肖文輝 王德富 江 輝

(1．湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司 武漢 430051； 2．湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司 武漢 430051)

堆積體是指松散破碎巖土體堆積的地質(zhì)體，屬于邊坡變形破壞后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)階段的產(chǎn)物[1]。而錯(cuò)落是指陡傾的結(jié)構(gòu)面與后山巖體分隔開的部分巖體，因坡腳受沖刷或遭人工開挖，下伏的較軟弱巖層在上覆巖體的重壓下產(chǎn)生壓縮變形，引起上覆巖體沿陡傾結(jié)構(gòu)面整體下錯(cuò)的現(xiàn)象[2]，當(dāng)錯(cuò)落發(fā)展到后期將會(huì)轉(zhuǎn)化為滑坡。本文擬以貴州省惠水至羅甸高速公路堆積體滑坡治理的實(shí)際工程為背景，對(duì)滑坡的形成機(jī)理進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并提出治理加固措施，以供類似工程參考。

1 工程概況

貴州省惠水至羅甸高速公路堆積體滑坡位于K35+650-+810段線路右側(cè)，在已建成通車后受暴雨影響坡體發(fā)生變形，坡頂后緣及坡腳路塹擋墻出現(xiàn)多條裂縫，擋墻泄水孔及施工縫滲水，路塹邊溝發(fā)生偏移，路面邊部局部開裂隆起?；卢F(xiàn)狀見圖1。

圖1 滑坡現(xiàn)狀

該滑坡平面呈圈椅狀，縱向長(zhǎng)度約100 m，橫向?qū)挾燃s110 m，滑坡后緣距離路線中心右側(cè)約120 m，前緣已發(fā)展到路面右側(cè)土路肩邊部，圈定的滑坡體面積約7 500 m2，平均厚度約16 m，滑坡總體積約12萬(wàn)m3。滑坡平面圖見圖2。

圖2 滑坡平面圖

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)屬構(gòu)造剝蝕-侵蝕低山峰叢與山間平地地貌區(qū)，從微地貌單元看，處于下緩上陡的斜坡地帶，滑塌中后部為斜坡，坡度25°～35°，標(biāo)高985～1 030 m，相對(duì)高差約45 m。

2.2 氣象與水文

項(xiàng)目區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，兼有北、中亞熱帶氣候特點(diǎn)。年平均降水量1 137.8 mm，年平均降雨日數(shù)210.3 d，最大1 d降水量曾達(dá)178.8 mm。

場(chǎng)區(qū)地下水類型主要為殘坡積層孔、裂隙水，由大氣降水和地表水補(bǔ)給。邊坡中上部及塹頂后緣較大范圍為堆積體，地下水沿堆積體與炭質(zhì)泥巖接觸面向下排泄。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)坡面局部有地下水滲流，勘探期間測(cè)得鉆孔內(nèi)的穩(wěn)定水位為4.5～14.6 m。

2.3 地層巖性

該區(qū)域堆積體成分主要為塊石夾碎石土，塊石主要成分為灰?guī)r，塊徑0.5～15 m，灰褐色，松散～稍密狀。堆積體底部基巖面平緩，下伏基巖為炭質(zhì)泥巖，灰黑色，節(jié)理裂隙發(fā)育，力學(xué)性質(zhì)較差。坡頂硬質(zhì)巖崩塌于軟質(zhì)巖坡面上形成堆積體，后緣形成陡壁。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造

場(chǎng)區(qū)無(wú)區(qū)域斷層及活動(dòng)斷層通過(guò)，巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀 280°∠40°。

3 滑坡形成機(jī)理

該段滑坡的形成是地形地貌、地層巖性、地下水及人工切坡共同作用的結(jié)果。

1) 滑坡區(qū)坡體覆蓋層為后緣陡壁處灰?guī)r產(chǎn)生錯(cuò)落式的破壞后崩塌于軟質(zhì)巖坡面上形成的堆積體，厚度較大，一般厚15～20 m，以碎塊石為主，為滑坡的形成提供了源物質(zhì)。

2) 施工切坡，在斜坡前部坡腳處形成高度10～19 m的人工邊坡。人工邊坡施工時(shí)挖除了可起到抗滑作用的坡腳巖土體，破壞了坡體的自然平衡條件，為滑坡提供了剪出空間。

3) 在暴雨情況下，雨水浸潤(rùn)，堆積體下部炭質(zhì)泥巖遇水后軟化崩解，引起抗剪強(qiáng)度衰減，形成軟弱帶，使坡體穩(wěn)定性降低，從而發(fā)生坡體變形。

4) 本滑坡具備上硬下軟且覆蓋層較厚的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，在坡體未開挖時(shí)，該區(qū)基本上被上覆的灰?guī)r塊石層和周邊基巖圈閉在一個(gè)相對(duì)封閉的區(qū)域內(nèi)，其變形被限制[3]。當(dāng)坡體開挖后，下部軟層得到變形空間，在上覆巖體重壓下發(fā)生塑性流動(dòng)，從而發(fā)生軟巖擠出性滑坡(錯(cuò)落型滑坡)[4]。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

4.1 計(jì)算參數(shù)的確定

4.1.1 斷面的選定

滑坡體物質(zhì)主要由碎塊石和全～強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)泥巖組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)勘察情況，選取代表性的I-I剖面為控制性斷面，對(duì)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。I-I剖面圖見圖3。

圖3 I-I剖面圖

4.1.2 計(jì)算工況

場(chǎng)區(qū)地震烈度為VI度，不考慮地震工況。根據(jù)JTG D30-2015《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》，高速公路邊坡天然工況下穩(wěn)定安全系數(shù)取1.3，暴雨工況下穩(wěn)定安全系數(shù)取1.2[5]。

4.1.3 參數(shù)反算

由于滑坡已經(jīng)發(fā)生，原地勘報(bào)告數(shù)據(jù)不能完全采用，故進(jìn)行了補(bǔ)充勘察。結(jié)合補(bǔ)勘報(bào)告及目前滑坡現(xiàn)狀反算滑坡體的物理力學(xué)參數(shù)，在計(jì)算抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，將天然狀態(tài)下的安全系數(shù)取1.10，飽和狀態(tài)下的安全系數(shù)取0.99，并結(jié)合室內(nèi)剪切試驗(yàn)，綜合確定滑帶土c、φ值，其他參數(shù)取值根據(jù)土工試驗(yàn)并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取得，具體見表1。

表1 滑坡體力學(xué)參數(shù)

4.2 滑坡推力計(jì)算

勘查表明，滑坡形態(tài)比較復(fù)雜，采用不平衡推力傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡穩(wěn)定性，具體結(jié)果見表2。

表2 剩余下滑力計(jì)算結(jié)果

正常工況下，安全系數(shù)K=1.25時(shí)計(jì)算的剩余下滑力為935kN/m。暴雨工況下，安全系數(shù)K=1.20時(shí)計(jì)算的剩余下滑力為1 296kN/m。在擬設(shè)樁位處剩余下滑力為1 815kN/m。

5 滑坡治理方案

針對(duì)滑坡的物質(zhì)組成、變形機(jī)理和穩(wěn)定性分析，提出了3種治理方案：鋼花管注漿+錨索框架梁、全部清方卸載和抗滑樁強(qiáng)支擋。

5.1 方案的選擇

1) 鋼花管注漿+錨索框架梁方案。施工組織相對(duì)容易，行車干擾小，工期有保證，但注漿對(duì)堆積體固化效果難保證，注漿施工過(guò)程中存在風(fēng)險(xiǎn)(漿體軟化滑坡體)，且坡腳錨索的錨固段位于全～強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)泥巖內(nèi)，打試驗(yàn)錨索后發(fā)現(xiàn)錨固力難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，錨固作用有限。

2) 全部清方卸載方案。清除滑面以上部分土石方至邊坡穩(wěn)定，采用普通防護(hù)，滑坡體后緣及平臺(tái)設(shè)置截水溝，一、二級(jí)邊坡部分坡面布設(shè)仰斜式深層排水孔。此方案施工組織相對(duì)容易，由于清方量較大，坡面防護(hù)工程量增大，且需要規(guī)模較大的棄土場(chǎng)，工期稍長(zhǎng)，行車干擾較大，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞較大。

3) 抗滑樁強(qiáng)支擋方案。處治效果較好，施工組織相對(duì)容易，由于本段目前交通量不大，清方量較小，坡體開挖擾動(dòng)較小，行車干擾小，工期相對(duì)較長(zhǎng)。

經(jīng)綜合比選，推薦抗滑樁強(qiáng)支擋方案。

5.2 抗滑樁治理措施

結(jié)合以上分析，采用抗滑樁+深層排水+清除松散體+坡面防護(hù)的綜合處治措施，邊坡分段分區(qū)進(jìn)行治理。

在K35+700-+810段右側(cè)邊坡坡面處設(shè)置抗滑樁。抗滑樁距路線中心右側(cè)24m，截面2.0m×3.0m，樁長(zhǎng)22，25，28m，樁間距5～6m，共19根。

K35+700-+780段設(shè)置深層排水孔，縱向間距為2.5m。同時(shí)在坡腳擋墻上設(shè)置2排仰斜式深層排水孔，縱橫間距2～3m，梅花型布置。

清除K35+750-+790段表層松散滑塌體。上部坡面采用SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，防止落石威脅路面行車安全，下部坡面采用C20片石混凝土護(hù)面墻封閉。

6 滑坡監(jiān)測(cè)

為掌握滑坡的變形發(fā)展規(guī)律，在滑坡上布設(shè)位移觀測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。地表監(jiān)測(cè)平面示意圖見圖4。

圖4 地表監(jiān)測(cè)平面示意圖

選取測(cè)點(diǎn)中JC2、JC6作為代表說(shuō)明，數(shù)據(jù)見表3，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不再一一列舉。JC2監(jiān)測(cè)點(diǎn)X軸最大位移累計(jì)位移65mm，擋墻頂JC6監(jiān)測(cè)點(diǎn)Y軸最大位移累計(jì)位移33mm，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，受降雨等影響該段滑坡有繼續(xù)發(fā)展的可能，需要治理。

表3 JC2及JC6監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移表

注：X向以東向?yàn)檎?，Y向以南為正，垂直方向以向上為正，各線大樁號(hào)為正南向。

7 治理效果

該滑坡治理施工完畢近3年后，經(jīng)檢驗(yàn)，滑坡變形停止，坡體穩(wěn)定，堆積體滑坡治理達(dá)到預(yù)期效果。

8 結(jié)語(yǔ)

1) 山區(qū)公路建設(shè)必須堅(jiān)持地質(zhì)選線原則，盡量繞避大型不良地質(zhì)，善于利用遙感和鄰近工程已有成果，開展專項(xiàng)工程地質(zhì)調(diào)繪，超前查明重大不良地質(zhì)，避免“折騰”和“浪費(fèi)”。

2) 滑坡治理應(yīng)在充分分析論證后盡早實(shí)施，避免后期惡化導(dǎo)致處治難度增大。該堆積體滑坡因公路施工產(chǎn)生，通車后暴雨情況下發(fā)生變形破壞，出現(xiàn)路面鼓起、邊溝擠壓變形、擋墻多處開裂、坡面鼓脹、坡頂有裂縫，說(shuō)明滑坡在繼續(xù)活動(dòng)，嚴(yán)重威脅到高速公路運(yùn)營(yíng)安全，亟須治理。

3) 本滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為特殊，具備上硬下軟且蓋層較厚的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)充分重視水對(duì)滑坡的作用。滑坡體上部為崩塌堆積體，坡腳下伏軟弱的炭質(zhì)泥巖，由于其強(qiáng)度低，遇水軟化，在上覆巖體重壓下沿風(fēng)化差異接觸面產(chǎn)生應(yīng)力松馳，從而發(fā)生錯(cuò)落型滑坡。

4) 在施工過(guò)程中及后期通車運(yùn)營(yíng)期間，宜開展滑坡體長(zhǎng)期變形監(jiān)測(cè)工作，結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果校正設(shè)計(jì)，修正方案。

5) 滑坡治理采取抗滑樁+深層排水+清除松散體+坡面防護(hù)的綜合治理措施，分區(qū)分段進(jìn)行治理，經(jīng)檢驗(yàn)，治理方案合理有效，可為今后治理類似工程地質(zhì)條件下的堆積體滑坡提供參考。