徐立武

(中交一公局廈門工程有限公司，廈門 361000)

閩南山區(qū)主要指廈門、 漳州、 泉州等福建東南部地區(qū)，區(qū)域內(nèi)溝谷縱橫，地形起伏大，以低山剝蝕丘陵、殘坡積臺地及沖海積平原地貌為主，丘陵段落多為半山，夾雜著谷地，山坡自然坡率約為20°～45°，植被發(fā)育，地下水發(fā)育豐富。由于閩山地區(qū)一般地層巖體結構破碎，巖土體風化強烈且深度較大，覆蓋層較厚，巖土體遇水易軟化，在高速公路建設過程中， 受路基開挖卸荷和大氣降雨等因素影響，經(jīng)常遇見路塹邊坡變形和破壞，特別是土質(zhì)或類土質(zhì)路塹邊坡問題更為嚴重。

類土質(zhì)邊坡的破壞機理和模式不同于一般的均質(zhì)土坡和巖質(zhì)邊坡，引起了廣泛學者和工程技術人員的重視。此類邊坡的物質(zhì)組成從表面上看屬砂性土或粘性土，但土體中存在軟弱結構面或呈現(xiàn)各向異性力學性質(zhì)的不連續(xù)面[1]，諸如節(jié)理面、層面、軟弱夾層、風化界面甚至老的滑動面等[2]，邊坡的變形破壞，大都受這些結構面的控制，特別是邊坡巖體由全-強風化組成的類土質(zhì)邊坡，更保留了原巖的結構面，易產(chǎn)生單面平面滑動、錯落、崩塌等形式破壞[3]。目前，類土質(zhì)邊坡按邊坡物質(zhì)組成、成因機制和坡體結構特征， 邊坡破壞類型大致可分為圓弧或似圓弧破壞、平面形破壞、折線形破壞、復合形破壞，或者風化剝落、流石流泥和崩塌落石等其他形式破壞[4]。

本文以閩南山區(qū)高速公路一典型類土質(zhì)邊坡滑坡工點為例，對其變形破壞機理進行詳細的分析，并開展針對性的工程治理方案研究， 對類土質(zhì)路塹邊坡滑坡機理研究與工程治理具有一定的參考價值。

1 工程概況

本邊坡位于漳州境內(nèi)，為高速公路互通匝道邊坡，邊坡高約5 級，第1、2、3 級為高速公路路塹高邊坡，坡率1∶1.25，采用拱形骨架結合綠化防護；邊坡第3 級頂部為農(nóng)用機耕道，寬約6 m，第4、5 級為機耕道的邊坡，高約2 級，坡率1∶1.0，采用普通綠化防護。 邊坡上部為柚子林，仰坡，自然邊坡高約60 m(高速公路路面起算)，坡頂為反坡。

本段邊坡變形主要發(fā)生在機耕道上部邊坡， 高速公路路塹高邊坡未發(fā)現(xiàn)變形裂縫及變形發(fā)展情況， 下部路堤邊坡巡查未發(fā)現(xiàn)變形發(fā)展裂縫，如圖1 所示。

圖1 邊坡全貌

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

該場區(qū)屬于剝蝕丘陵間沖洪積平原地貌區(qū)， 山坡稍陡，自然斜坡坡度約為20°～25°，局部25°～30°，場地地形起伏較大，邊坡地形下陡上緩，坡頂為反坡，山坡植被發(fā)育，坡頂為柚子林，呈臺階狀。

2.2 地層巖性

根據(jù)現(xiàn)場及鉆孔資料，滑坡區(qū)地層條件相對簡單，上覆土層主要由殘坡積粉質(zhì)粘土、粘土構成，下伏基巖地層由侏羅系梨山組(J1l)砂巖構成，主要為全風化至碎塊狀強風化砂巖組成， 機耕道邊坡開挖揭露地層為全風化砂巖，典型工程地質(zhì)斷面圖如圖2 所示。

圖2 典型工程地質(zhì)斷面圖

粉質(zhì)粘土：最大揭露層厚7.3 m。褐黃色，濕，可塑，成分以粘粉粒為主，刀切面較光滑。

殘積粘性土：揭露層厚3.9 m。 淺棕黃色、棕紅色，稍濕，硬塑，刀切面較粗糙，砂質(zhì)感強。

全風化砂巖：揭露層厚5.1～9.1 m。 灰黃色，巖體完全風化，礦物成分基本已風化成土狀，巖芯呈散體狀結構，手捏易散，遇水易軟化。

砂土狀強風化砂巖：揭露層厚2.2～18.3 m。 灰黃色，組織結構大部分被破壞，礦物成分大部分風化成土狀，巖芯呈砂土狀，手捏易散。

碎塊狀強風化砂巖：揭露層厚15.8 m。 灰黃色，裂隙發(fā)育，巖石風化明顯，巖芯呈2～6 cm 碎塊狀，裂面見鐵錳質(zhì)侵染，錘擊易碎。

2.3 水文地質(zhì)條件

場區(qū)地表水不發(fā)育，未見常年性地表流水，區(qū)內(nèi)地表水主要為雨季坡面匯水，調(diào)查期間，受降雨影響，滑坡上部柚子林局部積水。

地下水主要為賦存于第四系洪沖積礫砂層的孔隙潛水及基巖風化帶內(nèi)的基巖裂隙水。 孔隙潛水主要受上覆層入滲水及周邊地表水補給，含水層滲透性好，水量較豐富。基巖裂隙水主要接受大氣降水補給，受裂隙開啟性及泥質(zhì)充填物制約，滲透性變差，水量較小。

3 坡體機理分析

3.1 坡體變形情況

本段邊坡滑動變形主要發(fā)生在機耕道上部邊坡，變形主要分布在第4 級坡面和坡頂柚子林的自然山體，滑坡變形范圍、周界、后緣錯臺、前緣剪出口相對清晰，其坡體變形規(guī)?？傮w可預判，變形規(guī)模相對較小，變形范圍呈“三角形”狀(圖1)。

(1)第4 級坡面變形

本級邊坡坡面發(fā)生多處淺層坍塌， 表現(xiàn)為大里程方向單級坡面整體淺表層坍塌變形， 邊坡坡腳局部淺層坍塌，如圖3。 坡面發(fā)展多道豎向裂縫，間距約5～8 m；第4級邊坡坡腳出現(xiàn)較為明顯剪出口，呈斜向分布，且剪出口巖體存在滑動擦痕，如圖4。

圖3 邊坡第4 級坡腳局部坍塌

圖4 邊坡第4 級坡面坡腳剪出及滑動面擦痕

(2)自然山體變形

本滑坡兩側周界裂縫明顯， 其中大里程方向基本貫通，裂縫呈下錯狀，小里程方向裂縫斷續(xù)，呈張開狀；坡頂自然山體(柚子林)后緣裂縫已貫通，下錯約0.5 m，如圖5所示。

圖5 滑坡后緣及周界裂縫

3.2 深部位移監(jiān)測

邊坡變形后，立即開展了深部位移監(jiān)測，共設置3 個監(jiān)測孔，1 個監(jiān)測主斷面。 監(jiān)測孔ZK1 布設于機耕道，ZK2、ZK3 布設于滑坡體中部和后部， 其中ZK1 深24 m，ZK2 深33.5 m，ZK3 深33.5 m。 監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，ZK3 距孔口0～10 m 有明顯滑動變形反應，ZK2 距孔口0～12 m 有明顯滑動變形反應，邊坡滑動面位于全風化砂巖底界面，屬中層滑坡[5]，監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖6 所示。

圖6 深孔位移變形曲線圖

3.3 機理分析

滑坡的形成和發(fā)展是多種因素共同作用產(chǎn)生的，根據(jù)滑坡場區(qū)工程地質(zhì)特點、變形情況、監(jiān)測數(shù)據(jù)，本滑坡發(fā)生變形主要因素如下：

(1)地質(zhì)原因

場區(qū)地層巖性主要為侏羅系梨山組砂巖， 巖體風化強烈且深度大，以全風化和砂土狀強風化地層為主，為類土質(zhì)邊坡，現(xiàn)場原巖結構清晰。邊坡變形主要為耕機道上部邊坡，主要地層為殘坡積層和全風化砂巖，巖體風化完全，已風化成土狀，手捏易散，呈泥土狀，遇水易軟化，巖土體強度極低，為軟弱易滑地層。

(2)大氣降雨及農(nóng)地灌溉

場區(qū)滑坡為農(nóng)業(yè)種植地，為柚子林梯田，呈多級臺階狀，具有較好的積水條件，地表水不易及時排出。 2019 年3-4 月在大氣降雨和農(nóng)業(yè)灌溉作用下， 地表水持續(xù)下滲進入坡體內(nèi)部，使滑坡內(nèi)部巖土體軟化，強度指標持續(xù)降低，造成本段山體變形開裂。

(3)人類工程活動

由于高速公路坂仔互通匝道和農(nóng)用機耕道修建，邊坡開挖山體中下部巖體，削弱坡腳支撐形成臨空面，造成上部巖土體沿第4 級邊坡(農(nóng)用機耕道)坡腳剪出。

綜上所述，該滑坡位于軟弱易滑地段，巖土體強度極低，后期受大氣降雨和農(nóng)業(yè)灌溉地表水入滲作用，滑坡內(nèi)部巖土體軟化，強度指標持續(xù)降低，使邊坡沿全風化底界的巖性接觸面發(fā)生滑移變形，前緣剪出，后緣拉裂下挫，為閩南山區(qū)典型的類土質(zhì)邊坡滑坡。

4 穩(wěn)定性分析

通過上述坡體變形情況、監(jiān)測數(shù)據(jù)和機理分析，該滑坡滑動面位置及滑動機理清晰，滑坡變形整體性強，可將滑坡滑動面按空間力學性質(zhì)，分為張拉段、主滑段和抗滑段，巖土體和滑動面參數(shù)采用滑坡穩(wěn)定性反分析方法，結合勘察設計資料，綜合確定。 滑坡前緣剪出口清晰，后緣拉裂縫貫通，已處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡此時穩(wěn)定系數(shù)約為1.0～1.05[5]。

為計算其穩(wěn)定狀態(tài)， 采用較為嚴格的剛體極限平衡方法——Morgensten&Price 法， 利用Slide 軟件進行滑坡穩(wěn)定性反演計算，滑坡穩(wěn)定系數(shù)為1.042，如圖7 所示，反算巖土體和滑帶土強度指標見表1。

圖7 穩(wěn)定性分析結果

表1 巖土參數(shù)及滑動面強度參數(shù)

5 應急處置及工程治理

5.1 應急處置

根據(jù)邊坡變形現(xiàn)狀、范圍、原因與機理及坡體發(fā)展趨勢， 為保證下方高速公路邊坡安全穩(wěn)定、 機耕道安全通行，且為后期工程治理提供有利條件，采用前緣反壓進行處置，反壓高度4 m，底部寬度4 m，反壓體采用袋裝反壓，反壓后滑坡的安全系數(shù)計算為1.12，如圖8。 對坡體上的滑坡裂縫采用黏土夯填， 表層可采用水泥砂漿抹面封閉，阻止地表水進一步入滲軟化巖體。

圖8 反壓后穩(wěn)定性分析結果

該滑坡受地表水入滲軟化巖體，產(chǎn)生邊坡滑坡，變形發(fā)展較快，采用坡腳反壓對坡體整體穩(wěn)定，效果明顯，可有利保障了坡體整體穩(wěn)定和主線高速公路的施工安全，但在反壓后，坡體中上部變形依舊有所發(fā)展，只是變形量值有所收斂，對坡體變形的活動，不能根本控制，應及時進行滑坡治理。

5.2 工程治理

該滑坡為典型類土質(zhì)邊坡滑坡病害， 場區(qū)巖土體強度指標較低，采用錨索方案預應力張拉難以滿足，滑坡上部為柚子林，征地和棄土難解決，不宜進行刷方卸載。

綜合對比，結合邊坡地質(zhì)條件、病害特征和穩(wěn)定性狀態(tài)，為有效對滑坡進行根治，保障后期高速公路通車安全和耕機道通行，本滑坡采用抗滑樁支擋加固措施，抗滑樁設置在第4 級平臺，樁長22 m，截面尺寸2 m×2.5 m，設計滑坡推力T=800 kN， 加固后坡體穩(wěn)定系數(shù)為1.21，如圖9 所示。 滿足公路滑坡防治設計規(guī)范要求。

6 結語

(1)閩南山區(qū)一般地層巖體結構破碎，巖土體風化強烈且深度較大，覆蓋層較厚，巖土體遇水易軟化，在高速公路建設過程中， 受路基開挖卸荷和地表水入滲等因素影響，上覆風化土易沿巖體原生結構面、軟弱夾層和風化界面等產(chǎn)生滑動，形成類土質(zhì)邊坡滑坡病害，邊坡在設計加固時應充分考慮結構面影響。

(2)本文以漳州地區(qū)一典型類土質(zhì)邊坡滑坡為例，詳細介紹了邊坡坡體變形特征，綜合考慮地質(zhì)條件、地表水入滲、人類工程活動3 方面因素，結合勘察、監(jiān)測等技術手段，揭示了該滑坡的變形滑動機理，為大氣降雨和農(nóng)業(yè)灌溉地表水入滲，使滑坡內(nèi)部巖土體軟化，強度指標持續(xù)降低， 引起邊坡上覆土體沿全風化底界的巖性接觸面發(fā)生滑移變形，為典型的類土質(zhì)邊坡滑坡，對后期病害有效治理提供了理論依據(jù)。

(3)基于滑坡機理分析，結合邊坡地質(zhì)條件、病害特征和穩(wěn)定性狀態(tài)， 前期應急處置及時進行坡腳反壓和裂縫夯填等措施，效果明顯，有利保障了坡體整體穩(wěn)定和主線高速公路的施工安全； 后期工程治理綜合考慮邊坡現(xiàn)場實際情況，采用抗滑樁支擋加固，能有效根治滑坡，對山區(qū)高速公路類似邊坡工程機理分析與治理具有較大的參考意義。