 月邊坡第一階局部出現(xiàn)溜塌， 坡面及坡頂出現(xiàn)多道裂縫， 裂縫寬度3mm～10mm。2015 年3 月～6 月，進(jìn)入閩北地區(qū)雨季，受連續(xù)強(qiáng)降雨影響，坡體變形進(jìn)一步發(fā)展。 主要表現(xiàn)為：

（1）邊坡坡面出現(xiàn)局部坍塌，裂縫范圍加大；坡面第一階部分已施做的框架梁出現(xiàn)損壞、剪斷，部分錨墊板破損，錨頭崩裂；

（2）坡頂、坡體上部緩坡臺(tái)地多處出現(xiàn)張拉、下錯(cuò)裂縫，部分裂縫發(fā)展貫通（圖2 所示）；坡頂后緣下錯(cuò)裂縫長(zhǎng)約20m，寬約25cm；

圖1 地質(zhì)斷面圖

（3）路基反翹隆起，擠壓對(duì)側(cè)邊溝、變形；坡腳水量豐富（圖3 所示）。

圖2 滑坡場(chǎng)區(qū)裂縫分布圖

圖3 路基反翹隆起推移（水溝變形）

4 滑坡成因分析

（1）地形地貌：根據(jù)滑坡場(chǎng)區(qū)地形地貌現(xiàn)場(chǎng)踏勘，場(chǎng)區(qū)微地貌具有多級(jí)臺(tái)地， 后緣發(fā)現(xiàn)多道拉裂老裂縫及臺(tái)坎，具有不良地質(zhì)體地貌特征，為老滑坡不良地質(zhì)體[5]。

（2）地質(zhì)因素：邊坡地質(zhì)條件較差，坡體風(fēng)化深度大（松散坡積層、殘積粘性土層、全～強(qiáng)風(fēng)化層厚度大，遇水易軟化，粘滑），地下水發(fā)育，表層土體滲透性好，降雨時(shí)雨水會(huì)直接滲入坡體， 水位迅速抬升， 造成坡體自重增加，土體的粘聚力及內(nèi)摩擦角降低，坡體穩(wěn)定性降低。

（3）降雨影響：受2014 年11 月、2015 年3～6 月持續(xù)的降雨影響，雨水入滲，一方面邊坡上層坡積粉質(zhì)粘土及石英片巖殘積砂質(zhì)粘性土吸水飽和，巖土容重變大，增加下滑力；另一方面坡體地下水位上升，軟化巖體及軟弱滑動(dòng)帶，使其力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)明顯降低，誘發(fā)坡體滑坡病害。

（4）人類工程活動(dòng)影響：工程建設(shè)開挖邊坡，形成高約23～30m 臨空面，破壞山體原有平衡，易造成邊坡失穩(wěn)變形；同時(shí)開挖后施工周期、降雨等致使邊坡暴露時(shí)間較長(zhǎng)，使得坡體易失穩(wěn)破壞。

5 滑坡定量化反演分析

對(duì)滑坡病害進(jìn)行工程治理， 可結(jié)合坡體變形現(xiàn)狀和裂縫的發(fā)展情況等，分析其滑坡穩(wěn)定狀態(tài)[5]，并進(jìn)行量化評(píng)價(jià)[5,6]。 在此基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)土工試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等，可反分析本滑坡體的巖體指標(biāo)， 以達(dá)到工程治理量化計(jì)算的要求[7]。

本次計(jì)算采用當(dāng)前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的邊坡工程專業(yè)軟件Slide 數(shù)值模擬軟件進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算，具體選用較為嚴(yán)格的剛體極限平衡方法——Morgensten&Price 法； 選取該滑坡的3-3 斷面（圖1 所示）作為滑坡穩(wěn)定性分析模型。

（1）反算主滑帶指標(biāo)

3-3 斷面邊坡開挖后，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。 反分析計(jì)算其巖體力學(xué)指標(biāo)如表1 所示。

表1 巖體物理力學(xué)參數(shù)表

量化計(jì)算出其淺層穩(wěn)定系數(shù)為1.07， 深層穩(wěn)定系數(shù)為1.37（圖4 所示）。

圖4 開挖后邊坡穩(wěn)定狀態(tài)

（2）降雨后坡體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

受持續(xù)大氣降雨影響，坡體變形破壞。 綜合考慮持續(xù)強(qiáng)降雨對(duì)坡體地下水位的影響，降雨后坡體深層穩(wěn)定系數(shù)為1.02，淺層穩(wěn)定系數(shù)為0.94，坡體變形破壞（圖5 所示）。

圖5 持續(xù)降雨后坡體穩(wěn)定狀態(tài)

6 治理方案

6.1 方案分析

通過對(duì)滑坡變形發(fā)展過程、工程地質(zhì)條件、變形影響因素等綜合分析，提出三個(gè)綜合治理方案。

方案一：卸載部分滑坍體，坡腳向內(nèi)擴(kuò)展20m，清除淺層滑體；坡面采用預(yù)應(yīng)力錨索加固防護(hù)。該方案計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)約為1.21。

圖6 刷方卸載結(jié)合錨固治理方案

方案二：不刷方，采用抗滑樁強(qiáng)支擋，結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索加固防護(hù)。 該方案計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)約為1.23。

圖7 抗滑樁支擋結(jié)合錨固治理方案

方案三：線路改線，收費(fèi)站、管理處重新征地、選址。

6.2 方案比選

對(duì)比上述三個(gè)工程治理方案，通過有效的支擋加固，其穩(wěn)定系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

方案一：采用刷方卸載方案，需征工程用地與棄土場(chǎng)用地，占用土地面積大，工程周期長(zhǎng)，協(xié)調(diào)難度與社會(huì)影響大；同時(shí)該方案以預(yù)應(yīng)力錨固工程加固為主，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨固工程質(zhì)量、錨固地層等要求高，工程長(zhǎng)效性弱，造價(jià)達(dá)660 萬元左右。

方案二：采用抗滑樁強(qiáng)支擋，工程可靠性高，施工靈活、工期可控，且不需額外征地，工程造價(jià)約610 萬元。同時(shí)，因人工抗滑樁施工難度大，抗滑樁設(shè)計(jì)為圓樁采用機(jī)械成孔，安全性較好。

方案三： 線路改線繞避滑坡體方案， 互通出口收費(fèi)站、管理處已開始施工，且需重新選址，工程存在浪費(fèi)且可實(shí)施性差。

綜合考慮施工可靠性，工程質(zhì)量、工期、安全及工程造價(jià)等方面，選擇方案二較為合理。

7 治理成果

該滑坡采用方案二，即采用坡腳反壓+錨固工程原位加固+抗滑樁支擋進(jìn)行處理，在計(jì)劃工期內(nèi)完成了治理工作，治理后的邊坡穩(wěn)定，效果良好（圖8 所示），確保該項(xiàng)目順利建成通車，實(shí)現(xiàn)“縣縣通高速”目標(biāo)。

圖8 工程治理后全貌

8 結(jié)語

（1）由于工程建設(shè)開挖路塹破壞原老滑坡力學(xué)平衡，同時(shí)受強(qiáng)降雨等多方面因素影響觸發(fā)老滑坡復(fù)活。 對(duì)道路等線性工程，應(yīng)充分調(diào)查線路通過區(qū)域的地質(zhì)情況，遵循“預(yù)防為主，治理為輔，防治結(jié)合”的原則，對(duì)于可能產(chǎn)生滑坡災(zāi)害的路段要引起足夠的重視，能避則避，對(duì)不能繞避或者繞避方案不經(jīng)濟(jì)的，一定要做到“一次根治，不留后患”。

（2）對(duì)閩北地區(qū)類似坡殘積土滑坡，類土質(zhì)、土質(zhì)高邊坡等，其坡體穩(wěn)定性受持續(xù)強(qiáng)降雨、臺(tái)風(fēng)等不利天氣影響明顯。對(duì)于臺(tái)風(fēng)及持續(xù)強(qiáng)降雨季節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域類似道路邊坡的監(jiān)測(cè)與巡查， 減小地質(zhì)災(zāi)害損失和提高道路運(yùn)營安全。

（3） 工程治理應(yīng)結(jié)合坡體地質(zhì)條件、 工程可靠有效性、實(shí)施可行性、土地環(huán)保要求及工程造價(jià)等綜合比選治理方案。 對(duì)于閩北坡殘積土地質(zhì)路塹邊坡、滑坡等，應(yīng)充分考慮坡體地質(zhì)條件對(duì)預(yù)應(yīng)力加固工程的有效性和長(zhǎng)久性影響，做到安全可靠。