袁 奇，劉 品，譚玉強

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

從2012年開始，貴州省開展高速公路三年建設(shè)會戰(zhàn)，截止2015年，貴州已實現(xiàn)高速公路通車?yán)锍? 100 km以上。如此大規(guī)模的高速公路建設(shè)，加上整個貴州高原經(jīng)歷多次構(gòu)造運動，巖層產(chǎn)狀較為扭曲，特殊的地形地貌，山高溝深，不可避免會有大量的高路塹存在[1]。因此，各種順層邊坡始終是伴隨貴州省高速公路設(shè)計、施工、運營的重大問題，其中以緩傾斜順層軟巖邊坡問題尤為突出。

針對各種順層邊坡的研究，許多學(xué)者做了詳細深入的工作。黃潤秋等[2]通過對湯屯高速公路順層邊坡工程地質(zhì)條件進行現(xiàn)場調(diào)繪，對邊坡的巖體結(jié)構(gòu)類型及其成因機制進行分析，結(jié)合結(jié)構(gòu)面進行研究，通過數(shù)值模擬進行驗算，最后提出具體的防治措施。夏開宗等[3]以宜巴高速某緩傾斜順層邊坡為例，研究了在水力作用下邊坡滑移機制，認(rèn)為邊坡穩(wěn)定性較低主要與靜水壓力和滑動面的揚壓力有關(guān)，動水壓力的影響很小。呂美君等[4]從力學(xué)角度推導(dǎo)了滑坡啟動的臨界水柱高度，并應(yīng)用于三峽庫區(qū)馬鞍沱滑坡進行驗證。陳志敏[5]對甘肅古浪砂巖泥巖互層順層邊坡的崩塌機制進行探討。范剛等[6]基于振動臺試驗，對含軟弱夾層順層巖質(zhì)邊坡的動力響應(yīng)進行分析。許強等[7]對板梁狀順層邊坡的滑動條件和成因機理進行分析后認(rèn)為后緣張裂隙的水壓影響邊坡穩(wěn)定。許多設(shè)計人員針對不同的地質(zhì)條件，對順層邊坡進行了針對性的防治設(shè)計。袁奇等[8]對軟巖順層路基邊坡進行了穩(wěn)定性分析，利用抗滑樁進行路基防護。謝海文等[9]對某泥質(zhì)順層邊坡變形機制進行數(shù)值研究，并提出了防治措施。孫旭東[10]對羅望高速某順層滑移邊坡進行成因分析。盡管眾多科研人員及設(shè)計人員做了大量工作，由于各個邊坡地形不一，地質(zhì)條件各異，開挖方式不同，貴州省內(nèi)高速公路緩傾斜順層軟巖邊坡滑塌案例依舊突出。

惠羅高速公路是銀川至龍邦國家高速公路貴州境惠水至羅甸(黔桂界)段，項目地處云貴高原與廣西丘陵過渡的斜坡地帶，屬侵蝕-剝蝕低山丘陵地貌，整體地勢北高南低。自2017年6月入汛以來，區(qū)域連續(xù)強降雨，導(dǎo)致惠羅高速公路K72+705～MK0+200段右側(cè)邊坡出現(xiàn)裂縫產(chǎn)生滑塌。

本文根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)繪確定主滑方向及滑動規(guī)律，利用鉆探工作揭露滑體、滑帶、滑床巖性、產(chǎn)狀及規(guī)模，運用工程地質(zhì)類比法及力學(xué)穩(wěn)定性分析確定防護比選方案，對方案存在問題進行探討，最后綜合考慮各方因素以及施工安全，確定應(yīng)急搶險治理設(shè)計方案。

1 滑坡概況

K72+705～MK0+200段右側(cè)滑坡位于惠羅高速公路納當(dāng)村板庚服務(wù)區(qū)匝道右側(cè)，板庚大橋之后，納當(dāng)1號大橋之前。具體樁號為K72+705～MK0+200，地層傾角為22°，滑坡方向為北偏東15°，滑面沿層面滑移，因此整個滑坡為緩傾斜順層基巖滑坡，具體位置見圖1。

圖1 K72+705～MK0+200段右側(cè)滑坡位置Fig.1 Landslide position at the K72+705～MK0+200

1.1 工程地質(zhì)條件

場區(qū)屬揚子準(zhǔn)臺地-黔南臺陷-貴定南北向構(gòu)造變形區(qū)，場區(qū)巖層呈單斜產(chǎn)出，地層綜合產(chǎn)狀為347°∠22°。地層由上而下厚度為1.0～2.5 m，褐黃色、灰褐色含碎石可塑狀粉質(zhì)黏土(Qel+dl)。下伏基巖為灰黃色，薄-中厚層狀強風(fēng)化邊陽組(T2b)泥質(zhì)粉砂巖，巖體風(fēng)化強烈，巖體較破碎，厚度為10.0～13.0 m。中風(fēng)化灰色、深灰色薄-中厚層狀邊陽組(T2b)泥質(zhì)粉砂巖?；滤趨^(qū)域地下水類型為第四系覆蓋層松散孔隙水、基巖裂隙水。泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為相對隔水巖組，主要為強風(fēng)化裂隙富水、導(dǎo)水，地下水埋藏淺，流量不大。主滑方向工程地質(zhì)剖面見圖2。

圖2 滑坡主滑方向工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 Slope engineering geological profile of the main sliding section

1.2 滑體分析

整體而言，該邊坡類型屬巖質(zhì)邊坡，巖質(zhì)邊坡類型為Ⅳ類，滑體和滑床錯動為0.3～1.2 m?；聦娱g錯動見圖3。

圖3 順層滑移在地表的破壞現(xiàn)象Fig.3 Ground surface failure of the bedding slip

1.2.1滑體

根據(jù)地表野外地質(zhì)調(diào)繪及勘探工程揭示，滑體上部物質(zhì)為含碎石粉質(zhì)黏土，下部為強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

1.2.2滑帶

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、勘探及物探資料，該區(qū)段地層為泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖，泥巖為軟弱夾層，泥巖雨水易軟化，抗剪強度參數(shù)降低，滑動帶為層面間的泥巖夾層。

1.2.3滑床

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭露資料，滑床為三疊系中統(tǒng)邊陽組(T2b)泥質(zhì)粉砂巖。

2 滑坡成因分析

根據(jù)現(xiàn)場實測及調(diào)繪，滑坡主滑方向約為15°，巖層產(chǎn)狀347°∠22°，兩者夾角小，滑坡為順層滑坡，高速公路設(shè)計施工對山體存在路塹切腳作用，致使原設(shè)計的K72+705～MK0+200段邊坡切腳臨空，但是主滑方向與邊坡方向交角較大，且該路段已施工完成通車多年，并未見滑塌，因此路塹切腳不應(yīng)是本次滑坡的主要原因。山體滑坡主要原因分析如下。

2.1 地貌原因

該處為一山間深切溝谷地形，右側(cè)為高陡山體，坡面森林植被發(fā)育。坡面場地長條狀溝谷地形，道路左側(cè)漣江水系支流。因此山間深切溝谷地形的形成利于坡面匯水?；聟^(qū)小樁號一側(cè)存在相對的凹地形，為滑坡順層滑動提供了有利條件。

2.2 地質(zhì)原因

該邊坡上覆覆蓋層為第四系殘坡積(Qel+dl)含碎石粉質(zhì)黏土，覆蓋層厚1.0～2.5 m，下伏基巖為三疊系中統(tǒng)邊陽組(T2b)薄-中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖，強風(fēng)化層厚10.0～13.0 m，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎。有一組節(jié)理為順向但不臨空，受風(fēng)化影響，節(jié)理張開度大。路線走向與巖體產(chǎn)狀斜交。滑坡主滑方向15°，夾角28°?；瑒舆吰聻榫弮A斜順層滑坡。

2.3 誘發(fā)因素

場區(qū)雨量充沛，自2017年6月入汛以來，貴州全省范圍內(nèi)持續(xù)強降雨，雨量大且持續(xù)時間長。坡面殘坡積的覆蓋層及差異風(fēng)化形成的塊石狀巖體受到持續(xù)強降雨浸侵、沖刷，處于高含水量狀態(tài)，進而增加坡體自重，覆蓋層及巖體力學(xué)參數(shù)降低，對原坡面的防護體產(chǎn)生了破壞作用。從而降低了坡面的穩(wěn)定性，強降雨沖刷導(dǎo)致坡體出現(xiàn)裂縫，該段路基匯水沿裂縫下滲，潛蝕巖土體，導(dǎo)致軟弱結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)降低，邊坡達到臨界狀態(tài)發(fā)生蠕動滑移。

此外，坡體頂部火龍果種植地的蓄水池已變形破壞，地表水易從蓄水池底部滲入滑坡體，對滑坡穩(wěn)定性不利，蓄水池位置見圖1。

3 滑坡現(xiàn)狀分析

3.1 赤平投影分析

滑坡在匝道右側(cè)，整體坡向50°，巖層產(chǎn)狀(347°∠22°)，J1節(jié)理(75°∠78°)、J2節(jié)理(155°∠77°)、J3節(jié)理(244°∠72°)赤平投影分析見圖4。

圖4 赤平投影分析圖Fig.4 Stereographic projection diagram of the slope

根據(jù)赤平投影圖分析，在垂直于路線方向，右側(cè)邊坡為小角度切向坡，節(jié)理J1與巖層層面呈小角度相交，為順向不臨空，邊坡巖土體易產(chǎn)生淺表層局部滑移、掉塊、碎落等現(xiàn)象。

3.2 穩(wěn)定性分析

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪、結(jié)合工程類比及《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30-2015)[11]進行確定，采用巖土物理力學(xué)指標(biāo)如下：

含碎石粉質(zhì)黏土(可塑)：[fa0]=160 kPa、γ=18 kN/m3、c=20 kPa、φ=15°；

強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：[fa0]=300 kPa、γ=22 kN/m3、c=24 kPa、φ=18°；

中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：[fa0]=1 200 kPa、frk=15 MPa、c=70 kPa、φ=35°、γ=25 kN/m3；

滑面抗剪參數(shù)：c=15.0 kPa、φ=14.0°。

目前滑塌已經(jīng)形成，選取0.95的穩(wěn)定性系數(shù)進行反算天然工況下的滑面參數(shù)，采用《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30-2015)[11]推薦的傳遞系數(shù)法計算目前各斷面剩余下滑力，選取三個滑面進行剩余下滑力計算情況(表1)。

現(xiàn)場滑坡已然滑動，結(jié)合赤平投影及穩(wěn)定性計算，該邊坡處于滑移狀態(tài)，如若不防護，有更大的滑塌趨勢。

表1 滑塌斷面剩余下滑力結(jié)果

4 治理方案比選

4.1 備選方案

根據(jù)工程地質(zhì)類比法和穩(wěn)定性計算，設(shè)計提出兩個治理方案[12-13]。方案一為抗滑擋墻+錨索+清方平臺，方案二為抗滑樁+錨索+清方平臺。

方案一：K72+705～ MK0+160第一級采用6 m上擋墻進行支擋，墻頂放1 m寬平臺,以上第一級坡率按照1∶2.25放坡，第二級坡率按照1∶2.5放坡，第三級臺階為寬平臺，平臺寬度逐漸從2 m過渡到16.5 m。平臺之上坡率按照1∶1進行放坡。第二級坡面采用框架錨索，第三級坡面采用框架植草進行防護，其中錨桿長9 m。平臺以上采用框架錨索。MK0+135之前的平臺寬2 m， MK0+140的平臺寬3 m，MK0+150的平臺寬6.5 m， MK0+160的平臺寬16.5 m，之后平臺寬16.5 m,坡體增設(shè)排水孔，排水孔增設(shè)于框架錨索格中央。

方案二：K72+705～MK0+160采用4 m上擋墻進行支擋，K72+715～MK0+141.795布設(shè)2×2.5的抗滑樁進行支擋。為達到削方減載的目的，從K72+729.286(MK0+127.083)路面以上21 m進行清方。平臺之上坡率按照1∶1進行放坡。清方過程中，MK0+127.083平臺寬度為14.93 m，MK0+130平臺寬度為16.15 m，MK0+140平臺寬度為14.12 m，MK0+150平臺寬度為17.66 m，MK0+160平臺寬度為21.39 m，MK0+170平臺寬度為19.24 m,坡體增設(shè)排水孔，排水孔增設(shè)于框架錨索格中央。

4.2 比選方案穩(wěn)定性分析

根據(jù)穩(wěn)定性計算，清方之前及清方之后各斷面剩余下滑力對比見表2。

表2 各斷面剩余下滑力對比

4.3 比選方案造價比選

對各項材料及項目進行概預(yù)算編制，兩個方案進行造價比選得到表3。

表3 兩個方案造價對比

4.4 比選方案存在問題分析

兩種方案都能對滑坡體進行有效治理，且造價整體差距不大，但根據(jù)現(xiàn)場調(diào)繪結(jié)合已通車項目，都存在一定局限性：首先，滑坡體松散覆蓋層較厚，巖土體破碎，透水性強，滑帶已經(jīng)貫穿，坡體極不穩(wěn)定，施工存在安全隱患；其次，抗滑擋墻和抗滑樁的施工開挖及爆破，都會對坡體造成進一步震動和破壞；并且，清方勢必造成植被破壞，造成大量棄方，在已通車高速上，會影響過往通車車輛安全運營。

根據(jù)最終調(diào)繪及力學(xué)穩(wěn)定性分析，結(jié)合綜合各方因素以及施工安全，最終選用方案二對滑坡進行治理，典型橫斷面見圖5。

圖5 邊坡治理主滑斷面設(shè)計圖Fig.5 Slope control design of the main slide section

5 結(jié)論

惠羅高速公路為已通車高速公路。本文根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)繪，運用工程地質(zhì)類比法及力學(xué)穩(wěn)定性分析，經(jīng)過方案比選，確定板庚服務(wù)區(qū)匝道K72+705～MK0+200段右側(cè)滑坡的治理設(shè)計方案。

(1)該滑坡地層傾角為22°，滑坡方向為北偏東15°，滑面沿層面滑移，因此整個滑坡為緩傾斜順層基巖滑坡。

(2)該滑坡為地貌、地質(zhì)條件及降雨綜合作用導(dǎo)致滑塌。路塹切腳及蓄水池作用影響較小。

(3)赤平投影圖分析顯示該原始邊坡為順向不臨空，邊坡巖土體易產(chǎn)生淺表層局部滑移、掉塊的邊坡；穩(wěn)定性分析顯示主滑斷面剩余下滑力為1 151.48 kN/m，如若不防護，有更大的滑塌趨勢。

(4)提出抗滑擋墻+錨索+清方平臺與抗滑樁+錨索+清方平臺的兩個治理方案，經(jīng)過造價比選及存在問題分析，綜合各方因素以及施工安全，采用方案二對滑坡進行治理。