某山区高速公路大型滑坡病害治理措施

张利铨

(福州海峡建设发展有限责任公司， 福州 350028)



某山区高速公路大型滑坡病害治理措施

张利铨

(福州海峡建设发展有限责任公司， 福州 350028)

山区地形地貌、水文地质复杂，故在山区高速公路路基施工中，常出现大规模边坡垮塌现象。以某山区高速公路滑坡治理为例，对其滑坡现场的地形、地质、水文等条件进行综合分析，并对滑坡进行力学计算与分析，在此基础上提出采用反压法并结合抗滑桩对滑坡进行处治的综合治理措施。

高速公路；滑坡；反压法；抗滑桩；病害治理

近年来，我国山区高速公路边坡开挖施工中，常遇到深厚土质滑坡问题。这种滑坡的规模往往巨大，且往往富水，土体粘结强度小。因此，常用的设置方式灵活、性价比高的锚索技术并不适用。

目前，国内一些学者对已有一些大型滑坡案例开展了研究。2005年，王恭先[1]对滑坡防治中的几个关键技术作了基本介绍。张桂荣等[2]采用半定量和定量2种方法对浙江省永嘉县区域滑坡进行了预测。李守定等[3]详细研究了江西省吉安市吉安滑坡的地质环境和滑坡特征，并结合吉安滑坡发生的环境特征和过程，研究了吉安滑坡发生的地质成因和环境成因。2007年，黄润秋[4]收集20 世纪以来发生在中国大陆的典型大型滑坡灾害实例，并重点对其中的 11 例进行深入分析和讨论。张桂荣等[5]对四川省泸定县四湾村滑坡的形成机制和演变过程进行了分析，建立了滑坡体的地质结构模型，并在此基础上采用三维极限平衡法和强度折减法对滑坡体的稳定性进行了定量评价。2012年，孔令伟等[6]综述了近年来我国湿陷性黄土、膨胀土与红粘土等典型特殊土的基本性质与工程实践研究现状，评述了土质边坡研究取得的主要进展，指出了当前特殊土与边坡研究领域存在的主要问题，并提出今后研究的主要趋势。许强[7]从细观力学角度对边坡的变形和破坏进行了分析，认为斜坡产生宏观变形破坏行为的主要原因是岩土体细观尺度颗粒的“流动”和“微破裂”。2014年，卢坤林等[8]从失稳边坡资料统计分析、模型试验和理论计算3个方面，研究了坡面形态对边坡稳定性的影响(坡面形态效应)。

本文以某山区高速公路滑坡为例，对其地质情况及病害特征等进行分析，并对其进行力学计算与分析，且基于此提出对其采取调坡反压并结合抗滑桩进行处治的综合治理措施。

1 滑坡情况介绍

某山区高速公路边坡原设计最高约22 m，分3级平台，每级坡率均为1∶1.25，普通植草防护。当路基开挖接近设计标高时，边坡出现变形，开口线外侧坡面出现小型裂缝。受连续降雨影响，该段边坡变形范围扩大且变形加剧，路基中部隆起，山体多次开裂，发展成为较大规模的滑坡。

1.1 自然环境及地质条件

滑坡区处于构造剥蚀低山-丘陵地貌单元中，后侧为北东方向展布的陡坡，自然坡度为25°～35°。自该陡坡以下山坡坡度变缓，为5°～10°，且呈多阶台地状。山坡植被覆盖较茂密，局部被改造为农田，种植板栗等农作物。台地前缘为沟谷相软土发育区，现为废弃的水田。滑坡区地表汇水面积较大，滑坡后侧的陡坡构成丰富的地下水补给源，且由于该地区降雨较多，故地下水较发育。滑坡体内的地下水主要赋存在6～18 m的全风化-砂土状强风化岩层中，为孔隙潜水。降雨后，在滑坡前缘低凹处和剪出口处可见泉水渗出。

滑坡区段内出露的地层岩性主要为第4系(Q4dl+el)残坡积层和震旦系龙北溪组(Z1l)云母石英片岩，滑坡区内残坡积土及云母石英片岩强风化层极为深厚。从上到下，坡残积土层厚约6～10 m，全风化-砂土状强风化土层厚约20～34 m。且局部钻孔揭示，强风化岩层中可见软塑状粘土和碎石夹层。

1.2 滑坡病害特征

根据滑坡范围、变形特征及场地情况，本文将该滑坡分为A区和B区。其中，A区地形较平缓，但裂缝发育范围更大，体现出老滑坡复活的特征；B区地形较A区陡峻，裂缝下错大，但范围小，体现出受不利结构面控制的类土质边坡变形特征。

1.2.1 A区变形

A区原设计为2级边坡，最高约15 m。当路基开挖至路基标高时，A区边坡发生变形，开口线外侧坡面出现小型裂缝。受连续降雨影响，边坡变形范围扩展及变形加剧，形成沿线路横宽约240 m，纵长约170 m的滑坡。A区周界已形成圈椅状裂缝，左侧界至滑坡后缘裂缝下错约0.8～1 m；滑坡后缘至边坡开口线坡面形成3道环形裂缝，缝宽4～10 cm，且有不同程度的下错。该区中部边坡土体已滑移至路基中线处，在雨水浸泡下土体已成散体状。A区变形情况见图1。

图1 A区后缘多道拉裂缝

1.2.2 B区变形

B区原设计为3级边坡，最高约22 m。B区边坡开挖至路基标高后，整个坡体未发现明显变形迹象，只是坡面局部发生滑塌。由于路基换填的需要，B区路堑下挖80 cm，导致坡体发生急剧变形，形成沿线路横宽约160 m、纵长约70 m的滑坡。B区后缘裂缝下错约8～10 m，裂缝切过坡面延伸至坡脚，前缘沿陡倾层面剪出，边坡土体受推挤堆于坡脚。B区变形情况见图2。

图2 B区后缘下错约8 m

2 滑坡变形原因及要素分析

2.1 滑坡变形客观原因分析

滑坡的产生有其特定的物质基础及触发条件。该山区高速公路滑坡的产生主要有以下几个原因：

1) 滑坡场区内受政和～大浦深断裂带的影响，区内微构造发育，残坡积土及云母石英片岩强风化层极为深厚，强风化岩层中分布软塑状的粘土和碎石夹层，为边坡开挖后坡体变形和滑坡的形成提供了物质基础。

2) 路堑下切开挖削弱了自然坡体的前缘支撑，破坏了山体脆弱的平衡状态。

3) 降雨的增加使得坡体地下水作用加剧，岩土体强度指标骤降，云母石英片岩的片理面不断被浸润，在脆弱的地质背景条件下，进而牵引后部山体的变形开裂。

总体评估认为，当前该山体滑坡变形破坏严重，滑坡整体不稳，处于遇雨缓慢蠕动滑移变形阶段。若任其发展，A区很有可能产生大规模的向后侧山体牵引；B区的后缘裂缝很可能与A区贯通，形成更大规模的滑坡。因此，必须果断采取措施，有效抑制滑坡的变形与发展趋势，确保滑坡稳定与交通安全。

2.2 滑坡要素分析

滑坡要素的确定是滑坡病害分析、治理设计的依据，包括平面要素及空间要素，有时甚至包括时间要素(分析滑坡过去的病害发育过程，并预测滑坡未来的发育可能性)。

该山区高速公路滑坡的平面要素虽已基本明确，但结合地形、地质条件分析，认为滑坡还存在向后缘山体进一步牵引发展的可能，A、B区完全有可能合并，故治理设计中必须予以考虑。

2.3 滑坡体位移监控

为准确分析滑动面的位置，除进行地质补充钻探外，还进行了地表位移监测及深孔位移监测。地表位移监测主要是观测地表位移、变形发展情况，每50 m为一个断面，每个断面约3个点，采用全站仪每周测3次。深孔位移监测时共布置了14个监测孔，主要探测相对于稳定地层的地下岩体位移，证实和确定正在发生位移的构造特征，确定潜在滑动面深度，判断主滑方向，定量分析滑坡的稳定状况。

3 滑坡治理措施

为防止该山区高速公路滑坡的进一步发展，在高速公路平面线性不动的情况下，对线路纵坡进行调整，并抬高路基的设计高程，同时加强该处滑坡的坡脚反压。因紧邻该滑坡段的路基一侧为隧道，另一侧为中桥，故调整高度有限，最大调整高度为3～5 m。根据滑坡稳定性计算结果，反压后断面的稳定性系数可以达到1.02～1.05，满足施工支挡工程的需要。

3.1 支挡工程措施

在A区距路基中线约85 m的坡面设刚架抗滑桩。抗滑桩桩径2 m，桩间距6 m，桩排距6 m，桩长36～40 m，2桩之间采用截面尺寸2 m×2 m的钢筋混凝土顶梁连接。在B区距路基中线约80 m的坡面设“△”型抗滑桩，桩径2 m，桩间距6 m，桩排距6 m，桩长35 m，桩顶采用截面尺寸2 m×2 m的钢筋混凝土顶梁连接。

由于云母石英片岩的碎块状强风化岩层极破碎，滑坡体的滑动带较深，因此，为改善刚架桩的受力性状，在靠山侧抗滑桩中设竖向预应力锚索，且每桩预留2孔锚索孔道。其中，A区锚索长51 m，进入中-微风化岩层的深度不小于8 m；B区锚索长48 m，进入碎块状-中风化岩层的深度不小于10 m；设计拉力均为900 kN。

3.2 加固边坡稳定性分析与计算

滑坡稳定性分析与计算是为工程设计给出依据。本文根据该山区高速公路滑坡体的宏观变形情况、地质勘察报告和监测资料，对其综合治理措施的稳定系数和安全系数进行计算与分析。

1) 根据已有裂缝后缘、剪出口部位及钻探揭露地层情况，并结合滑坡监测数据来确定滑动面，反算滑动面岩土强度指标(已形成滑动面的反算稳定系数在0.98～0.99之间，潜在滑动面稍高)。各级滑动面当前稳定系数计算结果见表1，边坡滑动面的当前稳定度和治理后的稳定度见图3。从图3可见，治理后的边坡滑动面稳定度明显提高，符合要求。

表1 各级滑动面反算结果

2) 根据反算的岩土强度指标，计算滑坡体在综合治理作用下的安全系数及滑坡推力。计算结果见表2。从表2可见，各级滑动面的安全系数均大于1.2，具有一定的安全储备。

3.3 截排水工程

1) A区和B区应急治理的截水土沟用M7.5浆砌片石砌筑，以将地表水引入两侧自然冲沟；并在桩前坡设置纵横向排水沟，以形成规则的排水系统，将地表水引入路基边沟。

图3 A区2级滑动面当前稳定度和治理后稳定度

位置滑体分级当前稳定系数治理后安全系数滑坡推力/(kN·m-1)备注A区1级0.9881.34210002级0.9901.2462200控制设计B区1级0.9951.20111002级1.0581.2111900控制设计

2) 路基表面设置厚1 m的砂砾垫层，以将滑坡体中的地下水引入两侧涵洞及外侧山沟中。滑坡体前缘土体已成散体状，故需设间距10 m的支撑渗沟以置换部分土体，并引排地下水。

3) B区第1阶设排水平孔，间距5 m，长25 m。

4) 抗滑桩前后坡体位置设渗水井，其孔径200 mm，孔深为进入碎块状强风化岩层5 m。成孔下管后采用水泵抽水，要求滑坡体水位应降至滑动面以下不小于2 m。

3.4 抗滑桩施工工艺

考虑到该山区高速公路滑坡基本发育在碎块状强风化的顶部，其厚度巨大，抗滑桩长达40余m，人工挖孔难度极大，因此，采用了旋挖桩施工工艺，即采用全护筒施工，以减小施工用水的影响。

4 结束语

本文以某山区高速公路滑坡为例，结合地形、地质及水文地质条件，对滑坡要素进行了充分分析，并对滑坡的发展进行了一定预测，且进行了定量或半定量计算，提出了采用反压法并结合抗滑桩进行处治的综合治理措施。实践表明，该滑坡的综合治理措施完全可行，可为类似工程借鉴。

[1] 王恭先. 滑坡防治中的关键技术及其处理方法[J]. 岩石力学与工程学报，2005，24(21)：3818-3827.

[2] 张桂荣，殷坤龙. 区域滑坡空间预测方法研究及结果分析[J]. 岩石力学与工程学报，2005，24(23)：4297-4302.

[3] 李守定，李 晓，董艳辉，等. 重庆万州吉安滑坡特征与成因研究[J]. 岩石力学与工程学报，2005，24(17)：3159-3164.

[4] 黄润秋. 20 世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J]. 岩石力学与工程学报，2007，26(3)：433-454.

[5] 张桂荣，陈 菲，尹 虎，等. 泸定县四湾村滑坡的地质成因与稳定评价[J]. 岩石力学与工程学报，2007，26(10)：1945-1950.

[6] 孔令伟，陈正汉. 特殊土与边坡技术发展综述[J]. 土木工程学报，2012，45(5)：141-151.

[7] 许 强. 滑坡的变形破坏行为与内在机理[J]. 工程地质学报，2012，20(2)：145-151.

[8] 卢坤林，朱大勇. 坡面形态对边坡稳定性影响的理论与试验研究[J]. 岩石力学与工程学报，2014，33(1)：35-42.

Treatment for Massive Side Slide in Certain Highway in Mountainous Area

ZHANG Liquan

Mountainous area has complicated topography and hydrogeology, and massive side slides often occur in highway roadbed construction in mountainous area. In this paper, treatment of side slide in certain mountainous area highway is used as instance, and compressive analysis were performed on topography, geology and hydrology, etc., at the side slide site. We carried out force calculation and analysis to side slide and based upon which, we suggested using backward pressure method integrated with anti-slide piles for comprehensive treatment of side slide.

Highway; side slide; back pressure method; anti-slide pile; disease treatment

10.13607/j.cnki.gljt.2016.05.007

2016-07-04

张利铨(1973-)，男，福建省永泰县人，本科，高工。

1009-6477(2016)05-0024-04

U412.36+6

B