尹禎昌

［同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海市200092］

0 引言

膨脹土因其脹縮性、裂隙性、超固結性，在大氣干濕循環(huán)作用下，工程性質(zhì)反復發(fā)生顯著變化，極易引起路基滑坡坍塌等病害。西部課題“膨脹土地區(qū)公路修筑成套技術研究”雖已對膨脹土路基設計、邊坡治理等進行了深入研究并取得了大量成果，有效減少了膨脹土地基路基事故的發(fā)生，但受制于各工程實際情況，因施工進度、界外水影響等原因，膨脹土地基路堤滑坡仍時有發(fā)生。

本文以云南保山地區(qū)某膨脹土地基路堤滑坡治理為例，采用鉆探、測斜管等檢測方法，對滑坡成因、滑動面確定進行了分析判斷，制定了卸載+抗滑樁分級支擋+路基加筋+排水梳理坡面防護的綜合處置方案，取得了良好的處理效果，可為其他類似滑坡治理提供借鑒。

1 工程簡介

滑坡道路位于云南省保山市，地基土層為弱~中膨脹土，地基脹縮變形總量為59.9 mm，脹縮等級為II級。

所處道路等級為主干路，路基頂寬50 m，2016年10月開工建設。工點路基設計最大高度14 m，基底采用1m片石換填，上部土夾石填筑，邊坡6 m一級，上部坡率1∶1.5，下部1∶1.75，平臺寬度2 m，最下級邊坡設置10 m寬護坡道。2017年5月，路基填筑至約10 m，并移交綜合管廊進行施工。10月底雨季結束后，恢復路基填筑，填筑至高度12 m時，西幅路堤頂面產(chǎn)生裂縫并出現(xiàn)滑動。至11月底，滑坡體頂部最大沉陷近3 m，向西北方向位移約2.5 m（見圖1、圖2）。

圖1 滑坡范圍

圖2 路堤滑坡現(xiàn)場

滑坡體后緣標高1 696.23～1 699.05 m，前緣標高1 670.90 m，最大相對高差約28 m。滑體斜坡面縱坡降17.9%，滑坡平面呈不規(guī)則長條形，滑體長約157.0 m，寬約72.0 m，平面面積10 625.6 m2，滑體平均厚7.20 m，體積約8 789.0 m3，為小型推移式土層滑坡。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 氣候條件

保山屬亞熱帶高原山區(qū)氣候，大部分地區(qū)冬無嚴寒，夏無酷暑，四季如春。冬春兩季雨水稀少，空氣干燥，夏秋兩季雨水較多。全區(qū)多年平均降雨量966.5 mm，多年平均降雨日數(shù)187 d。

2.2 地質(zhì)構造

場地區(qū)域上處于三江褶皺系中的保山-瀾滄江構造帶中，構造以北東向延伸的正斷層為主，無全新世活動斷裂和發(fā)震斷裂分布。

2.3 地基土層

上層主要為湖積層（Qal+l）黏土，下部為上第三系（N2）黏土層，均具弱~中等膨脹潛勢。

第③層：黏土。棕灰、黃白、灰黃色，可塑狀，局部硬塑狀，干強度韌性高，泥裂發(fā)育，干易開裂，遇水易軟化，一般具弱～中等膨脹潛勢，物理力學性質(zhì)較好。場區(qū)連續(xù)分布，揭露層厚4.40～17.70 m，平均厚度9.89 m。

第④層：黏土。青灰、灰黑色，局部灰藍色，硬可塑狀，稍濕，切面光滑，有光澤，干強度韌性高。泥裂發(fā)育，干易開裂，浸水易軟化崩解，一般具弱～中等膨脹潛勢。該層連續(xù)分布，物理力學性質(zhì)較好，揭露厚度9.20~17.60 m，平均厚度13.86 m。

3 滑坡成因分析

滑坡發(fā)生后，經(jīng)現(xiàn)場實地踏勘，該路段坡底和外部原地面有裂縫產(chǎn)生，但無明顯隆起；溝底路基填筑最高位置未發(fā)生滑移，基本排除因地基土強度不足發(fā)生深層滑移的可能性?；麦w上游普遍存在地表積水，地形低點涵洞無水流入。結合工點補充勘察，經(jīng)初步判斷，滑坡由以下兩個原因引起。

一是地下水或地表水因素。水是促使滑坡形成的主要因素，滑坡區(qū)坡體巖土體富水性差異較大，上覆殘坡積層為散體結構，透水性較好，中下部的黏性土屬相對隔水層，強度較高。因此，地表水沿透水性強的填土孔隙下滲至下伏透水性弱的土層表面，長期浸泡后易形成軟弱滑移面。

二是斜坡體填土加載。這是滑坡形成的誘發(fā)因素。該滑坡形成是由于在原地表上大量堆載加壓，破壞了下部土層力學應力，導致下部土體結構破壞，在其他不利因素影響下形成滑坡。

本次滑坡應是由填筑速率過快誘發(fā)、順地形最大坡度方向、沿原地面位置發(fā)生的滑移。路基頂部和坡面均出現(xiàn)拉裂裂縫，基本判定護坡道以內(nèi)路基為滑坡主動區(qū)，現(xiàn)有護坡道、外部棄土和外部原地面為滑坡被動區(qū)。

4 滑動面的確定及下滑力計算

4.1 滑動面確定

膨脹土因在干濕循環(huán)作用下裂隙發(fā)育，難以像巖質(zhì)邊坡滑坡一樣通過鉆孔取樣揭示滑動面位置，本工點通過補充鉆孔探坑、布置測斜管觀測綜合確定滑動面位置?？辈爝^程中通過觀測孔壁土體擠壓，鉆桿受擠壓位置基本位于原地面附近，并揭示第③層黏土內(nèi)部存在軟弱夾層面，呈灰黃色、淺灰色，潮濕，可塑，厚0.10～0.20 m?；掳l(fā)生后，沿主滑動方向布置了4個斷面共計13根測斜管進行了深層位移觀測，主滑動截面2-2'位移觀測結果見表1。

表1 截面2-2'測斜管觀測數(shù)據(jù)

測斜管觀測數(shù)據(jù)推算，位移突變點高程與第③層頂面高程基本吻合。經(jīng)綜合判斷，滑帶（面）形態(tài)與斜坡原始地形密切相關，滑面傾角4°～6°，整體滑動面為折線形（見圖3）。

圖3 主截面2-2'滑動面

4.2 滑帶強度參數(shù)反算

根據(jù)現(xiàn)場位移觀測，滑坡體滑動逐漸趨于穩(wěn)定，處于微動狀態(tài)。根據(jù)文獻[1]，穩(wěn)定性系數(shù)取0.99，以主截面2-2'進行滑帶強度指標反算。主滑帶巖土強度參數(shù)見表2。

表2 滑帶巖土強度推算參數(shù)

結合室內(nèi)反復直剪試驗結果進行折減修正，滑坡驗算采用參數(shù)見表3。

表3 巖土體計算參數(shù)

4.3 下滑力計算

滑體物質(zhì)主要為第四系松散土體，沿第③層黏土內(nèi)部的剪切結構破壞面產(chǎn)生滑移?；旅婵傮w成折線形（見圖4）。采用通用的傳遞系數(shù)法計算滑坡穩(wěn)定性和推力（見表4）。因計算采用飽和強度，不再單獨進行暴雨工況下的穩(wěn)定性和推力計算。

表4 2-2'截面下滑力計算結果

圖4 主截面2-2'下滑力計算簡圖

5 處理方案

目前處理路基滑坡的主要手段包括卸載反壓、錨桿錨索、樹根樁、抗滑擋墻、抗滑樁等[2]。受制于路堤采用土夾石填筑，且施工過程中存在超粒徑填筑的實際情況，預制樁打入困難?；瑒芋w腰部坡面裂縫較多，采用錨桿錨索亦難以確保可靠的錨固力。路堤下游棄土已有次級滑坡產(chǎn)生，滑坡前緣反壓和開挖施工抗滑擋墻風險巨大。綜合以上因素，結合現(xiàn)場上部路堤和護坡道位置土體較為完整的實際情況，以及“固腳強腰”的邊坡治理理念，制定了四步走的卸載+分級抗滑樁支擋+路基加筋+排水梳理坡面防護的綜合處置方案（見圖5）。

圖5 滑坡治理方案斷面圖

5.1 梳理上游排水系統(tǒng)、頂部卸載

上游界外水和上部加載為本滑坡發(fā)生的主要誘因。首先對上游界外水進行疏導，完善尚未實施的邊溝截水溝等排水設施，將水引入低點涵洞，避免對滑坡體的進一步影響。對坡面裂縫進行注漿封閉，避免降水直接滲入主動區(qū)土體和弱化滑動層強度。對滑坡體頂部土方進行卸載，卸載高度約3 m至二級平臺位置，為下部抗滑樁的施工提供工作面和安全系數(shù)。

5.2 打設兩排腰部抗滑樁

為控制路基橫向位移，確保管廊安全，支擋部分滑坡體主動區(qū)土體承載后續(xù)上部填土部分重量，于設計路肩位置打設兩排鉆孔灌注樁。灌注樁樁徑1.2 m，樁長16～25 m，設計單樁最大抗力805 kN，同排樁間距3m，排間距4 m。為充分發(fā)揮擋土作用，樁基采用梅花形布置。為提高樁基抗彎剛度、確保兩排樁共同受力，樁頂采用冠梁連接?？紤]原地面位置存在約1 m厚片石層，已填筑路基為土夾石填筑，樁基原地面以上采用人孔挖孔成孔，原地面以下采用旋挖鉆機機械成孔。

5.3 坡腳抗滑樁

考慮滑坡下緣現(xiàn)狀棄土已出現(xiàn)裂縫，對上部支撐作用有限，且已有次生滑坡產(chǎn)生，同時確保地震等不利工況下的邊坡穩(wěn)定性，于10 m護坡道及其附近進一步補充工程措施。于護道內(nèi)側2 m位置增設一排人工挖孔樁，作為承載橫向推力的主體。人工挖孔樁樁徑2×2.5 m，樁長12~16 m，設計單樁最大抗力6 242 kN。樁間距5m，樁頂采用冠梁連接。

5.4 路基加筋+排水梳理坡面防護

上部路基采用加筋土進行填筑，土工格柵間距0.6 m一層，以均衡上部荷載，提高路基整體性。完善坡面拱形骨架+支撐滲溝防護，避免降水和界外水對邊坡產(chǎn)生影響。修整路基坡腳外側棄土坡度，設置樹枝狀盲溝等排水設施，頂面壓實，植草綠化，防止后期下游棄土滑動影響邊坡治理效果。

5.5 有限元驗證

采用Z-soil軟件，對應有限元強度折減法，對處理后路堤穩(wěn)定性進行數(shù)值建模與計算。經(jīng)驗算，邊坡治理后最不利截面位置，正常工況下安全系數(shù)為1.66，地震工況下安全系數(shù)為1.24，滿足正常工況下安全系數(shù)大于1.30、非正常工況下大于1.20的要求[3]（見圖6、圖7）。

圖6 正常工況應變云圖Fs=1.66

圖7 地震工況應變云圖Fs=1.24

5.6 動態(tài)監(jiān)測

同時對邊坡進行較為完善的淺層和深層沉降位移觀測。深層觀測持續(xù)至運營期。

6 處理效果

滑坡治理工程于次年5月雨季來臨前施工完畢，距今已經(jīng)歷3個雨季的考驗。經(jīng)處理后進行的連續(xù)位移觀測統(tǒng)計，地面位移變化2.5~15 mm，樁體位移0 mm，滑體基本無滑移，目前道路已鋪筑路面，使用狀況良好，達到了良好的治理效果（見圖8）。

圖8 處理完工后現(xiàn)場

7 結 語

云南保山地區(qū)某膨脹土地基上路堤滑坡治理取得了良好的治理效果，得出以下結論：

（1）對膨脹土地基，特別是斜坡坡度大于1∶10的填高超過10 m的路堤，有條件時應優(yōu)先選擇橋梁方案通過；無條件時，應于設計階段設置抗滑措施，進行完善的防排水設計，并于施工中落實。

（2）膨脹土路基滑動一般以淺層順地面滑動為主，補勘鉆孔鉆進記錄和深層觀測是重要的滑動面判斷依據(jù)。

（3）抗滑樁是土石混填路基滑坡治理較為可靠且便于實施的工程措施，設計時應根據(jù)滑坡體特征選擇合理位置分級支擋以取得最佳處理效果。