填土反压在山区滑坡治理中的应用

李文祥

（昭通市高速公路投资发展有限责任公司，云南省 昭通市 657000）

一、引言

云南地处西南山区，地形地质条件极为复杂，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发，工程处治规模较大、费用较高。高速公路作为线性工程，在项目建设阶段，由于沿线山高谷深、地形高差大，往往会产生较多的路基弃方和隧道弃渣，需要设置较多的弃土场，这既占用大量土地，又对环境保护和水土保存造成极大威胁。由于西部山区人多地少，较多的弃土场设置与当前社会所倡导的“绿色理念，生态保护，资源节约，节能低碳，安全智慧，服务提升，品质建设”理念不符[1-2]。因此，山区高速公路在设计阶段既要进行地质选线，又要结合工程规模进行经济比选，在不可绕避的地质灾害点，一个可行、经济合理的处治方案将为工程的正常建设和运营提供保障。填土反压方案处治滑坡，既消化了弃方，节约了土地资源，同时保证了工程的稳定，降低了工程费用，是山区公路滑坡治理中的常用方案[3-5]。

二、工程概况

建设项目位于云南省东北部云南高原的北缘，路线全长25.525km，全线采用双向四车道高速公路标准建设，设计速度80km/h，主线路基标准宽度25.5m，桥隧比例74.3%。项目区地势南高北低，沟谷切割深、密度大，构造发育多为高峻的条带状山地，其山脉、河流的走向与构造线方向基本一致，均呈近南北向展布。路线所经过地段最高点海拔1631m，最低点起点处海拔725m，相对高差906m。根据地貌特征及山岳分类，项目区地形地貌主要有河流侵蚀堆积地貌、构造剥蚀中山地貌两大类型。

在建项目k2+420左侧所跨冲沟左岸（大桩号侧）斜坡发现滑坡。滑坡区上部有乡村道路到达，下部在建大桥下汽车可勉强抵达，交通条件一般。滑坡体由老滑坡和在老滑坡堆积的基础上重新发育的新滑坡组成，老滑坡周界明显，在后缘两侧形成数米高的跌坎，滑坡纵向长约160m，堆积前缘最宽约320m，根据钻探和现场调查，老滑坡体厚度大约15m～30m。新滑坡范围大致由新出现的地表裂缝确定，宽约110m，长约120m，发育厚度约22m，滑坡体积大约29.0×104m3，滑坡后缘和两侧已出现张拉裂缝，宽度5cm～30cm，可见深度约0.5m～1.0m，滑坡前缘位于下部沟道中土质陡坎上，鼓出明显，土质疏松，陡坎下堆积小规模塌方。滑坡体坡脚处于在建大桥左侧，后缘高程约926m，主滑方向为沟底方向，沟底地面高程约880m～824m。项目区所在的小江及金沙江流域为拟建的某水电站库区范围，水电站蓄水后，滑坡前缘冲沟出口处在建大桥的k2+395.0～k2+433段处于蓄水区域内。库区蓄水后，本滑坡坡脚将被水库淹没。

图1 滑坡位置及地形地貌

图2 滑坡后缘张拉裂缝及错壁

三、工程地质条件

（一）地形地貌

滑坡区域的地貌形态属河流侵蚀堆积地貌，具体位置位于在建大桥左侧冲沟内左岸斜坡，滑坡后缘高程约926m，主滑方向为沟底方向，沟底高程约840m，高差约80m，滑坡区整体坡度一般20°～45°，滑坡后缘形成陡坎错壁。滑坡区地表植被茂密，多为杂草、灌木，少量树木，少量农田已荒芜。

（二）地质构造

根据现有地质资料和前期高速公路勘察结果，滑坡所在场区断层发育。小江断裂为工程区的主要断裂带，工区断层多受小江断裂带影响。该断层线呈340°方向纵贯全区，在区域上延伸约76公里。断层的东盘多为古生界，西盘中北部为昆阳群，南部为古生界。地层界线与断层线多呈平行关系，部分地区呈斜交至直交关系。在多数地段，两盘地层断失较多或不同地层沿走向相抵。小江断裂以压性为主兼具扭性，其扭动方向一般以左行扭动为主。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2015）及《建筑抗震设计规范》（GB5001—2010）要求，滑坡发送区域抗震设防烈度为9度，设计分组为第二组，设计基本地震加速度0.30g，地震动加速度反应谱特征周期0.45s。

图3 滑坡平面位置图及小江断裂平面位置图

（三）地层岩性

根据区域地质资料、地质调绘成果及钻探揭露，场地区地层较复杂，上覆地层主要为更新统（Qpal）冰碛泥砾、砾砂；第四系全新统残坡积(Q4dl+el)碎石土，和滑坡堆积物（Q4del）；下伏基岩为寒武系中统陡坡寺组（∈2d）砂、泥岩、灰岩和西王庙组（∈2x）泥岩。

（四）水文地质条件

1.地表水。勘察场地区内水文条件复杂，区域主要河流有小江及金沙江，项目区所在的小江及金沙江流域为拟建的某水电站的库区范围，根据电站可行性研究结果，规划水库自2021年6月份从死水位765m附近开始蓄水，蓄至防洪限制水位785m后，6～7月维持防洪限制水位785m，8月上旬开始按每旬抬高10m的方式控制蓄水，9月上旬水位蓄至正常蓄水位825m，12月左右水库开始供水，2022年5月底水位消落至死水位765m附近。除小江及金沙江为现有地表水体外，其山坡之上地表水整体较为贫乏。水电站蓄水后，滑坡前缘冲沟出口处在建大桥的k2+395.0～k2+433段处于蓄水区域内。

滑坡沟道内勘察时未见地表水流。区地表水主要依靠大气降水，以地表径流、蒸发等方式排泄，水位季节性变化较大。

2.地下水。场地内地下水主要为第四系松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水，基岩裂隙水赋存于岩石的节理裂隙中，富水性取决于岩裂隙的发育程度及连通情况，一般富水性弱～中等。以大气降水的入渗补给为主，循环交替强烈，无明显的补给径流区段，具有就地补给、就地排泄的特点，无统一排泄基准面，动态变化受季节控制明显。地下水动态水位受季节性影响较大，洪水期地下水位较高，枯水期、平水期地下水位较低。勘察期间，钻孔深度内均为见到地下水。

（五）场地各岩（土）层的物理力学性质

根据地勘报告成果，滑坡段各岩（土）层的物理力学指标如表1所示。

表1 各岩（土）层的主要物理、力学指标

四、滑坡体稳定性评价

整个滑坡目前已形成整体滑移，滑坡前缘剪出口位于下方沟道土质陡坎地带，滑坡后缘和两侧已出现张拉裂缝，宽度5cm～30cm，深0.5m～1.0m不等。滑坡体内部已形成整体贯通滑动面，受自身重力及雨水继续下渗影响仍在蠕滑变形。

（一）滑坡体稳定性计算结果

根据地勘报告，分别在天然状态及工程状态（暴雨工况，暴雨+地震工况）两种工况下对坡体进行稳定性计算，其计算结果如表2所示：

表2 2-2’剖面滑坡稳定性计算结果

说明：Ks ＜1不稳定，1≤Ks＜1.05欠稳定，1.05≤Ks＜1.15基本稳定，1.15≤Ks稳定

上述计算结果表明，该滑坡在自重（无水）状态下边坡处于稳定状态；在“自重+暴雨”状态下边坡处于欠稳定状态；在“暴雨+地震”状态下，边坡体处于不稳定状态。由此说明边坡稳定性较差，在降雨、地震或其他不利因素作用下，该滑坡将失稳，形成大型中层牵引式滑坡。

（二）库岸再造对滑坡的影响

库区蓄水后，滑坡坡脚将被水库淹没。该电站水库最大蓄水位为825m，防洪限制水位为785m，死水位为765m，水库总库容206.27亿m3。该水库为年调节水库，水库从目前河水位蓄水抬升至825m后，正常运行调度水位高程位于825m～765m之间。库区水位年变化较大，库水位上升引起地下水位上升，同时土体含水量增加，抗剪强度降低；在水动力作用下易发生库岸失稳、滑塌。

五、处治方案

（一）工程处治方案

加固工程措施：

1.对滑坡体前缘的冲沟进行填土反压处治，为保证填土体稳定，填土分级填筑压实，填土坡度1∶4，平台宽度15m，填土体压实度≥93%，填土完成后，坡面采用植被防护。

2.反压填土边坡坡脚位置设置5根截面尺寸3m×2m抗滑桩，保证反压填土体稳定。

3.高程826m（最高蓄水位825m+1m）以下公路用地范围内原地表采用“干砌片石”进行护岸加固，防止水库蓄水后的库岸再造。

截排水措施：

1.加强滑坡体的截排水，在滑坡体外围设置0.6m×0.6m截水沟。

2.对滑坡地表已经形成的裂缝进行黏土夯填封闭处理，防止地表水汇入和下渗。

3.加强反压土体的截排水，在反压填土体滑坡侧（大桩号侧）设置1m×1m截水沟，小桩号侧设置2.5m×2m排水沟(汇水面积0.772km)，以排出冲沟内汇水；填土体平台设置0.6m×0.6m截水沟，形成完整的排水系统。

4.沿冲沟底部设置2m×2m的碎石盲沟。

图4 滑坡处治平面图

图5 A-A’反压土体剖面图

图6 2-2’横断面图（主滑方向）

（二）边坡稳定性计算

取滑坡的主滑方向典型横断面2-2’和回填反压土体沿冲沟方向滑动A-A’横断面进行稳定性计算分析。

1.参数取值

各岩土层物理力学参数根据地勘报告、反演计算、相关规范等，取值如表3所示。

表3 2-2’剖面滑坡主滑方向稳定性计算结果

稳定性计算中，将C30抗滑桩模拟成岩土，取重度26 kN/m、黏聚力1000kPa、内摩擦角50°。

2.计算工况

2-2’剖面

工况一：基本荷载；

工况二：基本荷载+降雨荷载；

工况三：基本荷载+地震荷载。

依据《滑坡防治设计规范》(GB/T 38059-2020)[5]等相关规范，确定工况一为设计工况，安全系数要求达到1.30；工况二为校核工况，安全系数要求达到1.25；工况三为校核工况，安全系数要求达到1.15。

A-A’剖面

工况一：基本荷载+825m库水位；

工况二：基本荷载+825m库水位降至765m高程库水位；

工况三：基本荷载+825m库水位降至765m高程库水位+暴雨；

工况四：基本荷载+825m库水位降至765m高程库水位+地震。

依据《公路路基设计规范》(JTG/D 30-2015)[6]等相关规范，确定工况一、二为设计工况，安全系数要求达到1.30；工况三为校核工况，安全系数要求达到1.2；工况四为校核工况，安全系数要求达到1.15。

3.计算结果

表4 A-A’剖面回填反压土体沿冲沟方向滑动稳定性计算结果

滑坡的主滑方向典型横断面2-2’和回填反压土体沿冲沟方向滑动A-A’横断面计算结果满足如上表，满足规范要求。

（三）处治费用

经过计算，该处治费用总计预算金额为4470638元。

六、结论

根据计算结果表明，项目采用填土反压的处治方案，对该滑坡的处治是经济合理的。随着近年来国内的山区公路工程建设的空前发展，我国对山区公路的设计逐渐重视起来，但是依旧存在很多值得设计人员深思的问题需要去解决。如果地形、地质、排水条件允许，利用弃渣对滑坡进行处治既可以消化弃方，又降低了工程规模及施工难度，有效地缓解了西部地区人地矛盾突出的问题，充分体现了绿色公路工程的发展理念。