宋昱宇

（中鐵二十五局集團(tuán)第五工程有限公司，山東 青島 266100）

高大邊坡問(wèn)題在山區(qū)公路工程建設(shè)中普遍存在，邊坡的穩(wěn)定性直接影響公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的安全。巖土體滑坡是邊坡穩(wěn)定分析中的重要課題，嚴(yán)重時(shí)可以直接沖毀施工場(chǎng)地和掩埋道路。為了保障山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定及施工和運(yùn)營(yíng)的安全，需要對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析和論證，制定有效的治理措施。

1 工程概況

某山區(qū)公路施工臨時(shí)便道，對(duì)某省道邊坡腳進(jìn)行開挖，形成臨空面長(zhǎng)約100m。隨后場(chǎng)區(qū)遭遇連續(xù)陰雨天氣，導(dǎo)致ZK27+850～ZK27+900段左側(cè)周邊出現(xiàn)數(shù)排非貫通性長(zhǎng)條形裂縫，走向與線路基本平行。裂縫前端垮塌，形成圈椅狀陡坎，高度約10m。

1.1 地形地貌

邊坡位于某山區(qū)公路橋一側(cè)，屬于區(qū)屬構(gòu)造侵蝕丘陵地貌區(qū)，自然山體坡度30～35°、局部40～45°，地勢(shì)起伏較大，總體地形較為陡峭，為典型的順層邊坡，自然條件下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，及勘察期間鉆探揭露，滑坡段出露地層自上而下分述如下：

粉質(zhì)黏土層：黃褐色，硬可塑，干強(qiáng)度、韌性中等，夾較多碎石，土質(zhì)不均，黏性一般，干強(qiáng)度中等。層厚：1.20～9.00m。

強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r層：青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；節(jié)理極發(fā)育，巖芯極破碎，巖芯多呈碎塊狀。巖質(zhì)軟硬不均、層厚不均，多夾有薄層強(qiáng)風(fēng)化砂巖、頁(yè)巖等軟弱夾層。層厚：5.00～17.30m。

中風(fēng)化灰?guī)r：青灰色、深灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層夾薄層狀構(gòu)造。巖質(zhì)較硬、層厚不均，局部夾有中風(fēng)化砂巖、頁(yè)巖等相對(duì)軟弱夾層。

滑坡體為表層坡積土（主要為粉質(zhì)黏土、含碎塊石黏性土）、強(qiáng)風(fēng)化破碎巖體，薄層夾中厚層狀，巖質(zhì)軟硬不均、風(fēng)化不均，節(jié)理裂隙極發(fā)育，如圖1所示。

圖1 滑坡前緣陡坎形態(tài)（視角0°）

滑動(dòng)面特征復(fù)雜，既有強(qiáng)風(fēng)化巖體與表層坡積土層的界面，也有節(jié)理裂隙面和巖層層理面。前者為巖土體交界面，上土下巖、界面清晰。后者巖層層面產(chǎn)狀較穩(wěn)定，多為泥質(zhì)充填，層面產(chǎn)狀：240°∠23°；節(jié)理裂隙面較復(fù)雜，主要發(fā)育三組，產(chǎn)狀：3°∠80°、93°∠72°、110°∠65°。具體如圖2所示。

圖2 K27+850左側(cè)開挖邊坡陡坎（視角150°)

通過(guò)勘察及地質(zhì)調(diào)繪揭示，地層分界線較明顯，滑動(dòng)跡象較明顯?；瑤林饕杉皬?qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r夾砂巖、頁(yè)巖與粉質(zhì)黏土組成，受滑動(dòng)作用巖體結(jié)構(gòu)揉皺破壞呈黏土狀。根據(jù)滑動(dòng)特征推測(cè)，滑坡體上、下兩部分基本沿強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r和粉質(zhì)黏土接觸帶滑動(dòng)，中部基本沿強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r與中風(fēng)化灰?guī)r間的強(qiáng)風(fēng)化砂巖與頁(yè)巖形成的軟弱夾層滑動(dòng)。

對(duì)上述巖土體進(jìn)行原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)，其物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

表1 各巖土層的主要物理、力學(xué)指標(biāo)

2 滑坡成因分析

2.1 地層巖性

根據(jù)地質(zhì)鉆探報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，該邊坡主要由表層坡積土、強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r夾砂巖、頁(yè)巖組成。巖質(zhì)軟硬不均勻，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面多為泥質(zhì)充填，遇水抗剪強(qiáng)度c、φ值明顯降低，自穩(wěn)性差。巖體明顯存在風(fēng)化不均、多軟弱夾層的現(xiàn)象，基巖風(fēng)化程度更高、巖體更破碎，更易滑動(dòng)。

2.2 地形及地質(zhì)結(jié)構(gòu)

該邊坡位于自然山體坡度較大的丘陵區(qū)地帶，地勢(shì)陡峭，對(duì)滑坡的形成有利。該處邊坡下伏基巖為順層邊坡，上部基巖風(fēng)化強(qiáng)烈，巖層破碎，節(jié)理裂隙組合切割邊坡巖體，成為滑坡的潛在滑動(dòng)帶。

2.3 水的影響

連續(xù)陰雨天氣，降水及地表水不斷滲入坡體內(nèi)，巖土體重度增加，在水的浸泡下，造成土體內(nèi)部的孔隙水壓力增大，使滑面處的巖土體軟化、泥化，有效應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度降低，這是導(dǎo)致滑坡的主要原因。

2.4 工程因素

現(xiàn)場(chǎng)由于開挖邊坡及便道采用自下而上的開挖順序，先開挖坡腳，減少了巖土體的抗滑力，邊坡變陡、形成臨空面，在坡腳處出現(xiàn)應(yīng)力集中，致使坡腳強(qiáng)度不足，坡腳巖土體被壓潰，從而使邊坡發(fā)生塌滑破壞。另外，省道公路在早期修建過(guò)程中已經(jīng)開挖了部分坡腳已對(duì)邊坡穩(wěn)定造成了一定影響；周邊橋梁、隧道施工震動(dòng)等亦對(duì)該邊坡穩(wěn)定有影響。

綜上所述，邊坡開挖形成臨空面，坡腳處出現(xiàn)應(yīng)力集中，降水下滲致使上層巖土體吸水后重度增大、組合結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度大幅度降低、巖土體被壓潰，是引起此滑坡的原因。

3 邊坡治理工程分析

3.1 滑坡計(jì)算參數(shù)選取

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)及類似工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定滑動(dòng)面上部各巖土體在天然及飽和條件下的抗剪強(qiáng)度及重度，取值如表2所示。

表2 滑坡計(jì)算參數(shù)建議值

3.2 滑坡穩(wěn)定性分析

對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析，需要合理選擇計(jì)算斷面和計(jì)算參數(shù)，通過(guò)數(shù)值分析計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)Fs，定量評(píng)價(jià)該滑坡的穩(wěn)定現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)該滑坡產(chǎn)生的因素及特征，結(jié)合滑動(dòng)剖面圖、滑動(dòng)帶分布特征分析，采用折線滑動(dòng)定量分析法。

選取滑坡體的主滑面ZK27+865斷面，以及周圍斷面ZK27+893、ZK27+924斷面為軸點(diǎn)，均與路線近似正交，進(jìn)行鉆孔布設(shè)與投影分析計(jì)算?；谠摶碌钠麦w結(jié)構(gòu)條件與滑坡活動(dòng)特征，采取深層滑動(dòng)面，分為上中下三級(jí)滑坡體進(jìn)行分析計(jì)算。

滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算公式：

式中：Fs為穩(wěn)定系數(shù)；Ψ1為第i計(jì)算條塊剩余下滑推力向第i+1計(jì)算條塊的傳遞系數(shù)；Gi為第i計(jì)算條塊單位寬度巖土體自重，kN/m；Ri為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上的抗滑力，kN/m；Ti為第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面上的滑動(dòng)力，kN/m；Ni為第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面法線上的反力，kN/m；θi為第i計(jì)算條塊滑體的滑面與水平線夾角，°；φi為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上巖土體的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，°；ci為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上巖土體的黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；li為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面長(zhǎng)度，m。

其穩(wěn)定程度分析計(jì)算成果如表3、圖3～5所示。

表3 ZK27+824～ZK27+929左側(cè)滑坡穩(wěn)定程度分析計(jì)算成果一覽表

圖3 ZK27+865斷面邊坡沿深層滑面滑動(dòng)時(shí)穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=0.95

圖4 ZK27+893斷面邊坡沿深層滑面滑動(dòng)時(shí)穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.00

4 治理方案

力學(xué)平衡方法是大多數(shù)滑坡治理的主要手段，主要有減重工程、反壓工程、支擋工程。由于該滑坡地形橫向坡度較大，其滑帶坡度較陡，減重措施無(wú)法作為主要方案，同時(shí)反壓工程主要設(shè)置于滑體前增加抗滑力而穩(wěn)定滑坡，但路線右側(cè)為省道，滑體前緣無(wú)反壓空間，反壓護(hù)道方案較難實(shí)施，因此采用支擋工程作為主要治理方案，輔以排水措施。

圖5 ZK27+924斷面邊坡沿深層滑面滑動(dòng)時(shí)穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.02

通過(guò)計(jì)算，該滑坡推力較大，抗滑擋墻不足以抵擋；山體底部巖體為主要為中風(fēng)化灰?guī)r，人工開挖抗滑樁較難施工；滑坡滑帶較深，支撐滲溝不易施工，因此選擇預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿，輔以擋土板等措施。

4.1 坡面支擋與防護(hù)

左側(cè)邊坡按照坡率1∶0.75進(jìn)行刷坡，坡高10m，一級(jí)平臺(tái)寬4m，其余平臺(tái)寬2m，共分4級(jí)。第一級(jí)邊坡坡面采用3排6束預(yù)應(yīng)力錨索框架梁+復(fù)合網(wǎng)進(jìn)行加固；第二、三級(jí)邊坡坡面分別采用3排6束預(yù)應(yīng)力錨索框架梁+復(fù)合網(wǎng)進(jìn)行加固；第四級(jí)邊坡坡面采用3排6束預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固。各級(jí)邊坡的錨索長(zhǎng)度詳如圖6所示，錨固段長(zhǎng)度均為10m。

圖6 邊坡治理方案示意圖

4.2 排水工程

在第一、二、三級(jí)邊坡坡腳各設(shè)置1排仰斜式排水孔，長(zhǎng)度15m，間距10m，采用直徑為φ90mm的PVC管，鉆孔直徑φ=130mm。每級(jí)邊坡平臺(tái)均設(shè)置平臺(tái)排水溝，坡腳設(shè)置C25砼邊溝。坡頂在距坡口線5m處設(shè)置M7.5漿砌片石截水溝。坡面設(shè)置踏步式急流槽。

4.3 鋼花管注漿

在邊坡二級(jí)平臺(tái)位置設(shè)置3排豎向鋼花管注漿，并在鋼花管樁頂設(shè)置連接承臺(tái)。鋼花管單根長(zhǎng)度12m，沿路線縱向單排間距150cm，橫向間距75cm，按梅花形布置，每6m設(shè)置1條伸縮縫，鋼花管與鋼筋搭接時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

4.4 樁頭錨索

在鋼花管樁頭設(shè)置1排6束預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)26m，錨固段長(zhǎng)10m。

4.5 裂縫封堵

對(duì)滑坡周界裂縫及滑坡體上的裂縫超挖后采用黏性土回填夯實(shí)處理以減少地表水下滲。實(shí)施過(guò)程中應(yīng)由監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)回填黏土數(shù)量。裂縫回填后必須采用人工或機(jī)械靜壓，壓實(shí)度不低于85%。塹頂裂縫若面積較大，可采用M7.5漿砌片石回填處理。

通過(guò)加固后的主滑動(dòng)面穩(wěn)定性計(jì)算分析，結(jié)果表明，加固后的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs≥Fst，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，如圖7、圖8所示。因此，采取此加固方案是安全有效的。

圖7 ZK27+893斷面刷方后穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.20時(shí)，剩余下滑力F=2100kN/m

圖8 ZK27+893斷面加固后穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.20

5 結(jié)束語(yǔ)

邊坡滑坡會(huì)對(duì)山區(qū)公路的施工和運(yùn)營(yíng)的安全和穩(wěn)定造成嚴(yán)重威脅，甚至將直接淹埋道路并摧毀車輛，存在較大安全隱患，因此需要在施工及運(yùn)營(yíng)中進(jìn)行治理和加固。在闡述山區(qū)公路邊坡滑坡原因及影響因素并進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，提出了邊坡滑坡處置方法，并對(duì)加固措施的有效性進(jìn)行了檢驗(yàn)計(jì)算。結(jié)果表明該邊坡加固方案安全有效。文中介紹的結(jié)論和方法可作為類似工程經(jīng)驗(yàn)參考。