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(山西省公路局 太原分局，山西 太原 030012)

引言

榆古線(xiàn)滑坡位于山西省古交市境內(nèi)，S316省道K63+280～K63+540處，古交市白岔溝村西約100m。該滑坡路段左半幅路基為1969年修的老路，右半幅路基于2003-2004年修建，路基是在原有道路的基礎(chǔ)上下挖1m形成的。自2004年改建為現(xiàn)在的二級(jí)公路以來(lái)，由于多年重載運(yùn)煤車(chē)碾壓，滑坡路段半挖半填路基于2009年9月先出現(xiàn)寬1～2cm、長(zhǎng)100m的縱縫，于次日裂縫迅速擴(kuò)展到平均寬度約20cm，最寬處達(dá)30cm。而且路基不同程度地出現(xiàn)了下沉，最大下沉達(dá)15cm。

2010年5月對(duì)滑坡路段進(jìn)行了施工處置，主要處理措施是挖除部分滑體并回填不同厚度的硬質(zhì)石料等，滑體外緣采用大石塊碼砌，并填入石籠網(wǎng)。

2010年9月，處置后的路基左幅邊坡坡腳處出現(xiàn)寬0.5～2cm裂縫，路面出現(xiàn)寬0.5～1cm的裂縫，路基下沉并不斷加大，裂縫寬度變大并向后緣及兩側(cè)延伸，范圍不斷擴(kuò)大。到2011年5月份國(guó)檢路面之前，該段路基沉降累計(jì)達(dá)50cm。為迎接國(guó)檢，公路養(yǎng)護(hù)部門(mén)對(duì)該路段進(jìn)行了路面及附屬設(shè)施修復(fù)。但1個(gè)月之后，路線(xiàn)右側(cè)邊溝、護(hù)面墻又出現(xiàn)了約5cm的沉降，多處出現(xiàn)1cm以?xún)?nèi)的不規(guī)則裂縫，至2012年3月，路基左側(cè)防撞墻開(kāi)裂5cm，路面裂縫寬約30cm，護(hù)面墻、路基沉陷，累計(jì)沉降約40cm。

現(xiàn)滑坡路段只能半幅通車(chē)，且滑坡區(qū)仍在緩慢變形階段，直接危及公路的正常營(yíng)運(yùn)及行車(chē)安全。因此，對(duì)省道榆古線(xiàn)K63路段滑坡的形成機(jī)制、滑坡特征與穩(wěn)定性進(jìn)行研究，并對(duì)其實(shí)施針對(duì)性的工程治理，將對(duì)恢復(fù)榆古線(xiàn)的正常通行能力起到積極作用。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

滑坡區(qū)位于古交市西山山體南坡地段，屬呂梁山脈的中低山地形。場(chǎng)區(qū)為構(gòu)造剝蝕的中低山地貌，海拔介于1 400～1 500m之間，高差約50m，山勢(shì)綿延起伏，溝壑縱橫，山體總體呈渾圓狀、次棱角狀，呈略凹形，便于匯水。坡度>60°，山體覆蓋層較薄，植被稀疏。植被和裸露的巖石在山坡表面相間分布。

1.2 地層巖性

滑坡區(qū)地層主要為第四系松散堆積層和二疊系沉積巖，其巖土類(lèi)型主要為粉質(zhì)黏土含碎石、黃土狀土、人工填土、泥巖、砂巖及砂泥巖互層。分述如下：

(1)人工填土(Q4)：呈雜色，成分較雜，為2010年滑坡治理時(shí)大量回填的片石及碾壓回填的粉土，厚度一般為8.5～12m。

(2)黃土狀粉土(Q4)：褐黃色，稍濕、稍密，蟲(chóng)孔發(fā)育，該層土具有濕陷性，主要分布在路線(xiàn)靠山體一側(cè)上部，其上部表層為耕土，厚度一般為3.7～4.6m。

(3)粉質(zhì)黏土(Q4)：深褐色，硬塑，主要成分為泥巖風(fēng)化物，夾少量砂巖角礫碎石，下部含砂巖塊石較多，為殘坡積土，主要分布在路線(xiàn)靠山體一側(cè)黃土狀土層下部，厚度一般為2.7～2.9m。

(4)泥巖(P)：棕紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，礦物成分以黏土礦物為主，含大量氧化鐵礦物。出露地表地段泥巖風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，自上而下分布有強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化，滑坡區(qū)下部連續(xù)分布。

(5)砂巖(P)：青灰色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚至厚層狀，礦物成分以石英、長(zhǎng)石為主，節(jié)理裂隙較發(fā)育，該層砂巖與泥巖呈互層狀，自上而下分布有強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化，滑坡區(qū)下部連續(xù)分布。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

滑坡區(qū)區(qū)域構(gòu)造屬于五臺(tái)山塊隆中的古交掀斜地塊部分，該地塊位于以古交為中心的三角形地區(qū)，其中部被晉中新斷陷的北部斷陷疊加而分割成兩部分。地塊內(nèi)地層展布為南新北老，總體向南與南東緩傾；局部地段顯示一些規(guī)模不大的斷裂和微弱的褶皺，構(gòu)造線(xiàn)方向大多呈NE向，或近SN向。受區(qū)域深大斷裂所控制，項(xiàng)目區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較明顯，表現(xiàn)為整體抬升，但又具不均勻性、間歇性和繼承性的特點(diǎn)。根據(jù)GB18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40s。

1.4 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)年降雨量為338～633mm，蒸發(fā)量為降雨量的1～2倍。地下水主要為第四系松散巖類(lèi)孔隙潛水和碎屑巖類(lèi)裂隙水。松散巖類(lèi)孔隙潛水分布于坡體中下部，含水巖組主要為含碎石粉質(zhì)黏土和填土，水位埋深標(biāo)高一般為1 409.23～1 434.35m，地下水流向大致與坡向相同，水力坡度約為10%～25%；碎屑巖類(lèi)裂隙水主要分布在滑坡體堆積層下部砂巖裂隙內(nèi)，地下水位分布不穩(wěn)定，與泥巖隔水層呈相間分布，含水層間水力聯(lián)系較差。主要接受大氣降水補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)呈季節(jié)性變化。公路左側(cè)河溝底部可見(jiàn)地下水泉涌。

2 滑坡工程地質(zhì)特征

2.1 滑坡類(lèi)型及形態(tài)特征

滑坡體總體呈曲度平緩的圓弧形，坡面有塊石堆積。滑坡中部(軸部)較兩側(cè)凸起，且向兩側(cè)傾斜，形成較明顯的反向緩傾滑坡平臺(tái)?；滦螒B(tài)呈前后陡、中間緩、上窄下寬的舌狀地貌，中間局部凸起向兩側(cè)傾斜，可見(jiàn)滑坡平臺(tái)，明顯反映出滑坡整體特征。滑坡體后部多處出現(xiàn)拉張裂縫，兩側(cè)有剪切呈現(xiàn)的羽狀裂縫，前緣可見(jiàn)擠壓形成的鼓脹裂縫、放射性裂縫。該滑坡南北向?qū)?0～100m，東西長(zhǎng)約160m，滑坡體厚度前部約5m，中部為10～15m，后部為3.5～8.0m，滑坡體平均厚度約10m，總體積約16萬(wàn)m3。

山體巖層產(chǎn)狀為296°～348°∠8°～12°，巖層產(chǎn)狀基本一致，總體坡向?yàn)槟嫦蚱?。砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，發(fā)育有兩組裂隙，產(chǎn)狀分別為：173°∠78°和72°∠83°。兩組裂隙夾角約100°，近乎垂直地將砂巖切割成塊體，易崩落，未見(jiàn)貫通基巖裂隙，基巖滑動(dòng)不具備基本條件。該滑坡物質(zhì)主要為山體表面的崩坡積物，物質(zhì)組成為表層風(fēng)化的黃土狀土、泥巖風(fēng)化殘積的粉質(zhì)黏土、砂巖風(fēng)化崩塌堆積的巖石碎塊及人工堆砌的石質(zhì)路肩墻。因此，從滑坡體的規(guī)模和物質(zhì)組成看，該滑坡屬中型堆積層滑坡；從滑坡變形特征和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分析，該滑坡屬推移式滑坡。

該滑坡體分為兩級(jí)，第Ⅰ級(jí)已經(jīng)明顯滑動(dòng)，后緣位于公路右側(cè)山體坡腳處，鉆探揭示有明顯的滑動(dòng)帶特征，滑坡體為石籠路肩及路基填筑物質(zhì)。第Ⅱ級(jí)滑坡后緣位于公路右側(cè)山體中部基巖陡坎處，坡體物質(zhì)主要為崩坡積物，未見(jiàn)明顯滑動(dòng)面，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在Ⅰ級(jí)滑坡滑動(dòng)牽引下可能發(fā)生滑動(dòng)，且存在Ⅰ、Ⅱ級(jí)貫通滑動(dòng)的可能性。

2.2 滑坡巖土特征

滑坡體巖土類(lèi)型分為3類(lèi)：人工填土、黃土狀粉土和含碎石粉質(zhì)黏土，其巖土特征如前所述。

滑帶土是指滑動(dòng)面附近經(jīng)擠壓變形、錯(cuò)動(dòng)的巖土體，一般厚度較薄，僅幾厘米至幾十厘米，位于第四紀(jì)黏性土層的下部、二疊紀(jì)泥巖的上部，呈黃褐色與淺棕紅色相雜，土體結(jié)構(gòu)明顯發(fā)生擾動(dòng)，含水量高，呈軟塑至可塑狀態(tài)，局部可見(jiàn)泥膜、微小擦痕鏡面和眼球狀包裹體。

滑床巖性主要為二疊系沉積的泥巖、砂巖。滑床從上至下見(jiàn)強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化巖，為層狀構(gòu)造，層理產(chǎn)狀較緩，傾角6°～10°，節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部?jī)A角55°～82°。

2.3 滑坡成因分析

滑坡的形成主要受地形地貌、巖性和水(降雨和地表、地下水)三大主要因素的綜合制約?；麦w所處山體經(jīng)人工改造修建公路而形成陡坡路堤，并造成坡體破碎形成臨空條件，這給滑坡的形成提供了相對(duì)有利的地形地貌條件；再者坡體堆積物主要為黏性土(局部含碎石)，土體結(jié)構(gòu)相對(duì)較疏松，裂隙較發(fā)育，特別是坡體上部的人工填土、回填塊石、碎石及砂性土，由于滲透性強(qiáng)，容易使降雨和地表水下滲至坡體下部的強(qiáng)風(fēng)化泥巖，因其具弱膨脹性，遇水易軟化，且強(qiáng)度極低，在適當(dāng)?shù)耐?重)力作用下發(fā)生蠕動(dòng)變形，易形成滑動(dòng)帶而產(chǎn)生滑動(dòng)。

此外，S316省道穿過(guò)坡體，因人為修建改造自然邊坡，破壞了自然邊坡的應(yīng)力平衡，局部造成應(yīng)力集中，同時(shí)坡體堆積物重力相對(duì)增加，公路行車(chē)又以重型煤礦運(yùn)輸車(chē)為主，形成較大的動(dòng)荷載，加劇了坡體滑移推力。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡土體巖性主要為人工填土、粉質(zhì)黏土或黃土狀土，局部夾碎石，可認(rèn)為滑坡土體為均質(zhì)土體，滑坡主剖面的滑面呈折線(xiàn)形，如圖1所示。

圖1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖

對(duì)滑坡采用力平衡原理推導(dǎo)的力傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)[1]，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Fs——穩(wěn)定系數(shù)；Ψj——傳遞系數(shù)；Ri——第i計(jì)算條塊滑體抗滑力，kN/m；Ti——第i計(jì)算條塊滑體下滑力，kN/m。 通過(guò)計(jì)算可知，在自然狀態(tài)下，滑坡體的滑帶在考慮100kN地面荷載、不考慮地下水的作用時(shí)，其穩(wěn)定系數(shù)為0.98，滑坡處于滑動(dòng)變形階段的不穩(wěn)定狀態(tài)。在地震基本烈度為7度的地震條件下，滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)<0.85，滑坡體不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生整體失穩(wěn)。假定當(dāng)前穩(wěn)定系數(shù)為0.98，計(jì)算采用主滑斷面2—2'剖面，反算主滑帶的φ值，在綜合分析滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果、滑帶巖土的巖性、土工試驗(yàn)資料以及類(lèi)似工程相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值的基礎(chǔ)上，推薦主滑地段滑帶的力學(xué)參數(shù)指標(biāo)為：C=18kPa，φ=11.00°，γ=21.8kN/m3，γsat=23.2kN/m3。

滑坡推力計(jì)算安全系數(shù)取1.20，分別考慮天然狀態(tài)、暴雨?duì)顟B(tài)、地震狀態(tài)和暴雨+地震狀態(tài)等4種不同工況，其中暴雨+地震工況為最不利工況，計(jì)算所得的滑坡推力也最大，為957.28kN/m。這些數(shù)據(jù)可作為該滑坡治理的設(shè)計(jì)依據(jù)。

4 滑坡的綜合治理

防治滑坡要遵循正確認(rèn)識(shí)滑坡、預(yù)防為主、一次根治不留后患、全面規(guī)劃分期治理、綜合治理、治早治小、技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)合理、科學(xué)施工、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)施工、加強(qiáng)防滑工程維修保養(yǎng)等十項(xiàng)原則[1]。依據(jù)滑坡的防治原則，設(shè)計(jì)采用綜合治理措施對(duì)榆古線(xiàn)K63滑坡進(jìn)行治理。

該滑坡為堆積層滑坡，其下部泥巖強(qiáng)度低、遇水易軟化，而砂巖的完整性好，且強(qiáng)度高；上部為易于集水滲透的土石混合物。針對(duì)滑坡的以上特點(diǎn)，對(duì)該滑坡采用輕型抗滑結(jié)構(gòu)結(jié)合截排水措施進(jìn)行綜合治理。首先采用鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力錨索框架梁穩(wěn)定邊坡，采用集約式微型樁群加強(qiáng)坡腳，同時(shí)做好地面和滑坡體的疏排水，防止雨水下滲而惡化滑坡。

4.1 預(yù)應(yīng)力錨索工程

預(yù)應(yīng)力錨索具有柔性可調(diào)、深層加固、主動(dòng)防御、隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng)、施工快捷和經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，因此這里選用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行滑坡整治符合該中型堆積層滑坡的規(guī)模要求[2〗。預(yù)應(yīng)力錨索沿石籠路肩擋土墻墻面設(shè)置3排，每束錨索用7根Φs15.24mm的高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線(xiàn)制作。錨索長(zhǎng)度為20～27m，傾角20°～28°，錨固長(zhǎng)度10m；錨索橫、豎向間距均為3m；錨索的設(shè)計(jì)錨固力為686kN。

鋼筋混凝土地梁設(shè)置在石籠路肩擋土墻面上，采用70cm×60cm的矩形截面，底端設(shè)0.5m厚的片石混凝土基礎(chǔ)。經(jīng)計(jì)算，預(yù)應(yīng)力錨索地梁結(jié)構(gòu)可分擔(dān)80%以上的滑坡推力。

4.2 集約式微型樁工程

微型樁又稱(chēng)樹(shù)根樁，可采用螺旋鉆成孔、加強(qiáng)配筋和壓力注漿工藝成樁，所需施工場(chǎng)地較小，且整體強(qiáng)度高[3-4]。因此，這種樁型尤其適用于該滑坡的治理。將微型樁群設(shè)置在路基左側(cè)滑坡前緣處，即石籠路肩擋土墻墻趾處，共設(shè)3排，矩形布置，橫向間距0.5m，縱向間距1.0m，樁長(zhǎng)15m，樁徑150mm，兩側(cè)微型樁分別向外側(cè)傾斜6°～10°，樁頂設(shè)鋼筋混凝土壓頂梁。經(jīng)計(jì)算，集約式微型樁群結(jié)構(gòu)可承擔(dān)20%以上的滑坡推力?？够胧┮?jiàn)圖2。

圖2 抗滑措施示意圖

4.3 疏排水工程

地面水和地下水是導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生的主要原因之一[5-8]，及時(shí)排除地表大氣降水，疏干滑坡土體內(nèi)水體，可消除滑坡發(fā)生的誘因并抑制滑坡惡化。該工程中采取的疏排水措施有以下幾項(xiàng)：

(1)封堵滑體表面裂縫。裂縫上下形成流水坡面，裂縫內(nèi)灌注泥漿，裂縫表面用不透水土工布覆蓋壓土。

(2)設(shè)置截排水溝。翻修線(xiàn)路右側(cè)邊溝，在右側(cè)山坡上設(shè)置截水溝。其小里程端接既有截水溝，大里程端通過(guò)急流槽流入公路邊溝。

(3)設(shè)置仰斜排水孔。在滑坡前緣坡面及右側(cè)護(hù)面墻墻面分別設(shè)置1～2排仰斜排水孔，長(zhǎng)度15～20m，梅花形布置，上下、左右間距均為3m，仰角為6°。

(4)設(shè)置放射狀立體式疏排集水井。如圖3所示，在線(xiàn)路右側(cè)擋土墻墻頂平臺(tái)上設(shè)置集水井，深度為10m，集水井底部靠山側(cè)分上下兩層設(shè)置若干仰斜式排水孔，以便將后坡土體中的地下水引入集水井，然后通過(guò)集水井底部靠路側(cè)設(shè)置的兩根橫向過(guò)水管排到路基左側(cè)的河溝內(nèi)。

圖3 放射狀立體式疏排集水井

5 結(jié)語(yǔ)

省道榆古線(xiàn)K63滑坡系一推移式堆積層滑坡，由于改建公路造成坡體破碎形成臨空條件，加之地面水體下滲并軟化泥巖層面從而誘發(fā)滑坡，后又因采取了不恰當(dāng)?shù)闹卫泶胧┲率够掳l(fā)展惡化。本次滑坡治理采用主動(dòng)防御和疏排水相結(jié)合的方法，治理措施以經(jīng)濟(jì)、快捷、環(huán)保的結(jié)構(gòu)為主，并采取了集約式微型樁群和放射狀立體式疏排集水井兩項(xiàng)新措施，可供其他滑坡治理工程參考。

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