溫廣軍， 程 偉， 韓治勇

(1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.安徽高速地產(chǎn)集團(tuán) 阜陽開發(fā)有限公司，安徽 阜陽 236000；3.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

?

淺談高速公路巖堆滑坡處治評估

溫廣軍1， 程 偉2， 韓治勇3

(1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.安徽高速地產(chǎn)集團(tuán) 阜陽開發(fā)有限公司，安徽 阜陽 236000；3.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

滑坡是山區(qū)高速公路常見的地質(zhì)災(zāi)害，對其進(jìn)行處治是高速公路建設(shè)的迫切需求，基于云南省麻昭高速公路為背景，對巖堆邊坡進(jìn)行風(fēng)險評價，并結(jié)合典型實例對滑坡工程進(jìn)行治理分析，通過方案比選、參數(shù)選擇和推理計算，結(jié)果表明滑坡在三種工況作用下均表現(xiàn)為后級滑推力大于前級滑推力，高速公路施工階段實行路塹高邊坡風(fēng)險評估，是保證復(fù)雜地質(zhì)條件下工程建設(shè)安全的重要舉措，分析結(jié)果可為類似高速公路工程提供參考。

高速公路；巖堆體；滑坡；評估

吳火珍等[2]對降雨條件下堆積層滑坡體滑動機(jī)制進(jìn)行了分析，揭示了滑動機(jī)制及原因。許強(qiáng)等[3-4]根據(jù)斜坡變形-時間曲線特征將滑坡分為穩(wěn)定型、漸變型、突發(fā)型，并從細(xì)觀力學(xué)的角度認(rèn)為斜坡產(chǎn)生宏觀變形破壞行為的主要原因是巖土體細(xì)觀尺度顆粒的“流動”和“微破裂”?？偨Y(jié)并提出了斜坡變形時間演化的三階段規(guī)律和斜坡裂縫空間演化的分期配套特性。葉袁坤[5]運用有限差分程序軟件對巖堆邊坡的永久位移的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并結(jié)合工程實際對宜巴高速三里花巖堆邊坡的永久位移進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。薛亞東等[6]通過坡面角度、坡面形狀和坡體厚度等研究巖堆的外部結(jié)構(gòu), 通過土石混合比和塊石尺度分布研究巖堆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為建立巖堆體力學(xué)參數(shù)與結(jié)構(gòu)特征的定量關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。孫軍杰等[7]基于莫爾-庫侖破壞準(zhǔn)則，通過引入地震動慣性力和地下水位系數(shù)，推導(dǎo)了地震與降雨耦合作用下的滑坡安全系數(shù)計算公式。熊冰[8]從巖堆體形態(tài)、物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)，以及地下水等影響因素入手對巖堆體路基工程的穩(wěn)定以及工程措施進(jìn)行了分析。劉忠強(qiáng)等[9]基于模糊數(shù)學(xué)的基本原理, 建立了巖堆邊坡危險性的模糊綜合評價體系并給出了針對性的治理措施。袁海平等[10]運用數(shù)值模擬的方法研究了深厚巖堆拉錨抗滑樁路塹邊坡在自然、強(qiáng)降雨和地震狀態(tài)下的穩(wěn)定性，對比分析了巖堆體在自然狀態(tài)、地震狀態(tài)與強(qiáng)降雨條件下巖堆體邊坡變形破壞特征。李新平等[11]在分析溪溝口滑坡工程地質(zhì)概況及形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，采用抗滑樁結(jié)合地表排水對滑坡進(jìn)行治理，收到了較好的治理效果。筆者[12]對麻昭高速第一合同段巖堆路段綜合勘察，通過定性和定量分析研究巖堆體上橋梁建設(shè)穩(wěn)定性問題。文謙[13]通過對云南溪洛渡水電站專用路公路典型邊坡段巖堆體邊坡穩(wěn)定性分析，建立了三維空間數(shù)值模型和二維數(shù)值模型，并對二者進(jìn)行了比較分析，給出了邊坡穩(wěn)定性的評價。

云南省山區(qū)麻昭高速公路沿線巖堆滑坡頻發(fā)，從麻昭二級路、水麻高速及渝昆鐵路等項目區(qū)已建成工程類比調(diào)查分析，巖堆滑坡是本項目主要地質(zhì)災(zāi)害。巖堆由于形成時代、物質(zhì)成分結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、基巖面形態(tài)和地形地貌等條件不同，工程地質(zhì)性質(zhì)條件具有極大的變異性及不均勻性，大部分在天然狀態(tài)下處于極限平衡穩(wěn)定狀態(tài)或欠穩(wěn)定狀態(tài)。路線從堆積體前沿通過，特別是以路塹形式開挖坡腳，使堆積體失去坡腳支撐，誘發(fā)坡面滑塌，向山上牽引直到陡崖，往往形成高上百米的堆積體滑坡，對公路工程建設(shè)不利。本文以云南省山區(qū)麻昭高速公路工程為背景，通過對巖堆體滑坡處置的實際工程案例，分析滑坡體產(chǎn)生的原因并提出合理的治理方案，最終對此類滑坡體進(jìn)行綜合分析，提出了幾點建議，以期對后期此類相似地質(zhì)的巖堆體高速公路項目提供一些經(jīng)驗借鑒。

1 巖堆邊坡風(fēng)險評價

在巖堆邊坡風(fēng)險評價中，由于山區(qū)高速公路的線路一般較長，且公路沿線的巖堆邊坡狀況復(fù)雜，受災(zāi)體類型也很繁雜，所以不能逐一地評價各個受災(zāi)體的易損性，只能將其劃分為不同類型，進(jìn)而進(jìn)行評價。以麻昭路為例，全線巖堆體滑坡災(zāi)害主要有五處，巖堆體引發(fā)的工程災(zāi)害類型巖堆體失穩(wěn)一般變形迅速，極易坍塌，經(jīng)分析可知本項目工程中的災(zāi)害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1) 邊坡失穩(wěn)。路基開挖到巖堆體的坡腳，形成應(yīng)力集中造成邊坡失穩(wěn);降雨后地表水下滲會在巖堆體中形成軟弱帶，在巖堆體加載或受擾動時，會造成邊坡滑移失穩(wěn)。

(2) 路基不均勻沉降。路線通過巖堆體時，壓實加載會引起工程滑坡，或巖堆體用作路基填料時，后期巖堆體不均勻沉降甚至失穩(wěn),破壞路面。

(3) 隧道失穩(wěn)。隧道洞口邊坡開挖等會造成巖堆體局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn)。

知識鏈組織若能有效地開發(fā)利用有價值的、稀缺的、難以模仿的知識資源，那么就可以獲得相對于其他知識鏈的知識優(yōu)勢。然而，知識鏈組織之間是一種戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，依靠合同協(xié)議和相互信任維持合作，在運行過程中容易受到目標(biāo)分歧、文化差異、利益不均等的干擾而產(chǎn)生沖突，因此需要運用正式的契約機(jī)制、非正式的自實施機(jī)制、第三方?jīng)_突管理機(jī)制、關(guān)系強(qiáng)度調(diào)節(jié)機(jī)制等多種手段，掃除知識鏈開發(fā)利用知識資源的組織障礙，促進(jìn)知識鏈知識優(yōu)勢的形成。

(4) 對橋梁的損害。巖堆體失穩(wěn)對橋梁的動力作用或撞擊損害，橋梁基礎(chǔ)穿過巖堆體時，其不均勻沉降對橋梁產(chǎn)生影響。

2 某互通典型滑坡工程治理分析

2.1 滑坡概況及特征

2014年3月降雨期間，A、C和D匝道邊坡開挖過程中其內(nèi)側(cè)山坡發(fā)生滑動變形，并不斷向后部牽引，致使山坡后部緩坡地帶出現(xiàn)多條拉張裂縫，裂縫寬約1～5 cm，并不斷向兩側(cè)延伸發(fā)展，局部裂縫下錯明顯，后緣裂縫逐步貫通。

該滑坡分前后兩級，后級滑坡寬約130 m，長85 m(不含前級)，滑體厚度9.6～13.7 m，滑坡體積約為13×104m3；前級滑坡寬約250 m，長170 m，滑坡厚度20.2～28.2 m，滑坡體積約為102×104m3，前后級滑坡滑體總體積115×104m3，屬大型滑坡。后級滑坡僅有一層淺層滑面，滑體厚度9.6～13.7 m，主滑段滑動面傾角21°～22°，該層滑面主要依附于堆積層中的軟弱層，表現(xiàn)為紫紅色、灰黃色、灰褐色的含水量高的黏土、含角礫黏土，呈軟塑狀。前級滑體有兩層滑面，淺層滑帶埋深9.5～13.5 m，主滑段滑動面傾角21°，深層滑帶埋深20.2～28.2 m，主滑段滑動面傾角21°，淺層及深層滑帶主要依附于坡體中含水量高的含角礫黏土軟弱帶，呈軟塑狀，其中深層位于基巖頂面附近。

2.2 滑坡區(qū)域工程地質(zhì)條件

滑坡區(qū)屬于中山地貌，該處具老滑坡地貌特征，測區(qū)內(nèi)高程765～850 m，坡度20°～25°，中前部自然坡度0°～5°，大關(guān)互通立交主體位于大關(guān)河左岸一緩坡平臺處，兩側(cè)均發(fā)育有沖溝。表層為第四系坡殘積物，下層為志留系下統(tǒng)龍馬溪組泥灰?guī)r?；聟^(qū)無大型地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，出露基巖為志留系下統(tǒng)龍馬溪組，巖性主要為泥灰?guī)r夾灰?guī)r，產(chǎn)狀NE2～6°/NW6～10°，發(fā)育兩組節(jié)理：J1：NE20～59°/SE80～86°，J2：NW58～78°/NE60～75°。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動強(qiáng)烈，近代地震活動強(qiáng)烈，據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，區(qū)內(nèi)最近一次5級以上地震發(fā)生于2014年4月5日6時40分，在昭通市永善縣(北緯28.1，東經(jīng)103.6)發(fā)生5.3級地震，震源深度約13 km。滑坡區(qū)區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定，未見不良地質(zhì)構(gòu)造通過，主要受到新構(gòu)造運動影響。

滑坡區(qū)域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均降水量991.3 mm，降雨多集中在每年的6～9月份，暴雨和綿雨均常出現(xiàn)?；聟^(qū)內(nèi)地表水較發(fā)育，沿沖溝匯入河溝，為當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟娃r(nóng)田灌溉用水的主要來源，在滑坡體后緣可見局部積水潭。區(qū)內(nèi)地下水類型為松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水。松散堆積層孔隙水賦存于坡洪積層、坡殘積等塊碎石土體中，受大氣降雨及其他地表水體的垂直補(bǔ)給，以泉水的形式向低洼處排泄，含水性以坡洪積層最富，坡殘積層次之，水位隨氣候、季節(jié)等的變化而變化，滑坡區(qū)開挖邊坡坡腳處可見滲水點?；鶐r裂隙水賦存于泥灰?guī)r、灰?guī)r的節(jié)理裂隙中，主要靠大氣降水及地表水下滲補(bǔ)給，以沿裂隙滲流形式或受地形切割排出地表，泥灰?guī)r節(jié)理裂隙較發(fā)育，多呈閉合狀，連通性差，賦水條件差。

2.3 滑坡變形原因及穩(wěn)定性分析

(1) 特殊的巖土性質(zhì)是滑坡發(fā)育的基礎(chǔ)；滑坡為堆積層滑坡，物質(zhì)為碎塊石土，含大量的軟弱夾層，呈軟塑狀，巖土的力學(xué)性差，為滑坡滑帶的主要組成成分。

(2) 滑坡區(qū)大氣降雨和較豐富的地下水為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了極為有利的自然條件，是滑坡產(chǎn)生滑動變形的主要自然因素。

(3) 人工開挖形成高達(dá)15 m路塹邊坡，受重力作用，在暴雨及地震等不利因素作用下，坡體穩(wěn)定性逐步降低，最終發(fā)生滑動變形。

滑坡治理前處于蠕動變形階段，自然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定系數(shù)淺層1.07～1.1，深層1.1左右；暴雨工況下穩(wěn)定性有所降低，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，淺層穩(wěn)定系數(shù)1.01～1.03，深層1.02～1.05。邊坡繼續(xù)開挖穩(wěn)定度將進(jìn)一步降低。

2.4 滑坡治理方案設(shè)計

2.4.1 方案比選

(1) 反壓及清方減載方案：坡腳即為大關(guān)互通的A、D匝道及主線，不具備反壓空間；由于坡面較緩，且在坡體中-后部均出現(xiàn)裂縫帶，清方開挖的面積、厚度均較大，且開挖后形成新的坡面防護(hù)問題需進(jìn)一步解決。

(2) 支擋方案：設(shè)計試算過程中考慮單排樁支擋，但由于該滑坡滑體厚度大、滑面傾角陡，計算推力較大，現(xiàn)場調(diào)查及穩(wěn)定性分析均顯示其穩(wěn)定性較低。綜合考慮采用雙排樁支擋+排水結(jié)合的形式。支擋位置原則上應(yīng)設(shè)置在滑體較薄的抗滑段最為經(jīng)濟(jì)，本滑坡主要保護(hù)對象為大關(guān)互通，樁位宜置于靠近匝道處，因此前排樁設(shè)于A匝道左側(cè)路肩處；后排樁位布置在刷方邊坡坡腳及一級平臺處，由于樁頂以上滑體較厚，存在越頂可能。因此綜合考慮樁位設(shè)于刷方二級平臺一線，兩側(cè)順延。坡體滑動的一個主要誘因為降水影響，實施地表、地下排水措施是必要的：于滑體中部設(shè)置截排水溝，地下排水考慮前排樁坡腳設(shè)仰斜排水孔，以疏干滑帶附近集水。鑒于工程實施緊迫性及以上方案考慮，采用推薦方案級雙排樁+截排水措施展開施工圖設(shè)計。

2.4.2 參數(shù)選擇及推力計算

綜合地勘穩(wěn)定性評價結(jié)論，對控制滑坡的典型剖面的滑帶土參數(shù)進(jìn)行反算，并采用工程地質(zhì)比擬法，綜合確定剖面滑帶土參數(shù)。推力計算考慮自然、暴雨及地震三種工況，安全系數(shù)分別取1.2、1.15及1.1，設(shè)計采用傳遞系數(shù)法計算各工況下最大滑推力，典型剖斷面圖和不同工況下計算滑坡推力計算結(jié)果分別如圖1和表1所示。對淺層全斷面推力計算結(jié)果顯示在三種狀態(tài)下后級深層推力均較前級大，在自然、暴雨及地震三種工況下，最大滑推力分別為2 390.25 kN/m、2 629.14 kN/m、2 480.09 kN/m。

圖1 典型剖斷面圖

工況滑體范圍C/kPaΦ/(°)最大滑推力/(kN·m-1)自然工況前級后級101017.219.8778.342390.25暴雨工況前級后級101016.018.21019.832629.14地震工況前級后級1010808.162480.09

2.4.3 治理方案

(1) 后排抗滑樁工程。于刷方邊坡二級平臺一線設(shè)一排錨索抗滑樁，樁身截面2.8 m×3.8 m，樁長40～43 m，樁頂設(shè)兩排四孔預(yù)應(yīng)力錨索(10Φs15.2 mm、1860級)，樁身采用C30混凝土現(xiàn)場澆筑，抗滑樁平面布置如圖2所示。

圖2 抗滑樁平面布置圖

(2) 前排抗滑樁工程。于A匝道外側(cè)、與D匝道之間設(shè)一排C30鋼筋混凝土普通樁，樁身截面2.0 m×3.0 m，樁長24 m，樁外側(cè)掛C25鋼筋混凝土擋土板，樁身采用C30混凝土現(xiàn)場澆筑。

(3) 截排水溝工程。于前級滑坡后緣外5 m左右設(shè)截排水溝一道，截排水溝采用漿砌片石砌筑，小里程側(cè)出口位于東北側(cè)沖溝，大里程側(cè)匯水引入公路側(cè)溝。

(4) 仰斜排水孔工程。于前排樁間距離D匝道路面標(biāo)高約0.3～0.5 m高設(shè)仰斜排水孔一排，孔間距6 m，排水孔走向SE62°，深度30 m，仰角5°，鉆孔直徑110 mm，內(nèi)置直徑100 mm排水軟管，共計22孔。

(5) 其他工程。裂縫夯填：為防止雨水進(jìn)一步入滲，對坡面范圍所有裂縫采用黏土進(jìn)行夯填。

3 結(jié)束語

(1) 因巖堆發(fā)育且穩(wěn)定性差，工程場地不是特大橋，就是互通立交區(qū)或者隧道洞口段，工程安全等級高，非常重要。

(2) 天然巖堆體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但其易受外界開挖擾動、堆載、降雨、地震等不良條件影響發(fā)生滑坡。

(3) 發(fā)生滑坡的原因也基本一致:內(nèi)在條件是巖堆體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程地質(zhì)特性差；外在因素主要是受降雨影響；主要誘發(fā)因素是人工開挖或者上部堆載引起的。

(4) 復(fù)雜環(huán)境地質(zhì)條件下高速公路工程勘察設(shè)計工作量比簡單條件下工作量成倍增加；需要設(shè)計人員付出更多。

(5) 巖堆滑坡處治技術(shù)難度大，該工程使用了錨索抗滑樁、錨索框架、微型樁、樁板墻、樁基托梁擋墻等巖土工程技術(shù)，施工難度特大。

(6) 麻昭高速公路地形復(fù)雜，建設(shè)場地條件有限，由于施工便道、施工駐地、場地等建設(shè)誘發(fā)巖堆滑坡后，可能影響到主線工程，這是在設(shè)計階段難以把握預(yù)測的。

(7) 通過麻昭高速勘察設(shè)計工作，基本對大型巖堆的分布、工程地質(zhì)特征、滑坡發(fā)生發(fā)展規(guī)律有一定的認(rèn)識。

(8) 高速公路施工階段實行路塹高邊坡風(fēng)險評估，是加強(qiáng)工程管理的需要，是保證復(fù)雜地質(zhì)條件下工程建設(shè)安全和控制工程變更的重要舉措。

[1] 馬愛霞，曹淑上.山區(qū)高等級公路巖堆穩(wěn)定性及處治思路[J].工程抗震與加固改造,2005,27(S1):145～147.

[2] 吳火珍,馮美果,焦玉勇,等.降雨條件下堆積層滑坡體滑動機(jī)制分析[J].巖土力學(xué),2010,31(S1):324～329.

[3] 許 強(qiáng).滑坡的變形破壞行為與內(nèi)在機(jī)理[J].工程地質(zhì)學(xué)報,2012,20(2):145～151.

[4] 許 強(qiáng),湯明高,徐開祥,等.滑坡時空演化規(guī)律及預(yù)警預(yù)報研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2008,27(6):1104～1112.

[5] 葉袁坤.山區(qū)高速公路巖堆邊坡動力響應(yīng)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2010.

[6] 薛亞東,黃宏偉,劉忠強(qiáng).云南水麻高速公路巖堆體邊坡結(jié)構(gòu)特征研究[J].地下空間與工程學(xué)報,2007(S1):1295～1299.

[7] 孫軍杰,王蘭民,龍鵬偉,等.地震與降雨耦合作用下區(qū)域滑坡災(zāi)害評價方法[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2011(4):752～760.

[8] 熊 冰.某高速公路巖堆體特征及對路基工程影響分析[J].鐵道工程學(xué)報,2014(1):49～52,58.

[9] 劉忠強(qiáng),黃宏偉,薛亞東.巖堆邊坡危險性評價及減輕對策研究[J].地下空間與工程學(xué)報,2007,3(8):1472～1475,1489.

[10] 袁海平,陳水梅,朱大勇,等.強(qiáng)降雨激勵下松散巖堆路塹邊坡穩(wěn)定性分析[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,38(6):799～803.

[11] 李新平,王 濤,謝全敏,等.高速公路滑坡穩(wěn)定性分析及治理優(yōu)化研究[J].巖土力學(xué),2007,28(5):981～985,990.

[12] 趙華宏,溫廣軍.G85麻柳灣至昭通段K3-K6巖堆體橋梁穩(wěn)定性分析[J].橋隧工程,2013(4): 70～73.

[13] 文 謙.高等級公路巖堆體邊坡穩(wěn)定性分析研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2007.

2016-05-12

溫廣軍(1981-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司工程師．

U416.163；U418.55

A

1673-5781(2016)03-0387-04