高淑霞

（天水市公路管理局，甘肅 天水 741000）

1 引言

稍子坡至平南通鄉(xiāng)公路位于甘肅省天水市秦州區(qū)境內(nèi)K0+563—K0+603段，路段右側(cè)為填土路基邊坡，未做任何防護處理。長期降水及地表水下滲，導(dǎo)致該段路基下沉，逐漸沿原始地層接觸面變形并產(chǎn)生滑移，最終形成路基滑坡，導(dǎo)致交通中斷?；麦w物質(zhì)在地表水流的作業(yè)下，形成小型泥石流，順坡流下，威脅坡腳下公路的行車安全，須及時治理。文章將結(jié)合實際工程，簡單闡述如何采用不完全平衡應(yīng)力傳遞系數(shù)法對邊坡處理完成后留下的路基進行動態(tài)穩(wěn)定性計算分析，并通過地質(zhì)勘察和現(xiàn)場檢測，制定出抗滑樁滑坡治理方案的過程。

2 滑坡災(zāi)害成因分析

2.1 地形地貌條件

該段填方路基處于山谷斜坡上，上坡平均坡度為62°～75°,下坡平均坡度為28°～35°?；麦w中部為厚10 m的長條狀山體，寬約25 m，長40 m，滑坡后壁裂縫較大，張開度達1～2 m，坡體物質(zhì)為碎石土，坡體樹木呈現(xiàn)向下傾斜的趨勢?；绿幝坊挥谄聹仙喜浚貏莞卟钶^大，相對高差約80 m，平均坡度較大，是典型的斜坡路基，集水面積大，而且路基開挖后解除坡體上的壓力，因此，為路基的變形和滑移提供了很好的地形條件。

2.2 地質(zhì)條件

勘探區(qū)位分布于斷陷盆地區(qū)域內(nèi)，沉積含巨厚棕紅層泥巖，局部地區(qū)為中薄油頁巖層，地表風(fēng)化帶間隙過度發(fā)育，導(dǎo)致下部巖體易破碎，遇滲水條件易出現(xiàn)軟化解體。土體具有承載力極低、抗扭剪強度低、高壓縮性和高敏感度的明顯特性。這種軟質(zhì)地層也是最典型的滑性地層，是路基滑移形成的必要地質(zhì)條件。

2.3 降雨因素

項目所在區(qū)域降雨量大且集中，雨水的滲入不僅降低了土壤的抗剪強度，還增加了滑重。特別是夏季連續(xù)強降雨，滲入軟巖和土壤中，是導(dǎo)致路基滑坡的重要誘因。原地層為泥巖風(fēng)化層，雨水滲入下部泥頁巖風(fēng)化層形成的軟質(zhì)防水層，上部軟質(zhì)充填土變得不穩(wěn)定，沿原地層接觸面滑移。

2.4 地震因素

隴南地區(qū)震中點附近以外的其他區(qū)域降水較多而未出現(xiàn)更大規(guī)模強烈地震，本路工程項目所在地公路正處于極強的地震作用帶位上，尤其當(dāng)遭受到“5.12”大型破壞性地震的影響，公路地面及路基兩側(cè)邊坡體因破壞性地震作用，在出現(xiàn)明顯方向發(fā)生急劇變化的應(yīng)力作用下，破壞該公路坡體結(jié)構(gòu)應(yīng)力的分布及其平衡，造成邊坡地表結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)較大應(yīng)力、變形的損失及結(jié)構(gòu)嚴(yán)重斷裂，非常有可能產(chǎn)生雨雪及冰融水流層的滲透，降低工程巖土力學(xué)強度指標(biāo)和巖土結(jié)構(gòu)質(zhì)量指數(shù)，進而導(dǎo)致工程地下水徑流條件發(fā)生改變，導(dǎo)致公路路基損毀。

2.5 其他原因

車輛荷載長期作用、坡體上部居民生活垃圾傾倒堵塞排水系統(tǒng)，以及路基填料壓實均勻性差也是誘發(fā)路基病害的重要因素。

綜上所述，造成此次路基滑坡的主要原因及誘發(fā)因素為：

（1）主要因素是不利的地形和較差的地質(zhì)條件，該路段填方路基位于山坡、溝谷，下部泥頁巖風(fēng)化層為易軟化防水層。

（2）填土抗剪強度降低，尤其是隨著靠近軟泥巖邊坡頂部處的較強風(fēng)化層強度系數(shù)的明顯降低、土體穩(wěn)定性變得不穩(wěn)定，為路基抗滑坡特性的有效形成提供了為有利條件。滑坡縱向長度約40 m，方量約6 000 m3。

（3）連續(xù)降雨，雨水在溝壑處聚集，滲入該滑坡段路基填土內(nèi)部，增加了填土的重力，從而誘發(fā)了路基滑坡。

3 穩(wěn)定性分析

3.1 路基沿軟弱層滑移穩(wěn)定性分析

分析現(xiàn)有路基結(jié)構(gòu)的誘發(fā)變形類型和誘發(fā)破壞基本形式特征為診斷條件，后緣斷面呈圓錐形，滑坡體邊緣呈細(xì)長條狀，后緣裂縫發(fā)育明顯，坡體構(gòu)造上坡陡、中下坡緩，坡積體較為松散，下隱伏于新近系風(fēng)化的松散泥巖，泥巖表面遇潮水后軟化，形成具有一定寬度的隔水泥層，尤其是分析路基范圍內(nèi)裂縫結(jié)構(gòu)的發(fā)展演變和誘導(dǎo)變形機理以及以往引起誘發(fā)破壞變形類型的3個主要觸發(fā)因素，初步能判斷路基滑坡后的堆積體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，殘留的路基填土可能逐漸滑坡，需要及時治理。

3.2 回填處理后的穩(wěn)定性分析

3.2.1 計算方法

該次滑坡之滑動坡頂面呈折中曲線型，使用《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTG D30—2015）傳遞系數(shù)法進行滑坡推力的計算[1]。

滑坡剩余下滑力計算公式如下：

式中：Ti、Ti-1—第i和第i-1滑塊剩余下滑力（kN/m）；

Fs—穩(wěn)定安全系數(shù)；

Wi—第i滑塊自重力（kN/m）；

αi、αi-1—第i、第i-1滑塊對應(yīng)滑面的傾角（°）；

Ψi—傳遞系數(shù)；

Φi—第i滑塊滑面內(nèi)摩擦角（°）；

Ci—第i滑塊滑面巖土黏聚力（kN/m）；

Li—第i滑塊滑面長度（m）。

3.2.2 計算參數(shù)分析選用

本次取值主要采用極限平衡反算法和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值綜合分析確定[2]。

第一種情況：由于該路基屬于陡坡路基，選定最不利滑移面為現(xiàn)路基滑坡面。由于路基在連續(xù)降雨工況下發(fā)生了滑坡，取暴雨工況下的滑坡穩(wěn)定系數(shù)0.98進行路基填筑土內(nèi)部滑移面參數(shù)反算得出：

自重力為21.5 kN/m，黏聚力為10 kN/m，內(nèi)摩擦角為20.5°。

第二種情況：路基重新填筑后，選擇最不利潛在滑移面為泥巖中風(fēng)化與強風(fēng)化交界面。不考慮加筋土及開挖臺階及換填天然砂礫對巖土體的抗剪強度指標(biāo)的改善，取暴雨工況下的安全系數(shù)1.0進行路基填筑土參數(shù)反算得出：

自重力為20 kN/m，黏聚力為10 kN/m，內(nèi)摩擦角為18.7°。

此次路基穩(wěn)定性分析是在路基重新填筑、支擋措施施工完成的基礎(chǔ)上進行的，巖土體的抗剪強度指標(biāo)需考慮到潛在滑面分臺階開挖及換填天然砂礫、土工格柵鋪筑以及防排水等措施的影響，對反算的內(nèi)摩擦角進行調(diào)整。本次穩(wěn)定性計算中的抗剪強度指標(biāo)中巖土體的黏聚力及內(nèi)摩擦角采取反算值，不進行調(diào)整。

3.2.3 計算條件

①荷載組合。自重:整個潛在滑移體的自重；水作用力：考慮暴雨對滑移體穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響。

②工況組合。

采用以下工況對路基穩(wěn)定性進行計算。

正常的工況：投入商業(yè)運營多年后出現(xiàn)的路基病害頻繁地發(fā)生或者是持續(xù)施工時間相對較長造成的特殊工況；

非正常工況Ⅰ：邊坡處于暴雨或連續(xù)降雨情況下的工況；

非正常工況Ⅱ：邊坡處于地震等荷載作用狀態(tài)下的工況。

3.2.4 計算結(jié)果與評價

根據(jù)工程等級、路基滑坡產(chǎn)生的各種危害性情況和施工人員對路基滑坡易誘發(fā)交通事故的其他各種有害因素等基本認(rèn)識程度，路基滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)的取值方式如下：

現(xiàn)階段正常工況條件下安全系數(shù)采用1.30，非正常工況下Ⅰ采用1.20，非正常工況下Ⅱ采用1.10，地震重要性修正系數(shù)取為1.30。

依據(jù)各方案的邊坡情況，計算路基填筑后的各工況下邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)及剩余下滑力見表1。

表1 陡坡路基穩(wěn)定性計算結(jié)果一覽表

陡坡路基填筑后，支擋處仍有一定的下滑力，路基邊坡存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。為抵抗剩余下滑力，保證填筑路基穩(wěn)定，擬采取抗滑樁支擋。

4 路基滑坡處治方案

4.1 應(yīng)急方案

（1）兩側(cè)改移道路，形成臨時便道；

（2）加強臨時觀測，建立地表臨時監(jiān)測系統(tǒng),派專人巡視；

（3）建立臨時安全措施，包括臨時標(biāo)志牌和防護欄；

（4）建立臨時排導(dǎo)措施，使溝內(nèi)地表水及時排出坡外。

4.2 治理設(shè)計（坡腳抗滑樁板墻）

（1）在坡腳上還設(shè)置一排樁板墻，其中各設(shè)有抗滑樁板墻8根，尺寸約是2.0 m×1.6 m×20 m，錨固樁板長度為約是12 m，抗滑樁墻的樁中心間距大約為5 m。樁座間墻與地基樁面墻之間均需配合布設(shè)預(yù)制擋土板，板總高2 m，板厚0.4 m，共7塊，擋土板上布置泄水孔，水平間距3 m，豎向間距2 m，直徑5 cm。

（2）路基右側(cè)設(shè)一級邊坡，坡率1∶1.25，坡高8.0 m，平臺寬2.0 m，平臺設(shè)計排水溝；坡頂設(shè)計排水溝，尺寸為0.4 m的矩形排水溝，長100 m。

（3）為防止墻前坡面垮塌對樁穩(wěn)定性造成影響，樁前設(shè)置一平臺，以便于施工，寬度4 m，施工結(jié)束后平臺采用15 cm厚C20混凝土進行硬化。對樁前坡面進行修整、夯拍，保證坡面平順、穩(wěn)定，坡率1∶2。

（4）挖除滑坡殘余的路基填土后對滑移路基重新夯實填筑，為增加填筑后路基整體穩(wěn)定性，采用加筋土分層填筑，木工格柵間距0.6 m，格柵采用雙向格柵，搭接寬度20 cm，用細(xì)鐵絲綁扎填筑至原設(shè)計標(biāo)高后重鋪路面及恢復(fù)交通。

（5）為及時引排地表水，在路基填土下部設(shè)置一道橫向鋼波紋管涵，埋深約1.3 m，管徑1.5 m，長8.5 m，管涵坡率2.5%，路基左側(cè)設(shè)置落水井2.6 m×1.95 m，深3.6 m，上接坡面截水溝及排水邊溝，下接鋼波紋管入水口，鋼波紋管出水口處接坡面急流槽1.5 m×8.5 m，將地表水引入樁頂平臺排水溝，平臺排水溝內(nèi)設(shè)置5根管徑20cmPVC落水管，間距10cm，在樁板墻下部留有PVC管出水口，將地表水排至坡面急流槽即可。

為引排地下水及路基含水，在路基填土下部巖土交界處布設(shè)三道滲溝，巖土分界面開挖臺階后回填30 cm厚天然砂礫，滲溝內(nèi)匯水通過樁板墻底部排水口排出路基，將水排至坡面急流槽內(nèi)，坡面急流槽直通下部G316公路涵洞將水排出。

（6）對損毀的邊溝進行重修，將坡體匯水引排至道路左側(cè)邊溝內(nèi)排至落水井內(nèi)，通過鋼波紋管涵排出接坡面急流槽，填方平臺設(shè)平臺排水溝，排水溝中部相應(yīng)位置接豎向PVC管聯(lián)通至樁板墻下部急流槽。

5 施工工序及技術(shù)要求

5.1 施工工序

總體施工順序：清運塌方→施工準(zhǔn)備→樁孔開挖→地下水處理→護壁→鋼筋籠制作與安裝→混凝土灌注→混凝土養(yǎng)護→路基填筑→恢復(fù)路面及交通安全設(shè)施→排水工程[3]。

（1）清運塌方。土方清理時，應(yīng)有專人觀察塌方處。如發(fā)現(xiàn)斜坡移動或失去穩(wěn)定性，應(yīng)立即通知作業(yè)人員撤離至安全區(qū)。在土方清理過程中，嚴(yán)禁破壞原有承載層，避免超挖。

（2）施工準(zhǔn)備。按工程要求備料，鋼筋應(yīng)專門建庫堆放，使用普通硅酸鹽水泥。

（3）樁孔開挖。樁孔以人工開挖為主，采用間隔方式由深至淺、由兩側(cè)向中間的順序施工。

（4）地下水處理。樁孔開挖過程中應(yīng)及時排出孔內(nèi)積水。

（5）護壁。樁孔開挖過程中應(yīng)及時進行鋼筋混凝土護壁，采用C20砼，護壁的單次高度一般為1.0～1.5 m。

（6）鋼筋籠的制作與安裝。鋼筋籠要在孔外預(yù)制成型，在孔內(nèi)吊放豎筋并安裝，豎筋接頭采用雙面搭接焊等。

（7）混凝土灌注。待灌注的樁孔應(yīng)經(jīng)檢查合格；當(dāng)孔底積水厚度小于100 mm可采用干法灌注；樁身混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進行，不留施工縫，每連續(xù)灌注0.5～0.7 m時應(yīng)用振搗器振搗密實一次。

（8）混凝土養(yǎng)護。對露出地表的抗滑樁應(yīng)相關(guān)規(guī)定進行養(yǎng)護，養(yǎng)護期應(yīng)在7 d以上。

（9）路基填筑。填筑路基時待抗滑樁成樁后養(yǎng)護達到該強度后方可進行擋土板吊裝，邊吊邊回填，分層填土、碾壓夯實，嚴(yán)禁傾填。

（10）恢復(fù)路面及交通安全設(shè)施。路基完成后及時恢復(fù)路面，路面結(jié)構(gòu)參考原路面，設(shè)置相應(yīng)的交通安全設(shè)施。

（11）排水工程。及時做相關(guān)排水工程，應(yīng)提前實施不影響路基填筑的排水工程，必要時增設(shè)臨時排水設(shè)施。確保排水順暢，嚴(yán)禁工作面積水。

5.2 技術(shù)要求

5.2.1 抗滑樁

①抗滑樁應(yīng)盡量保證能夠按所給定點的坐標(biāo)進行及時準(zhǔn)確的定位。

②抗滑樁在施工完成前，應(yīng)對其樁身和附近陡峭的土邊坡處或最易發(fā)生崩塌滑坡危險的近地表部位等采取加固措施，截留其樁身以及附近邊坡的地表水。

③抗滑樁應(yīng)根據(jù)單樁或雙樁開挖的具體地質(zhì)條件，按鎖板及各段墻體設(shè)計。

④抗滑樁工程一般應(yīng)一次進行或者單獨做一次混凝土開挖，每隔一節(jié)墻體混凝土開挖的最大深度一般宜控制為約1.0 m，開挖混凝土后這一段工程應(yīng)盡快就地做好改節(jié)墻體混凝土護壁，待第一節(jié)墻體混凝土強度達到規(guī)定的一定墻體混凝土強度范圍要求后，方可再進行混凝土開挖下一節(jié)。為保證工期，墻體應(yīng)添加速凝劑。墻體內(nèi)外各單節(jié)的縱向鋼筋都必須全部焊接牢固，禁止使用簡單機械捆扎。

⑤在澆筑護壁混凝土樁砼的時候，務(wù)必嚴(yán)格保證混凝土護壁鋼筋不在侵入混凝土樁截面凈空半徑以內(nèi)。開挖基坑過程作業(yè)中也應(yīng)確保隨時校準(zhǔn)打樁基坑斷面的水平垂直度標(biāo)高和地面凈空尺寸。

⑥應(yīng)將動態(tài)地質(zhì)設(shè)計施工的管理思想貫徹在抗滑樁基坑施工設(shè)計中，在施工開挖樁基孔樁的基坑過程管理中，地質(zhì)人員也要定時到開挖基坑的底部現(xiàn)場進行現(xiàn)場地質(zhì)工作盤點，檢查其地層巖性結(jié)構(gòu)和滑動面位置，如檢查發(fā)現(xiàn)情況與原來設(shè)計意見不符，應(yīng)積極與施工設(shè)計專業(yè)人員及地質(zhì)監(jiān)理單位工程師取得聯(lián)系，以便能夠及時重新進行勘察設(shè)計內(nèi)容的修改。

⑦樁坑在挖高至達到設(shè)計標(biāo)高后，應(yīng)該重新開展驗底槽工作，以便繼續(xù)保證封底的厚度。

⑧樁身混凝土應(yīng)邊振邊填，整樁混凝土澆筑應(yīng)不間斷。

5.2.2 預(yù)制擋土板安裝

①在處理樁體開挖前產(chǎn)生的擾動巖土?xí)r，必須先在待被開挖部位樁身混凝土強度達到基礎(chǔ)混凝土的設(shè)計荷載使用最大強度范圍內(nèi)的75%以上后，才被許可再進行擋土板基礎(chǔ)施工。

②應(yīng)根據(jù)設(shè)計的型號要求對擋土板實施安裝。運輸、吊裝擋土板時，需要提前特別設(shè)置固定好支點螺栓和起吊點，為安全防止擋土板或樁身擋板的受損，應(yīng)避免發(fā)生強烈地面震動碰撞與地面摔打。

③擋土板施工時應(yīng)嚴(yán)格控制垂直度，抗滑樁中心間距5 m，擋土板長度4.8 m，吊裝時兩側(cè)預(yù)留0.1 m間隙，并使擋土板外露面平整。

④在豎樁的前端擋土板已完成澆筑施工作業(yè)后，應(yīng)對樁身兩端和前端擋土板連接處同時進行鋼筋混凝土二次灌注，確保前端擋土板兩端與整個樁身間的連接保持緊密整潔。

⑤將擋土板置于平整穩(wěn)定的原始地層之上。

5.2.3 墻后填筑

①當(dāng)樁柱身強度達到抗震設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)后，墻的后段填筑保護層和反彈濾層后才可以正式進行施工。填料層的結(jié)構(gòu)質(zhì)量性能和表面密實度等必須嚴(yán)格滿足設(shè)計圖紙要求。

②樁板墻后反濾層采用袋裝砂礫，厚度50 cm、高8 m、長40 m。

6 結(jié)束語

稍平公路路基滑坡的治理在工程成功竣工驗收結(jié)束后，經(jīng)過將近一年半的持續(xù)變形試驗觀測后，滑坡體均已處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。綜上所述，抗滑能力強、使用性能高、對滑坡治理效果明顯的抗滑樁，非常適用在高邊坡的滑坡治理上。