余 鑫，李天斌，任 洋，郭 勇，陳國慶

(成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610059)

1 工程概況

綿陽—遂寧高速公路石麻灣大橋全長270 m，起訖里程K66+580—K66+850。該段原設(shè)計(jì)采用全幅高填方路基通過，填筑過程中路基出現(xiàn)大幅度開裂，后于2010年2月4日經(jīng)過補(bǔ)充詳細(xì)勘察，同時(shí)為節(jié)省工程規(guī)模，最終此段采用半路半橋方案，左幅填筑路基右幅修建高架橋，左幅填筑路基采用路肩擋墻支護(hù)。

自2011年12月開始，左右兩幅路面均出現(xiàn)了裂縫，擋墻與左幅路面開裂，裂縫最寬約4 cm。橋臺(tái)中央裂縫位于橋臺(tái)至第1跨之間，裂縫長度12～13 m，寬約3 cm。為了防止左幅路基和擋墻繼續(xù)往臨空面移動(dòng)，威脅橋梁，于2012年4月對(duì)變形擋墻采用了2排預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固。橋下第3跨的覆蓋層出現(xiàn)開裂，這條裂縫在監(jiān)測初期產(chǎn)生，在2012年雨季期間(8～10月)，有變形加大的趨勢，最大位移量可達(dá)20 cm，裂縫外側(cè)(靠臨空側(cè))的沉降明顯大于靠山側(cè)。調(diào)查研究表明此處為一老滑坡，汶川大地震時(shí)曾滑動(dòng)過。

該處滑坡滑體自東向西滑動(dòng)，南北長400 m，東西寬約360 m，面積約14 hm2，總體上東窄西寬，平面呈簸箕形，后緣位于左幅填筑路基和右幅大橋之間，前緣在明臺(tái)電站庫區(qū)內(nèi)，對(duì)大橋的安全產(chǎn)生巨大的影響。滑坡表面地形起伏，為山地斜坡地貌，坡角15°～25°，局部地段＞30°，滑體后緣可見滑坡壁，滑壁上滑動(dòng)擦痕明顯，山坡后緣拉張裂隙明顯，前緣未見明顯的鼓隆現(xiàn)象?；瑒?dòng)面在第四系覆蓋層內(nèi)，呈圓弧形，傾角一般在10°～20°，后緣很陡，滑面傾角較小，前緣相對(duì)較緩?；氯踩鐖D1所示。

圖1 滑坡全貌

滑坡區(qū)為丘陵斜坡地貌，路基后緣基巖出露，中部為自然斜坡地貌。路基區(qū)內(nèi)相對(duì)高差41.0～50.0 m，地面平均坡度15°～25°。基巖以白堊系下統(tǒng)蒼溪組(K1c)紫紅色粉砂質(zhì)泥巖為主，巖層產(chǎn)狀平緩，為N30°～60°W∠1°～3°，夾粉砂巖薄層或透鏡體。松散堆積層主要為第四系全新統(tǒng)(Q4)沖積堆積的褐黃色粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，礫石夾粉質(zhì)黏土。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛。年降水量一般800～1 400 mm，年、季、月降水量分配不均。

為了預(yù)警突變?yōu)暮ΣⅡ?yàn)證增加錨索后的擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的效果，對(duì)綿遂高速公路通車后車輛動(dòng)載、環(huán)境等因素對(duì)石麻灣大橋段滑坡穩(wěn)定狀態(tài)的影響進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果可為該區(qū)段的后期動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2 滑坡監(jiān)測方案

橋頭段附近裂縫較多，危及綿遂高速公路石麻灣大橋的正常使用，因此針對(duì)高速公路大橋段橋頭部位滑坡進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測，以深部位移監(jiān)測為主，結(jié)合地表位移監(jiān)測和降雨量監(jiān)測，并進(jìn)行及時(shí)的現(xiàn)場巡視調(diào)查，分析滑坡的變形發(fā)展趨勢。

經(jīng)過反復(fù)論證，本工程總共布置了1套雨量監(jiān)測系統(tǒng)、4個(gè)深部位移監(jiān)測孔(鉆孔信息見表1)、2組地表位移監(jiān)測系統(tǒng)(一組為左幅擋墻頂部的8#，10#，12#，主要監(jiān)測擋墻的位移情況;另一組為右幅橋面左側(cè)15#，17#，19#，主要監(jiān)測大橋的位移情況)，監(jiān)測點(diǎn)布置如圖2所示。

表1 測斜孔情況

圖2 監(jiān)測點(diǎn)布置

雨量監(jiān)測從2012年8月20日開始，頻率為1次/d;深部位移和地表位移監(jiān)測從2012年4月開始，頻率為1次/3 d。監(jiān)測后期根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況對(duì)監(jiān)測頻率進(jìn)行靈活調(diào)整，遇到降雨等特殊情況監(jiān)測密度提高為1次/d，監(jiān)測工作截止于2012年11月。

3 監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 雨量監(jiān)測結(jié)果分析

圖3 滑坡區(qū)日降雨量隨時(shí)間分布

圖3為滑坡區(qū)2012年8月20日至10月13日的日降雨量隨時(shí)間分布圖。從圖中可見，進(jìn)入8月下旬后，降雨次數(shù)明顯增多，雨量增強(qiáng)，8月最大降雨量為8月31日的50.2 mm。在9月10日發(fā)生了一次強(qiáng)降雨，降雨量為177.9 mm，小時(shí)最大降雨量為57.2 mm。9月中、下旬到10月上旬降雨綿綿不斷，最大降雨量為9月16日的15.0 mm，10月中旬以后降雨明顯減少。

由于8～10月為雨季，降雨量充沛，使滑坡產(chǎn)生蠕變變形，其中9月10日的強(qiáng)降雨直接使橋臺(tái)和路基結(jié)合處產(chǎn)生滑塌，造成測斜管被埋，左幅擋墻和橋面距離變寬了1.6 cm，并使路肩邊坡有6處小規(guī)?？逅?。降雨對(duì)該處的地表水、地下水進(jìn)行補(bǔ)給，使坡體內(nèi)地下水量劇增，引起滑坡的滑動(dòng)。

3.2 滑坡深部位移監(jiān)測結(jié)果分析

深部位移監(jiān)測的位移量隨時(shí)間不斷增加。1#孔于8月28日變形過大在滑動(dòng)面處剪斷，2#孔和3#孔于10月10日被人為破壞，4#孔于10月3日在滑面處被剪斷破壞。根據(jù)深部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)并結(jié)合勘察資料，做出K66+600處的斷面圖，如圖4所示。

1#孔布設(shè)于橋臺(tái)往小里程方向14 m的坡腳處，1#孔孔深—累計(jì)位移量曲線如圖5所示，圖中給出了深部位移監(jiān)測孔累計(jì)位移變化，負(fù)值表示向臨空面方向移動(dòng)，以下均采用數(shù)據(jù)的絕對(duì)值進(jìn)行分析?？梢?，8月23日監(jiān)測的孔口位移最大為26.84 mm，在33.5 m處形成了較明顯的滑動(dòng)面，位移量為20.07 mm。離地表越近位移量越大，這表明滑坡在沿33.5 m滑面滑動(dòng)時(shí)上覆土體變形比滑面處還要大，滑體趨于不穩(wěn)定狀態(tài)。在9.5～12.5 m之間，圖形呈“凹”型，該區(qū)間的累計(jì)位移量明顯比其他部位的小，這是因?yàn)樵摐y斜孔處在高速公路右幅的機(jī)耕道上，剛好有個(gè)大石頭擋住了測斜管，使累計(jì)位移量基本不變。

圖4 K66+600處路基滑坡勘察地質(zhì)橫斷面

圖5 1#孔孔深—累計(jì)位移量曲線

2#孔布設(shè)于橋臺(tái)旁往大里程方向6 m處，其孔深—累計(jì)位移量曲線見圖6?？梢?，孔口位移最大為10月3日的29.85 mm，在23.5 m處形成了較明顯的滑動(dòng)面，最大累計(jì)位移量為31.12 mm。對(duì)于9月10日的強(qiáng)降雨，2#孔的位移響應(yīng)情況明顯比其他3孔要強(qiáng)烈。對(duì)比分析9月10日與9月11日的數(shù)據(jù)，孔口到23.5 m之間的覆蓋土移動(dòng)了1.1 mm左右?？梢?，降雨導(dǎo)致滑坡蠕動(dòng)變形，且變形最大的部位就在2#孔處，也就是橋臺(tái)附近，應(yīng)對(duì)該部位進(jìn)行防治。

3#孔布設(shè)于橋臺(tái)往大里程方向30 m處，在1號(hào)橋墩附近，其孔深—累計(jì)位移量曲線見圖7?？梢姡?0月3日監(jiān)測孔口位移最大為31.94 mm，在22.5 m處形成了較明顯的滑動(dòng)面，累計(jì)位移量為38.30 mm。表明1號(hào)橋墩已經(jīng)受到滑坡的影響，這將會(huì)對(duì)大橋產(chǎn)生安全隱患。

圖6 2#孔孔深—累計(jì)位移量曲線

圖7 3#孔孔深—累計(jì)位移量曲線

4#孔布設(shè)于垂直于2#孔往臨空面方向25 m處，在村民家后院的田地里，其孔深—累計(jì)位移量曲線見圖8。可見，該孔是4個(gè)測斜孔中位移變化最大的?？卓谖灰谱畲鬄?0.45 mm，在29.0 m處形成了較明顯的滑動(dòng)面，位移量為47.66 mm。4#孔和1#孔在該滑坡的同一個(gè)橫斷面上，兩孔的位移具有一致性，由于離大橋較遠(yuǎn)，不受橋的限制約束，因此4#孔比1#孔的累計(jì)位移量大。

圖8 4#孔孔深—累計(jì)位移量曲線

3.3 滑坡地表位移監(jiān)測結(jié)果分析

地表位移監(jiān)測從4月開始，經(jīng)歷了旱季和雨季，8#，10#，12#測點(diǎn)累計(jì)變形量時(shí)程曲線見圖9，圖中負(fù)值表示監(jiān)測點(diǎn)向臨空面方向移動(dòng)。

圖9 8#，10#，12#測點(diǎn)累計(jì)變形量時(shí)程曲線

由圖9可見，8#測點(diǎn)的累計(jì)位移量在 －19.0～10.0 mm之間波動(dòng)，10月26日為－12.0 mm;10#測點(diǎn)的累計(jì)位移量在－14.0～15.0 mm之間波動(dòng)，10月26日為 －5.0 mm;12#測點(diǎn)的累計(jì)位移量在 －11.0～8.0 mm之間波動(dòng)，10月26日為 －7.0 mm。總體而言，3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的變形量不大且變形趨勢一致。該部位左幅擋墻頂部基本上沒有位移，9月10日的強(qiáng)降雨對(duì)其也沒產(chǎn)生太大的影響，說明加了2排錨索的抗滑擋墻已趨于穩(wěn)定，對(duì)滑坡起到一定的防治作用。

圖10 15#，17#，19#測點(diǎn)累計(jì)變形量時(shí)程曲線

圖10為15#，17#，19#測點(diǎn)累計(jì)變形時(shí)程曲線。可見，15#測點(diǎn)的累計(jì)位移量呈遞增趨勢，從4月19日的－9.0 mm增加到10月26日的－64.0 mm;17#測點(diǎn)的累計(jì)位移量也呈遞增趨勢，從4月19日的17.0 mm增加到10月26日的－39.0 mm;19#測點(diǎn)的累計(jì)位移量比較小，在－17.0～0 mm之間波動(dòng)，最新累計(jì)位移量數(shù)據(jù)為－1.0 mm?？傮w而言，15#和17#測點(diǎn)的變化趨勢一致，累計(jì)位移量遞增，19#測點(diǎn)幾乎沒有移動(dòng)。該部位右幅橋面一直緩慢移動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且離橋臺(tái)近的變形量大于離橋臺(tái)遠(yuǎn)的，這也說明橋臺(tái)處在滑坡最不安全的位置。結(jié)合降雨情況分析，在雨季監(jiān)測點(diǎn)的位移量明顯增加，尤其是9月10日的強(qiáng)降雨，直接使 15#測點(diǎn)移動(dòng)了 1.6 mm，使 17#測點(diǎn)移動(dòng)了1.2 mm。

3.4 監(jiān)測結(jié)果分析

綜合以上3種監(jiān)測結(jié)果分析可見，受9月11日強(qiáng)降雨影響，在1 d內(nèi)2#孔向臨空面移動(dòng)大約1.1 mm，15#測點(diǎn)向臨空面移動(dòng)1.6 mm，17#測點(diǎn)向臨空面移動(dòng)1.2 mm。這說明這3個(gè)點(diǎn)是坡體中最不穩(wěn)定的測點(diǎn)，強(qiáng)降雨直接導(dǎo)致其向臨空面移動(dòng)，必須對(duì)這3點(diǎn)所在部位進(jìn)行治理。該滑坡屬于降雨型滑坡，受降雨影響較嚴(yán)重，滑坡周邊地下水豐富更加危害了滑坡的穩(wěn)定性。大強(qiáng)度的降雨，一部分雨水形成坡面徑流，導(dǎo)致水土流失，邊坡表面遭到嚴(yán)重破壞，從而使地表位移加劇;另一部分雨水滲入到坡體中，加大了坡體重量，提升了地下水位，使抗剪強(qiáng)度下降，滑坡失穩(wěn)，從而在深部位移監(jiān)測孔中表現(xiàn)為滑面土體產(chǎn)生移動(dòng)。

4 變形機(jī)制分析及處理措施

4.1 滑坡變形機(jī)制分析

結(jié)合該段工程地質(zhì)條件，綜合分析認(rèn)為，綿遂高速公路大橋段路面出現(xiàn)開裂和變形主要是其下部覆蓋土層產(chǎn)生蠕滑—拉裂變形，進(jìn)而導(dǎo)致其后部橋梁的橋臺(tái)、橋墩和擋墻產(chǎn)生移動(dòng)，以下幾方面的因素控制或誘發(fā)了土層的滑移變形。

1)基覆界面控制著覆蓋土層的滑移

大橋段地質(zhì)結(jié)構(gòu):上部為填體及覆蓋層，下部為泥巖和砂巖。填體及覆蓋層較厚，20～30 m不等，填體物質(zhì)成分為碎石土，厚度約5 m，覆蓋層的物質(zhì)成分主要為黏土，下部泥巖風(fēng)化較嚴(yán)重，形成隔水層?；鶐r與覆蓋層之間的接觸界面在長期地下水浸泡和軟化下易形成軟弱層，從而成為控制坡體滑移變形的滑動(dòng)面。該路段建設(shè)初期坡體就產(chǎn)生過滑坡。目前的深孔位移監(jiān)測表明，路基下部的覆蓋層沿基覆界面有明顯的滑移變形。

2)地下水是導(dǎo)致坡體變形破壞的重要誘發(fā)因素

該處地形呈環(huán)形，容易匯集地下水，加之該處基巖緩傾坡外，基巖裂隙水較豐富，基巖層面是地下水匯集和流通的重要通道;在測斜孔內(nèi)也可見地下水，特別是雨季8～10月，地下水位明顯升高，較旱季水位上升約2～3 m，雨季孔內(nèi)地下水深度約5～6 m。由此說明雨季雨水下滲明顯，形成大量的地下水。這些地下水長期作用于坡體基覆界面附近的軟弱層，使黏土層、泥巖逐步軟化。同時(shí)，地下水的長期存在以及在暴雨時(shí)大量的雨水下滲，產(chǎn)生一定的靜水壓力和動(dòng)水壓力，這些效應(yīng)對(duì)坡體穩(wěn)定極為不利。

3)強(qiáng)降雨是坡體顯著變形的誘發(fā)因素

2012年8月，該地區(qū)進(jìn)入雨季以來，出現(xiàn)多次強(qiáng)降雨，降雨量較大，特別是2012年9月10日的強(qiáng)降雨，單日降雨量約177.9 mm。連續(xù)降雨使填體及覆蓋層內(nèi)地下水快速增加，特別是單次降雨時(shí)降雨量較大，短時(shí)間內(nèi)大量地表水入滲到坡體中，最終誘使本來就已經(jīng)處于欠穩(wěn)定的坡體發(fā)生了明顯的蠕滑—拉裂變形。

4)其他影響因素

該路段坡體的前緣為電站水庫，水庫的蓄水和放水造成坡體前緣水位的陡增和陡降，可能會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，對(duì)坡體穩(wěn)定造成不利影響。此外，高速公路運(yùn)營中汽車的動(dòng)荷載等也對(duì)坡體有不利影響。

4.2 處理措施建議

滑坡的深層水平位移以及地表位移與降雨關(guān)系密切，測斜孔內(nèi)水位的上升以及雨季期間位移量的陡增均證明了這一點(diǎn)。隨著雨季的結(jié)束，深層水平位移和地表位移的變化速率較之雨季速率有所減緩。針對(duì)滑坡的情況，對(duì)該路段提出以下初步處理建議:

1)對(duì)于已遭到破壞和堵塞的排水溝道應(yīng)立即恢復(fù)和疏通。

2)對(duì)原有的和已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫應(yīng)及時(shí)封閉，防止降雨入滲。

3)進(jìn)一步加強(qiáng)地表和地下水的排泄。

4)在大橋橋墩和橋臺(tái)外側(cè)或邊坡前緣合理位置采用抗滑樁或錨拉抗滑樁加固變形坡體。

5 結(jié)論

通過對(duì)綿陽—遂寧高速公路K66+450—K66+660滑坡監(jiān)測分析，得出以下結(jié)論:

1)地表位移監(jiān)測點(diǎn)8#，10#，12#在監(jiān)測期間變形量不大且變形趨勢一致，這說明加了2排錨索的擋墻已趨于穩(wěn)定狀態(tài)。現(xiàn)階段主要是橋臺(tái)、橋墩附近土體在移動(dòng)，這將會(huì)對(duì)大橋的安全產(chǎn)生不利影響。

2)深部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示距地面以下23.0～24.0 m處位移較大，說明該處為滑面。

3)結(jié)合降雨情況，在8～10月降雨較大且4個(gè)測斜孔和15#，17#地表位移監(jiān)測點(diǎn)緩慢移動(dòng)，這說明滑坡的后緣處于不穩(wěn)定狀態(tài)且降雨是滑坡滑動(dòng)的主要誘發(fā)因素。宜做好排水工作，并加強(qiáng)后期的監(jiān)測。

4)滑坡在降雨和車輛動(dòng)載作用下產(chǎn)生蠕滑—拉裂破壞。

［1］張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理［M］.北京:地質(zhì)出版社，1997.

［2］張曉平，吳順川，王思敬.類土質(zhì)路塹邊坡動(dòng)態(tài)監(jiān)測及數(shù)值模擬分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，27(增2):3431-3440.

［3］王安明，馬莎，黃志全，等.洛陽—三門峽高速公路某滑坡監(jiān)測與穩(wěn)定性分析［J］.鐵道建筑，2006(8):86-87.

［4］楊秀元，李剛，王愛軍，等.三峽水庫區(qū)巫山縣淌里滑坡監(jiān)測與變形分析［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2008，19(1):22-27.

［5］王愛軍，楊秀元，孫秀娟，等.重慶市萬州區(qū)付家?guī)r滑坡監(jiān)測與變形分析［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2008(2):104-108.

［6］周武，李強(qiáng)，齊偉.鉆孔傾斜儀在三峽左廠壩段巖體深部位移監(jiān)測中的應(yīng)用［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001，20(增):1870-1873.

［7］趙明華，劉小平，馮漢斌，等.小灣電站高邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測及分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25(增 1):2746-2750.

［8］于興國，賴國泉.高速公路大坪滑坡深部監(jiān)測動(dòng)態(tài)特征分析［J］.鐵道建筑，2012(6):102-105.

［9］王立忠，沈偉志，陳云敏.富陽來龍山滑坡成因分析及其監(jiān)控［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23(17):2943-2948.

［10］童建軍，馬德芹.峨眉山景區(qū)公路對(duì)門山滑坡群成因機(jī)制研究及監(jiān)測分析［J］.鐵道建筑，2008(11):66-68.

［11］范宣梅，許強(qiáng)，黃潤秋，等.丹巴縣城后山滑坡錨固動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)和信息化施工［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26(增2):4139-4146.

［12］侯寧，任坤.降雨對(duì)滑坡的影響研究［J］.山西建筑，2008，34(31):135-136.