劉順林

（河北省張承高速公路籌建處，河北 張家口 075000）

0 引言

根據(jù)社會發(fā)展需要，各項(xiàng)工程建設(shè)波及范圍越來越廣，規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。由于我國地域廣闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，所涉及和面臨的各種工程地質(zhì)問題逐漸凸現(xiàn)出來。與此同時(shí)，膨脹巖邊坡工程隨之增多，因膨脹巖所帶來的邊坡失穩(wěn)、滑坡等問題也被提上日程，引起了廣大工程技術(shù)人員的高度重視。

張承高速公路是河北省高速公路網(wǎng)布局“五縱、六橫、七條線”中“線1”的重要組成部分，它與京藏、張石、宣大高速公路有機(jī)聯(lián)接，對于河北省高速公路網(wǎng)的形成，增強(qiáng)路網(wǎng)綜合功能具有十分重要的作用。同時(shí)該項(xiàng)目即將列入北京大外環(huán)高速公路網(wǎng)，將與東北及沿海高速網(wǎng)連接，對建立京張承一體化的旅游格局，促進(jìn)旅游業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)沿線礦產(chǎn)的開發(fā)，加快壩上地區(qū)的脫貧致富，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，加速建設(shè)沿海經(jīng)濟(jì)社會強(qiáng)省的實(shí)現(xiàn)具有重要的意義。它的建設(shè)不僅對發(fā)展張家口與承德地區(qū)經(jīng)濟(jì)，而且對國家的經(jīng)濟(jì)、政治和國防建設(shè)都具極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。該項(xiàng)目RK18+045～RK18+170段為膨脹巖路段，在開挖刷坡后，受降水等影響，產(chǎn)生了大面積滑坡。為制定合理可行的處理方案，針對膨脹性巖土這一不良地質(zhì)條件下邊坡的加固工程展開研究，詳細(xì)分析出現(xiàn)問題的內(nèi)在原因和機(jī)理。

1 滑坡工程地質(zhì)特征

1.1 滑坡形態(tài)

該滑坡位于張家口市里東窯西部約1km處，由于路塹開挖對原始地貌的影響，造成了膨脹巖（斑脫巖）的滑坡。呈典型的“圈椅狀”地貌形態(tài)，前緣在開挖平臺上鼓起、突出，形成明顯的滑坡舌，后端形成了高約2～3m的陡坎，滑體后端由于張拉產(chǎn)生的裂隙較多，寬度約20～30cm。在路塹邊坡坡面形成了明顯的滑床與滑體分界，從路塹坡面上可見，該滑坡呈圓弧形滑動(dòng)面，但后部受到了流紋巖的限制，因此，整體呈現(xiàn)出非典型的圓弧滑動(dòng)形態(tài)?；氯踩鐖D1所示。

圖1 滑坡全貌

1.2 滑體巖土特征

分別在滑坡的前緣中部、右側(cè)及右側(cè)緣上部、中部和下部等七個(gè)位置分別進(jìn)行探坑取樣，進(jìn)行測試，剪切試驗(yàn)采用了直剪快剪試驗(yàn)方法進(jìn)行，所得結(jié)果如表1所示。

表1 滑體土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

2 滑坡變形機(jī)理分析

2.1 在主滑動(dòng)方向上截取剖面，采用bishop法進(jìn)行圓弧滑動(dòng)法分析

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2004），計(jì)算了飽水狀態(tài)下滑坡穩(wěn)定性。利用極限平衡法進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算一般要提供滑坡土體的重度，滑動(dòng)面的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。該滑坡為類土質(zhì)滑坡，滑體土不均勻，天然狀態(tài)下滑體土的重度參考土工試驗(yàn)成果取17.57kN/m3。

滑面強(qiáng)度參數(shù)取值根據(jù)土體室內(nèi)試驗(yàn)值及反算綜合考慮。由于該滑坡目前處于蠕動(dòng)擠壓狀態(tài)，實(shí)際的安全系數(shù)應(yīng)該小于1，對路塹邊坡坡面的滑動(dòng)痕跡調(diào)查可知，滑動(dòng)基本上為圓弧滑動(dòng)。以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算安全系數(shù)可得到：Fs＝0.464，該安全系數(shù)明顯偏小，由最不安全滑動(dòng)面搜索結(jié)果可見，滑動(dòng)面基本符合現(xiàn)場情況。實(shí)際上，按試驗(yàn)所得到的參數(shù)對原始坡面進(jìn)行穩(wěn)定性演算，也會得到穩(wěn)定性小于1的結(jié)果，即原始邊坡也是不穩(wěn)定的。實(shí)際上，原始的結(jié)構(gòu)未坡壞的巖體強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于現(xiàn)在受到擾動(dòng)巖體的保護(hù)剪切強(qiáng)度，因而原始邊坡是穩(wěn)定的，膨脹性巖體的長期暴露及大氣降水是成本膨脹巖滑坡的基本條件。

同時(shí)根據(jù)野外調(diào)查和勘探，該滑坡是在刷坡過程中產(chǎn)生的，開挖高程至980m附近時(shí)，產(chǎn)生了斜向溝內(nèi)的滑坡，滑坡方向與路線方向斜交，向溝內(nèi)方向滑動(dòng)。

2.2 造成滑坡的原因分析

2.2.1 由于該處斑脫巖具有遇水膨脹，力學(xué)性能差的特點(diǎn)，從而形成滑體，使其具備了滑坡的條件。

2.2.2 由于開挖后坡面長期得不到封閉，造成膨脹巖的風(fēng)化、松弛，力學(xué)性能降低，同時(shí)，開挖后長期不封閉，造成雨水的下滲，卸荷后的松弛作用使巖體產(chǎn)生裂隙，同時(shí)，膨脹巖中對于流紋巖的夾雜使變形不均勻，從而進(jìn)一步形成裂隙，形成了雨水下滲的通道，從而為本滑坡產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。

2.2.3 高邊坡開挖過程中，由于放炮及土方開挖等工程因素，造成土體結(jié)構(gòu)松動(dòng)，邊坡前緣形成高陡臨空面，邊坡土體發(fā)生應(yīng)力重分布，是形成滑坡的另一重要因素。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 參數(shù)的敏感性分析

以試驗(yàn)為基礎(chǔ)資料，分別對c和Φ進(jìn)行了參數(shù)的敏感性分析，其中，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)定Φ平均值設(shè)定為3.53°，最小2°，最大10°，c值平均設(shè)定為17.57kPa，最小9kPa，最大44kPa，敏感性分析的結(jié)果見圖2和圖3。

圖2 參數(shù)Φ的敏感性分析

圖3 參數(shù)c的敏感性分析

敏感性分析可知，Φ對穩(wěn)定系數(shù)影響較大，當(dāng)Φ為13.28時(shí)，安全系數(shù)就可達(dá)到1.015，而對于c值變化敏感性較小。

3.2 參數(shù)反演

根據(jù)以上綜合分析可知，雖然按室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行滑動(dòng)面搜索時(shí)可以得到與現(xiàn)場較為相似的滑動(dòng)面，但計(jì)算所得安全系數(shù)偏小，不符合工程實(shí)際要求，而根據(jù)敏感性分析可知，滑坡的穩(wěn)定性安全系數(shù)對Φ較為敏感，而對c值不太敏感，因此，采用試驗(yàn)所得到的平均c值，以實(shí)際調(diào)查所得滑動(dòng)面作為現(xiàn)在滑動(dòng)面進(jìn)行參數(shù)反算，即：參數(shù)c按試驗(yàn)值為17.57kPa，由于滑坡仍處于蠕動(dòng)狀態(tài)，設(shè)定安全系數(shù)Fs＝0.95，反算Φ。

由計(jì)算（表3）可知，Φ＝12.3°。

結(jié)合試驗(yàn)、工程實(shí)際情況及反算值，推薦設(shè)計(jì)參數(shù)：c＝17.57kPa，Φ＝12.3°。

其他值按試驗(yàn)結(jié)果采用。

3.3 滑坡區(qū)域穩(wěn)定性計(jì)算

結(jié)合工程地質(zhì)勘察確定的本處滑坡體形成原因、地質(zhì)特征和坡壞形式，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2004），膨脹土高邊坡可采用簡化Bishop法計(jì)算其穩(wěn)定性，邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，其穩(wěn)定安全系數(shù)需滿足表2要求。

表2 高速公路路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)

3.3.1 原有滑體穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算

計(jì)算剖面圖如圖4所示。

圖4 計(jì)算剖面圖

根據(jù)地質(zhì)勘查確定的滑帶土體抗剪設(shè)計(jì)參數(shù)和地質(zhì)剖面圖4所示（即滑體滑動(dòng)方向）坡面開挖情況，采用理正邊坡穩(wěn)定分析軟件對已開挖完畢的路塹邊坡進(jìn)行了驗(yàn)算，結(jié)果顯示該路塹若以原設(shè)計(jì)的坡率進(jìn)行開挖，坡體的穩(wěn)定安全系數(shù)僅為0.93。

3.3.2 上部滑體卸載+路塹整體刷坡后邊坡穩(wěn)定安全驗(yàn)算

采用刷坡卸載后，標(biāo)高為980處坡腳的剩余下滑力為-139.221kN，由此可見采用刷坡卸載可使目前已出現(xiàn)的滑體達(dá)到穩(wěn)定性狀態(tài)；但是目前施工并未完成，仍有約8m的路塹坡面（最下一級）尚未進(jìn)行開挖，由于剩余的刷坡施工必然會擾動(dòng)該坡面，開挖坡面擾動(dòng)力極易使原有坡面潛在危險(xiǎn)滑動(dòng)面張拉開裂，產(chǎn)生新的滑動(dòng)面，導(dǎo)致路塹坡面失穩(wěn)坡壞，因此有必要驗(yàn)算刷坡減載后整體路塹的穩(wěn)定性。

采用里正軟件對刷坡減載后的坡面土體進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算，對非正常工況I條件下路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)不到1.2的滑動(dòng)面進(jìn)行了確定（如圖5所示）。

圖5 坡體卸載、刷坡后穩(wěn)定性計(jì)算簡圖

3.3.3 演算結(jié)果分析

3.3.3.1 根據(jù)坡體的現(xiàn)有滑坡情況，對影響坡體穩(wěn)定性的敏感參數(shù)進(jìn)行了確定，結(jié)論是，Φ對穩(wěn)定系數(shù)影響較大，當(dāng)Φ為13.28時(shí)，安全系數(shù)就可達(dá)到1.015，而對于c值變化敏感性較小。以實(shí)際調(diào)查所得滑動(dòng)面作為現(xiàn)在滑動(dòng)面進(jìn)行參數(shù)反算，推薦設(shè)計(jì)參數(shù)：c＝17.57kPa，Φ＝12.3°。

3.3.3.2 采用反演得到的參數(shù)結(jié)合實(shí)驗(yàn)得到的其他力學(xué)參數(shù)對坡體的原有坡體穩(wěn)定性安全系數(shù)及下滑推力和上部滑體卸載、刷坡后的坡體安全系數(shù)采用理正軟件進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果說明原有坡體安全系數(shù)只有0.93，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，坡體上部卸載+路塹整體刷坡（挖除最后一級路塹）后，部分段落的邊坡安全系數(shù)只有0.97，仍然存在潛在滑移面，因此需要采取加固處理措施。

4 處理方案

結(jié)合理論計(jì)算成果，并考慮本路段施工可行性，本著盡量降低造價(jià)原則，我們對該段滑坡提出采用刷坡減載+漿砌片石封面+抗滑樁的處置方案，首先，根據(jù)設(shè)計(jì)坡率和刷坡線對目前的滑體進(jìn)行減載，對滑體削坡至設(shè)計(jì)坡面后，立即采用M7.5級漿砌片石對已削成的坡面進(jìn)行封閉，漿砌片石以下設(shè)置10cm石灰土墊層，石灰含量控制在（6%～8%），為保證路塹頂以外雨水滲入邊坡范圍造成膨脹土邊坡抗剪強(qiáng)度降低，對路塹頂以外10m范圍坡面均進(jìn)行漿砌片石封面處理，同時(shí)加強(qiáng)該段的截水、排水系統(tǒng)；其次，在設(shè)置抗滑樁的對應(yīng)位置放樣，按照設(shè)計(jì)標(biāo)高清理出抗滑樁的施工場地，挖孔、支護(hù)，并灌注混凝土；最后，待抗滑樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行樁前土體的開挖、刷坡。具體各路段治理方案見表3。

表3 具體各路段治理方案

［1］賈東亮，丁述理，等.膨脹土工程性質(zhì)的研究現(xiàn)狀與展望［J］.河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，20（1）：33－39.