廖 雋

(山西省交通科學研究院，山西太原 030006)

1 概述

卸載法也稱為減重法，是在滑坡體的主滑段和牽引段挖去部分滑體巖土以減少滑體重量和滑坡推力的工程措施［1］。

卸載法具有技術要求低和投資小的特點，因此在滑坡治理中應用較為廣泛。卸載法可作為治理的應急措施減緩或穩(wěn)定滑坡，創(chuàng)造勘測條件，贏得治理時間;卸載后的滑坡減少了下滑力，配合其他治理方法作為永久治理措施之一。

滑坡的治理方案應根據(jù)滑坡類型和特點綜合制定。卸載減重法主要適用于上部荷載較大，軟弱面仍具有一定強度且具備挖移條件的中、淺層滑坡。

2 卸載法原理

卸載法移除滑坡體部分或全部土體，減小或消除總下滑力，使下滑力和抗滑力平衡，使得滑坡體穩(wěn)定。

根據(jù)摩爾—庫侖強度準則，土體的抗剪強度與粘聚力c和內摩擦角φ的關系為:

工程中簡化計算，滑帶土的最大主應力σ1=G cosα并忽略最小主應力σ3的影響，穩(wěn)定系數(shù)K按式(1)計算:

其中，G為滑塊重量，kN/m;α為滑塊滑面的傾角，(°);L為滑面長度，m;φ為滑帶土的內摩擦角，(°);c為滑帶土的單位粘聚力，kPa。

以均質土層圓弧滑動面為例，Bi滑動塊的分析如圖1所示。卸載h'厚度的土層，下滑力減少 Ti=h'bisinαi，抗滑力減少 Fi=h'bicosαitanφ，兩者之差為 Ti－ Fi=h'bisinαi－ h'bicosαitanφ?？梢钥闯鲋挥挟?sinαi－cosαitanφ ＞0，即 tanαi＞tanφ 時卸載才能產生正面效應，有利于滑坡穩(wěn)定?；麦w的前緣部分的滑動面夾角一般比較小，故不應在前緣部分削方卸載。

圖1 滑動塊受力分析

實際工程中情況較為復雜，影響土體強度的因素較多，包括礦物成分、軟弱夾層、地層交界面、地下水、膠結性質和密實程度等，分析時應采用主滑斷面分析。非均質土層邊坡，各層內摩擦角不同，計算時應分別計算抗滑力。驗算參數(shù)粘聚力c和內摩擦角φ需進行勘察或類比分析后綜合確定。

多級滑坡和牽引式滑坡，前后滑坡體相互聯(lián)系，前一滑坡的后緣位于后一滑坡的前緣，因此不宜采用卸載方式進行處治。

卸載法利用了滑動帶土的殘余抗剪強度，工程中還應配合排水或者其他加固方法穩(wěn)固滑動帶。

3 卸載方案設計

卸載法可分為三個階段:首先應對滑坡的規(guī)模、土的性質和現(xiàn)場狀況等進行詳細勘察，然后確定卸載的目的和方案并驗算，最后實施治理方案。卸載方案的制定應循序漸進，否則很可能會導致治理方案無效，甚至引起更大滑坡。

3．1 滑坡勘察

滑坡的勘察是對滑坡現(xiàn)狀進行勘測，分析成因和趨勢，并提供設計參數(shù)，最后還應對滑坡治理方案提出建議。

滑坡的勘察主要包括以下幾個部分:

1)對于中型及以上滑坡應提供滑坡工程地質平面圖。平面圖應主要包括微地貌形態(tài)、裂縫、臺階及水文地質特征、位移;滑坡要素和形態(tài)特征，裂縫位置、寬度、長度、貫通情況;地下水補給、滲透性和排泄;基巖層傾向傾角，風化程度、軟弱夾層和裂隙水活動;滑坡后緣及兩側地層的穩(wěn)定性;滑坡區(qū)及周邊建筑物變形的程度、性質、部位和發(fā)展。

2)主滑斷面圖。主滑斷面常常在滑坡的滑動量最大，滑坡床最深的部位。主滑斷面與滑動方向一致，但不一定與路線垂直。斷面圖上填繪地層層序、巖性及巖層結構，滑動面(帶)，鉆孔位置深度。

3)滑坡勘探成果。一般采用挖探確定滑坡的后壁及前緣的產狀和滑坡的周界。通過主滑斷面的鉆探得到滑坡土層厚度、下伏地層位置和形態(tài)、滑動面位置、含水狀態(tài)、地下水狀況等。

4)物理力學試驗成果。試驗成果不僅應對滑坡體及潛在滑動范圍內的土做天然含水量、天然密度、液塑限外，還應測定抗剪強度，確定粘聚力和內摩擦角?；瑤恋脑冀Y構和性質遭到強烈破壞，因此，應測定其殘余抗剪強度。

5)水文資料包括滑坡地段地表水及地下水的情況，包括雨季及枯水季節(jié)的地下水位情況，設計年限內的最大降雨量等資料。

6)當?shù)氐耐愡吰鹿こ痰慕涷炠Y料，包括邊坡斷面設計形狀、坡率、臺階高度、臺階寬度、防護結構形式等，并進行深入細致的分析。

3．2 方案確定

卸載治理方案依據(jù)滑坡勘察提供的信息，并依照應急和長遠措施相結合、符合滑坡性質與特征、經濟合理、施工安全便捷的原則進行設計。

卸載方案的制定注意以下幾點:

1)卸載對滑坡體后緣主推段進行，避免在滑坡中部及前緣卸載。如滑坡前緣已侵占至路基寬度范圍內，必須對前緣部分進行刷坡時，應在后緣卸載完成并穩(wěn)定后進行，驗算時應充分考慮前緣削方產生的影響。

2)卸載方案應分析滑坡后緣、兩側山體的穩(wěn)定性，避免卸載引發(fā)后緣、兩側山體的滑動。后緣山體較穩(wěn)定時，開口線宜設置在滑坡最遠裂縫外。

3)卸載斷面設計根據(jù)主滑斷面土層的分布和滑動面位置進行，坡率與土層相適應。設計坡率可根據(jù)土質類型、坡高和密實程度參照《公路工程路基設計規(guī)范》《建筑邊坡工程技術規(guī)范》或《路基設計手冊》等選擇，并根據(jù)實際情況折減。坡率較緩導致卸載量小時，而滑坡后緣山體較穩(wěn)定，向后推移開口線位置。

4)卸載的長度一般只在滑坡周界內進行，可以避免工程量過大和擾動相鄰坡面。

5)卸載時可設置較為寬大平臺以減小綜合坡率，并為后續(xù)加固工程提供施工平臺。

6)主滑斷面卸載確定后，應將其放置于平面上核查，并對其他斷面進行校核，計算總卸載數(shù)量。

7)當作為臨時措施穩(wěn)定滑坡或延緩滑坡變形時，可將后緣卸載土體填筑于滑坡體的前緣并壓實形成反壓措施，也可直接填筑塊石、卵石。

8)土質邊坡按水土核算原則計算時，地下水位以下的土宜采用三軸試驗的自重固結不排水抗剪強度指標;水土分算時，地下水位以下土宜采用土的有效抗剪強度指標。當?shù)叵滤雎稌r應設置滲溝、排水孔和排水溝等疏導設施將水引離滑坡。裂隙充水時應計算附加靜、動水壓力。

9)卸載層面具有傾斜軟弱夾層和土層交界面時，應驗算卸載后其破壞并剪出的可能性。

10)一般卸載減重主要適用于推動式滑坡。牽引式滑坡或滑帶土具有膨脹性質的滑坡，不宜采用減重法［2］。

11)應查閱國家地震烈度區(qū)劃圖，當?shù)卣鹆叶冗_到6度以上時，應計算地震荷載的作用。地震荷載作用于滑塊重心處，并指向下滑方向。

3．3 穩(wěn)定性驗算及剩余下滑力

穩(wěn)定性驗算不僅檢驗治理方案，而且關系到卸載施工安全，是治理方案中必不可少的環(huán)節(jié)。計算剩余下滑力可以為后續(xù)整治措施提供設計依據(jù)。

巖土邊坡的變形與發(fā)展都處于塑性階段，其穩(wěn)定性分析基于巖土的塑性理論。常用的穩(wěn)定性分析及計算方法有極限平衡法、滑移線場法、極限分析法和有限元等。各種方法在適用范圍、精度和難易程度上不相同。

滑坡的穩(wěn)定性應采用工程地質類比法和力學計算進行綜合評價?；路€(wěn)定性驗算參照《公路路基設計規(guī)范》進行。首先確定安全系數(shù)，然后依次計算各滑塊剩余下滑力，當滑坡體最后一塊剩余下滑力不大于零時，滑坡穩(wěn)定;大于零時，滑坡不穩(wěn)定，最后滑塊剩余下滑力Tn即為設計支擋結構所承受的推力。

4 實施要點

施工前應先布置監(jiān)控措施，并做好應急預案。施工過程中首先開挖坡頂截水溝，修筑便道和臨時排水設施。然后自上而下做刷方減重工程，再做地面排水。最后在滑坡處于相對穩(wěn)定時，實施其他防護工程。開挖過程中如果地層變化存在隱患時應及時報告。施工應避免在雨季進行，如突發(fā)暴雨時，應及時疏散人員機械，確保安全。施工中應停止在周邊進行打樁、重、強夯、沖擊碾壓等。地表徑流沖刷坡腳地帶時，可采取河流改道、防護、反壓等措施，保證滑坡穩(wěn)定。

5 工程處治實例

我省某二級公路，開挖山體坡腳，造成工程滑坡。山坡覆蓋坡積黃土，下部為濕軟的棕紅色粘土，見圖2。

圖2 公路滑坡

由于滑坡舌侵入至路基寬度內，需對滑坡前緣進行刷坡，恢復道路寬度。工程設計中依據(jù)《公路路基設計規(guī)范》對兩種不同土層分別采用坡率設計，上部坡積黃土坡率取下線限值1∶1;下部棕紅色粘土取1∶1∶(2～1．5)，并依據(jù)含水量自上而下逐漸增加，抗剪強度減少的特征，各級坡率、坡高分別放緩和降低。第3級寬平臺的設置卸載了上部滑動土體，并減小了下部土層坡高。穩(wěn)定性計算采用室內試驗數(shù)據(jù)，粘聚力和內摩擦角分別為18 kPa和14°，通過試算求得第3級平臺寬度28 m，計算最危險滑動面的穩(wěn)定系數(shù)為1．2。坡頂設置截水溝，每級平臺均設置平臺截水溝攔截地表水，防止坡面沖刷。工程實施后，坡體穩(wěn)定，做到經濟合理和一次性根治的原則。

6 結語

卸載減重法不僅能作為滑坡治理應急措施，而且能配合其他措施使用，是公路工程中滑坡治理有效的措施之一。運用卸載法治理滑坡做到詳細勘察、合理設計和精心施工便能取得良好效果。

［1］鄭穎人，陳祖煜，王恭先，等．邊坡與滑坡工程治理［M］．第2版．北京:人民交通出版社，2008．

［2］JTG D30-2004，公路路基設計規(guī)范［S］．