李志謀

(廣西交通投資集團柳州高速公路運營有限公司，廣西 柳州 545000)

0 引言

廣西高速公路建設(shè)規(guī)模日益龐大，2020年總里程已超6 800 km。在投入運營的高速公路中，特別是新開通的高速公路邊坡易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。目前，為了保證安全和道路運輸功能，通常采取封閉改道的方式處理滑坡，本文以陽鹿高速公路為項目背景，介紹了在K63+760～K63+960段高填陡坡路堤的滑坡治理中，通過利用滑坡監(jiān)測，直觀了解深層變形情況，采取了錨筋樁擋土墻組合片石反壓方案對滑坡進行處治，不僅有致控制了邊坡滑移，而且實現(xiàn)了邊施工邊運營，避免了封閉改道對交通造成的影響，也減小了經(jīng)濟損失，可為類似工程提供參考借鑒。

1 工程概況

陽鹿高速公路全線起訖樁號為K0+000～K94+167.423，全線采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計速度為100 km/h，路基寬度為26.0 m。橋涵設(shè)計汽車荷載等級采用公路-Ⅰ級。2019年7月投入運營。

陽鹿高速公路于2010-12-01正式開工建設(shè)，原計劃2014年年底建成通車。但自2013年年底開始部分停工，2014年8月至2018年3月處于全面停工狀態(tài)。2018年3月，重新啟動陽鹿高速公路搶險性復(fù)工建設(shè)。

K63+760～K63+960段高填陡坡路堤在2014年全線面臨停工前，已填筑至261 m高程(已接近路床區(qū))，2018年6月?lián)岆U性復(fù)工勘察時發(fā)現(xiàn)：

(1)該段路基實際并未嚴(yán)格按照原始設(shè)計1∶1.75的坡比分2級進行填筑施工，而是按1∶1.75～1∶1的過渡性坡比(底部4～8 m按1∶1.75填筑，向上逐步變陡，最頂部6～8 m甚至為1∶1的坡比)直接填筑到頂。

(2)該段路基進場時已發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)拉張裂縫，為陽鹿高速近4年停工時段內(nèi)發(fā)育的歷史沿襲裂縫。該歷史沿襲裂縫發(fā)育方向與路線方向近似平行，位置位于中央分隔帶向山體內(nèi)側(cè)約3～5 m處，歷史裂縫全長約為200 m，最大裂縫寬度約30 cm，最大沉降錯臺約為8 cm，兩側(cè)端部略呈弧形剪切開裂，并向路基外側(cè)延伸至路肩附近，暫未發(fā)現(xiàn)弧形剪切裂縫向下切割路基填筑斜坡，填方邊坡坡底采用重力式漿砌片石擋墻支擋，擋墻發(fā)育多條自下向上發(fā)展的垂向貫穿裂縫。

搶險復(fù)工開始后，由于該病害路段為高填深挖的控制性路基地段，除作為主線的核心組成部分外，還肩負(fù)著全線運輸線路拉通的關(guān)鍵作用，最初的雙排樁錨固對拉防護結(jié)構(gòu)施工周期相對較長，病害影響路段兼作全線施工通行運輸?shù)缆返膽?zhàn)略作用。因此僅對該病害路段采取了重新?lián)Q填頂部約6～8 m厚度不合格塊石填料，并進行加筋處理的處治方法。

在高速公路運營后，病害路段裂縫復(fù)發(fā)。陽鹿高速公路于2019-07-30順利通車，至2019年10月中旬K63+760～K63+960段高填路堤初次發(fā)現(xiàn)裂縫，初次發(fā)現(xiàn)裂縫長度約2～3 m，寬度約2～3 mm，裂縫中點大約位于K63+840附近位置。2019年10月中旬至2019-12-28期間，裂縫自初始裂縫中心，向兩側(cè)緩慢發(fā)展；至2019-12-28，裂縫長度延長至約30 m；2019-12-28至2019-12-30，間隔1 d，裂縫長度增加到約60 m，裂縫寬度擴展至3～8 mm，但暫未出現(xiàn)明顯的裂縫錯臺。復(fù)發(fā)裂縫位置與歷史裂縫位置近似重合，走向大致平行于高速公路。

2 邊坡地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因

2.1 滑坡段地質(zhì)條件

2.1.1 地形地貌

剝蝕丘陵地貌，自然坡度為20°～35°，局部達45°，灌木為主，植被茂密，種有桉樹、橘子等農(nóng)作物。

2.1.2 地層巖性

由地質(zhì)調(diào)查和鉆探揭示，該路段地層主要有第四系新近人工堆積層(Qml)、古滑坡堆積層(Qdel)、第四系沖洪積層(Qal+pl)、殘破積層(Qel+dl)和泥盆系下統(tǒng)蓮花山組基巖(D112)。覆蓋層為灰黃色碎石土，為細(xì)砂巖風(fēng)化殘積坡積形成，厚2～3 m，厚度不均，下伏紫紅色厚-中厚層狀強風(fēng)化細(xì)砂巖夾泥質(zhì)細(xì)砂巖，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀20°/SE∠26°，節(jié)理產(chǎn)狀為85°/NW∠88°、330°/SW∠67°[1]。

2.1.3 地震動參數(shù)和水文

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)劃分，該路段基本地震動峰值加速度為0.05 g，對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度，基本地震動加速度反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

該滑坡路段地表水為病害路段北側(cè)180 m處的河流及南側(cè)約80 m的小溪溝，北側(cè)河流水位較低對路基未造成威脅，南側(cè)小溪流高程為275 m，暴雨季節(jié)有漫流至高速公路的風(fēng)險。場地內(nèi)地下水類型主要為賦存于滑坡堆積體中的孔隙水以及中風(fēng)化砂巖中的基巖裂隙水。

2.1.4 特殊性巖土

該路段的特殊性巖土主要為素填土，主要分布于高速公路路基地段，為人工分層壓實填土，完成填筑時間約5年，未完成自重固結(jié)，具中等壓縮性。該層力學(xué)強度較低，飽水后力學(xué)強度更差，浸水易發(fā)生變形下沉，土體自身的特殊性質(zhì)對邊坡穩(wěn)定影響大。

2.2 滑坡成因分析

2.2.1 滑坡產(chǎn)生的內(nèi)因

(1)地形條件及不良地質(zhì)體：K63+760～K63+960段高填陡坡路堤于古滑坡腰部通過，屬不良地質(zhì)，古滑坡原始地貌特征清晰，古滑坡經(jīng)過長期的蠕動變形和侵蝕作用，形成了上陡下緩的地貌單元，近代以來未發(fā)現(xiàn)有滑動跡象，而外側(cè)陡峭臨空面及滑坡堆積體為滑坡形成創(chuàng)造了條件。

(2)巖性條件：主要由路基填土及滑坡堆積體構(gòu)成，下伏滑床為中風(fēng)化砂巖，而滑坡堆積體厚度較大，主要由粉質(zhì)黏土、強風(fēng)化砂巖及中風(fēng)化砂巖組成，具備了滑坡沿各軟弱結(jié)構(gòu)面誘發(fā)復(fù)活的條件。

(3)地質(zhì)構(gòu)造：路基下伏巖層為順層坡，且有滑坡堆積體，為誘發(fā)順層滑動提供了動力條件。

2.2.2 人類活動因素

(1)路堤填土：K63+760～K63+960段高填陡坡路堤施工后，于填方邊坡側(cè)形成較大臨空面，改變了古滑坡受力狀態(tài)，亦改變了原有的地質(zhì)條件及水文條件[2]，是古滑坡誘發(fā)復(fù)活的動力根源，在路基填土荷載和車輛荷載反復(fù)作用下，于高陡斜坡面產(chǎn)生側(cè)向位移變形，促使了滑坡變形發(fā)展，同時也為向下誘發(fā)更深層滑面創(chuàng)造了有利條件。

(2)后緣棄土場：病害路段古滑坡后緣為新近堆填形成的棄土場，堆積于沖溝區(qū)域，堆積高約40 m，對沖溝進行了截流，于上游形成了集水區(qū)，改變了地表水環(huán)境，增大了滑坡體的滲水壓力，同時棄土堆積體也增大了古滑坡后緣推力，改變了古滑坡受力條件及地下水和地表水排泄路徑，對滑坡的形成與發(fā)展有推波助瀾的作用。

2.2.3 氣象因素

氣象因素是滑坡復(fù)蘇、加劇的主要外動力。大氣降水對滑坡穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為兩個方面：(1)高填路堤為新近填土，土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，孔隙裂隙較多，滲流通道發(fā)育，降雨直接沿裂隙或孔隙入滲，使路提填土及下部滑坡堆積體軟化，降低了自身及滑坡堆積體的力學(xué)強度，加大了自身重量，更易產(chǎn)生變形、滑移；(2)古滑坡后緣為棄土場，截斷了上游排水沖溝，雨季時形成大氣降水匯集區(qū)，在排水不暢的情況下，產(chǎn)生較大的靜水壓力和水力梯度，從而增大路提填土側(cè)向壓力和滲流力，使坡體地下水位上升，大大增加了路基填土及古滑坡堆積體含水量，甚至處于飽和狀態(tài)，產(chǎn)生的動水壓力也進一步降低了坡體的穩(wěn)定性。由此可見，氣象因素對邊坡滑動變形起加劇誘發(fā)作用，是滑坡復(fù)蘇滑動的主要誘因之一。

綜上所述，該路段滑坡的形成條件主要為地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性及不良地質(zhì)古滑坡、人類活動形成臨空面及加載作用、大氣降水加劇誘發(fā)。其中高速公路路堤建設(shè)是誘發(fā)病害路基滑坡發(fā)生的根源，而氣象因素及后緣棄土場堆填所形成大氣降水匯集區(qū)是誘發(fā)病害路基滑坡的根本動力。

3 邊坡監(jiān)測與施工方案

3.1 滑坡監(jiān)測

3.1.1 滑坡監(jiān)測的方法

對公路滑坡應(yīng)進行監(jiān)測，確定滑坡范圍、滑動面位置、變形速率及穩(wěn)定狀態(tài)，以驗證滑坡防治工程效果，保障滑坡防治工程施工和公路運營安全[3]?；卤O(jiān)測階段可分為施工安全監(jiān)測、防治效果監(jiān)測和運營期長期監(jiān)測。滑坡體監(jiān)測項目與監(jiān)測方法如表1所示。

表1 滑坡體監(jiān)測項目與監(jiān)測方法表

為了確保施工質(zhì)量及高速公路的持續(xù)運營，自滑坡治理施工準(zhǔn)備開始，運營和設(shè)計單位即對滑坡路段進行位移等變形監(jiān)測，主要監(jiān)測地表位移、深部位移等，進行監(jiān)測日報和預(yù)警。

3.1.2 監(jiān)測頻率與預(yù)警

(1)沿主滑方向布置深層位移觀測斷面3個，沿道路縱向滑坡路段每間隔10～15 m布置監(jiān)測點1個，監(jiān)測內(nèi)容包含邊坡水平位移和垂直位移、地表裂縫監(jiān)測、擋墻變形等。監(jiān)測頻率為：施工期間1次/d，當(dāng)出現(xiàn)險情時應(yīng)加密監(jiān)測頻率；竣工后監(jiān)測時間不宜少于1個水文年[4]。

地表位移監(jiān)測可采用GPS法和大地測量法，可輔以電子水準(zhǔn)儀進行水準(zhǔn)測量，在通視條件較差的環(huán)境下，以GPS監(jiān)測為主；在通視條件較好的環(huán)境下采用大地測量法[5]。變形監(jiān)測精度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工程測量規(guī)范》(GB 50026-2007)的有關(guān)規(guī)定。應(yīng)采取有效措施監(jiān)測地表裂縫、錯位等變化。監(jiān)測精度分辨率應(yīng)≥1.0 mm。

(2)邊坡施工過程中及監(jiān)測期遇到下列情況應(yīng)及時報警，并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施：

①坡頂?shù)淖畲笏轿灰埔汛笥谶吰赂叨鹊?/500或者20 mm，以及其水平位移速率已連續(xù)3 d>2 mm/d。

②坡頂路面出現(xiàn)新裂縫，原有裂縫有新發(fā)展。

③支護結(jié)構(gòu)中有重要構(gòu)件出現(xiàn)應(yīng)力驟增、壓屈、斷裂、松弛或破壞現(xiàn)象。

④邊坡底部或者周圍巖土體出現(xiàn)可能導(dǎo)致邊坡剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆。

⑤根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗判斷已出現(xiàn)其他必須報警的情況。

⑥加強現(xiàn)場巡視工作，重點巡查滑坡后緣裂縫開裂發(fā)展情況，一旦發(fā)現(xiàn)險情，要積極做好相關(guān)應(yīng)急預(yù)案工作。

3.2 防治方案

滑坡防治設(shè)計應(yīng)根據(jù)滑坡穩(wěn)定性評價結(jié)果和保護對象的要求，進行多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，因地制宜，采取截排水、填土反壓、消方減載、支擋加固等相結(jié)合的綜合防治措施。

3.2.1 設(shè)計總體簡介

K63+760～K63+960段高填路堤病害復(fù)發(fā)治理思想是根據(jù)病害區(qū)域地形特點及病害發(fā)展階段，按里程分為K63+760～K63+850核心變形區(qū)和K63+850～K63+920非核心變形區(qū)兩個部分。核心變形區(qū)于212 m高程平臺采用錨筋樁鋼筋混凝土拱形擋墻固腳，上部逐級填石反壓形成防護；非核心變形區(qū)在各級滑面剪出口位置采用錨筋樁混凝土擋墻防護。

3.2.1.1 K63+760～K63+850核心變形區(qū)

將核心變形區(qū)支擋反壓設(shè)計定為一期工程，共分3個分步施作。

(1)一期1分步工程是在212 m高程平臺設(shè)置4排錨筋樁連接鋼筋混凝土拱形擋墻，擋墻墻背混凝土封底至213 m高程后，施作無砂大孔混凝土排水帶而后二次混凝土封底至215 m高程，再于墻背施作3～4 mm排錨筋樁及混凝土樁面板至216.5 m高程，上部填石反壓至222 m高程，填石反壓與拱形擋墻間設(shè)置0.5 m的混凝土后澆帶連接。上述錨筋樁間距均為2 m×2 m，樁長24 m，錨筋束由4根C32鋼筋+1根φ48mm×3.5mm無縫鋼管構(gòu)成，錨入擋墻中，φ48mm×3.5mm鋼管出露≥0.25m，錨孔直徑φ≥200mm。拱形混凝土擋墻長75m，高9.0m，坡比為1∶0.3，基礎(chǔ)埋深為1.0m，底寬8.40m，墻頂寬5.20m，每長10m設(shè)伸縮鏈一道，瀝青麻絮填塞。

(2)一期2分步工程則自222m高程平臺采用填石反壓至232m高程。

(3)一期3分步工程將填石反壓至既有擋墻242.82m高程附近。填石反壓體外側(cè)及兩端碼砌1.0m厚的漿砌片石護面墻，墻面勾縫處理。上述填石反壓施工工藝參照填石路基要求執(zhí)行，內(nèi)部填石石料為硬質(zhì)片石時按0.5m分層鋪筑，并攤鋪厚3～5cm的M10水泥砂漿，讓其自由流瀉填縫至下層填石面，填縫飽滿。各級擋墻平臺澆筑厚20cm的C25混凝土面層防水。

3.2.1.2K63+850～K63+920非核心變形區(qū)

將非核心變形區(qū)支擋結(jié)構(gòu)定為二期工程，分2個分步完成。

(1)二期1分步工程是在既有擋墻242m高程外側(cè)設(shè)4排錨筋樁混凝土擋墻加固防護，錨筋樁間距為1.5m×1.5m，樁長24m，錨筋束由4根C32鋼筋+1根φ48mm×3.5mm無縫鋼管構(gòu)成，錨入擋墻中，φ48mm×3.5mm鋼管出露≥0.25m，錨孔直徑φ≥200mm?；炷翐鯄﹂L約73m，高5.2m，同時考慮既有擋墻坡腳起伏變化的影響，以淺開挖為原則，墻頂高程按245.20m控制，坡比為1∶0.5，基礎(chǔ)寬5.50m，墻頂寬5.00m，每長10m設(shè)伸縮縫一道，瀝青麻絮填塞。

(2)二期2分步工程是在221m高程設(shè)4排錨筋樁連接混凝土擋墻至228m高程，墻背填石反壓；錨筋樁間距為2.0m×2.0m，樁長2m，錨筋束由4根C32鋼筋+1根φ48mm×3.5mm無縫鋼管構(gòu)成，錨入擋墻基礎(chǔ)中，φ48mm×3.5mm鋼管出露≥0.25m，錨孔直徑φ≥200mm?；炷翐鯄﹂L約68m，高4.0m，坡比為1∶0.5，基礎(chǔ)寬根據(jù)地形布置(≥7.0m)，墻頂寬4.00m，每長10m設(shè)伸縮縫一道，瀝青麻素填塞。墻背填石反壓體外側(cè)及兩端碼砌1.0m厚的砌片石護面墻，護面墻與混凝土擋墻間設(shè)置0.5m的混凝土后澆帶連接；填石反壓施工工藝參照填石路基要求執(zhí)行，內(nèi)部填石石料為硬質(zhì)片石時按0.5m分層鋪筑，并攤鋪3～5cm的M10水泥砂漿，讓其自由流瀉填縫至下層填石面，填縫飽滿。墻背填石反壓體頂面澆筑厚20cm的C25混凝土面層防水。

3.2.2 錨筋樁

3.2.2.1 錨筋樁簡介

錨筋樁是借助周圍巖土對樁身的嵌制作用以穩(wěn)定和加固巖土體的樁。

錨筋樁在巖土工程的應(yīng)用主要是對邊坡、隧道、壩體進行主動加固。錨筋樁作為深入地層的受拉構(gòu)件，它一端與工程構(gòu)筑物連接，另一端深入地層中。其功能是將錨固體與土層的粘結(jié)摩擦作用增大，增加錨固體的承壓作用，將自由段的拉力傳至土體深處。

錨筋樁主要起錨固作用，一般采用長9m的3～5根直徑為32mm的鋼筋焊接組成。施工時在巖石或土質(zhì)邊坡上鉆孔，將注漿管與錨筋樁綁扎后一起插入孔中，利用注漿管全孔一次灌注純水泥漿液。

3.2.2.2 錨筋樁設(shè)計

本案例中錨筋樁長度為24m，錨固主筋為4根C32鋼筋，錨筋樁平面配筋如圖1所示。

圖1 錨筋樁平面配筋圖

4 對施工效果的監(jiān)測和驗證

4.1 施工處治過程監(jiān)測

在通車運營后，該路段最初顯現(xiàn)出弧線裂縫這一路面病害，并逐漸擴大。在地質(zhì)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，設(shè)計單位設(shè)計出最優(yōu)處治方案，2020年年初進入施工處治階段。在路基下邊坡施加“錨筋樁+反壓片石”形式的加固措施后，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，邊坡滑移趨于穩(wěn)定，各項監(jiān)測指標(biāo)位移均已接近于0。對于因滑坡引起的路面開裂、錯臺，實施對該路段路面結(jié)構(gòu)層進行破除，重新攤鋪施工的方案。2021年1月完成處治，路面處治后，地質(zhì)變形監(jiān)測持續(xù)穩(wěn)定至今。

4.2 變形監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)控量測數(shù)據(jù)與施工處治進度及降雨密切相關(guān)，在未實施錨筋樁時核心變形區(qū)測斜點位移變化速率為2mm/d，在雨季有所增大；在6月一期1分步錨筋樁擋墻的作用下，核心變形區(qū)中部和底部滑移面位移變形已得到截制；12月錨筋樁擋墻和反壓完成3分步時，所有測斜點維持“0變形”，防治效果監(jiān)測結(jié)果良好。

通過施工安全監(jiān)測，可有效地指導(dǎo)施工步驟，防控風(fēng)險，安排工期。該點需在高速公路運營期長期監(jiān)測。

5 結(jié)語

通過對K63+760～K63+960邊坡滑坡、路面下沉開裂進行處治方案設(shè)計、治理施工和變形監(jiān)測，得到以下認(rèn)識：

(1)滑坡的形成可由不良地質(zhì)的古滑破、水分侵入土體增加自重、人類活動形成臨空面和人為加載等各種因素疊加產(chǎn)生，例如高速挖填方、邊坡堆載等。

(2)拱形擋墻與錨筋樁形成的復(fù)合組合增加了支擋結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性和抗拔承載力，錨筋樁通過穿越滑坡堆積體進入下伏中風(fēng)化砂巖層，可對滑面產(chǎn)生有效的嵌鎖。

(3)錨筋樁擋墻+反壓體組合具有良好的整體穩(wěn)定性，對該類型滑坡處治效果明顯，是一種邊坡加固治理的新方式。