文/巫亞明、張正偉

1 前言

山區(qū)高速公路路塹邊坡在臺風、暴雨等惡劣天氣影響下，由于地質不明、設計防護不合理等眾多復雜因素共同作用，時常出現滑坡等病害。尤其是在道路選線中對于一些曾發(fā)生過滑坡自然災害的古滑坡地形路段，如何能根據古滑坡的地形地貌和破碎的滑移面等典型地質情況準確判斷山體穩(wěn)定情況，為在設計階段或發(fā)生塌方后針對塌方情況采取可靠有效的針對性防護設計，控制路塹塌方的進一步發(fā)展，降低道路風險，減少經濟損失具有非常重要的意義。

2 病害路塹邊坡概況

2.1 路塹邊坡設計情況

滑坡路塹邊坡長191m，最大坡高17.5m。設計邊坡坡形、坡率自下而上分別為：一級坡高8m，坡率為1∶1；二級坡高8m，坡率為1∶1；三級坡高1.5m，坡率為1∶1。坡頂開口線位置設置倒角，開挖邊坡與自然山坡采用圓順銜接，平臺寬2m，邊溝、碎落臺合并寬2.6m。

邊坡加固防護設計措施：一級采用3 排預應力錨索框梁加固，錨索長度28m，錨固段長10m，間距3×3m，框梁內三維網植草防護；二級采用3 排錨桿格梁加固，錨桿長8m，間距3×3m，格梁內三維網植草防護；三級全坡面采用三維網植草防護。每級邊坡在適當位置設置并檢查踏步，各級平臺均設置平臺截水溝，截水溝外部分采用C15 素混凝土澆筑，縱向10～15m 設置一道伸縮縫，伸縮縫用瀝青麻筋填充。

2.2 地質情況

此段路塹邊坡區(qū)域地形起伏較大，地層自上而下主要為殘積土、粉質粘土、全-強風化泥質砂巖，風化巖層較厚，下部為灰?guī)r，且風化不均勻，風化程度高，節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性差，巖體破碎，結構面產狀對邊坡穩(wěn)定性有影響，砂巖與灰?guī)r接觸帶風化強烈，開挖后邊坡穩(wěn)定性差。

2.3 周邊地形地貌

該路塹邊坡塹頂為緩坡地形（15～20°），后部為陡坡地形（約38°），線路走向229°，坡向139°。山體小里程側有水塘，水面標高43.03m和39.557m，山體后方大里程側有小型水庫，水面標高48.0415m，高于高速公路路面標高45.2m，水庫有通過基巖裂隙向坡體內補給地下水的可能，從整個山體地形地貌來看具有典型古滑坡的不良地質地貌特征，山體周邊地形及地貌分布情況見圖1。

3 路塹邊坡病害調查

該邊坡施工結束后未見不良病害，且植草防護植被生長良好。在連續(xù)長時間降雨天氣影響和臺風暴雨極端天氣過后，相關人員在對邊坡排查中發(fā)現，該路塹邊坡發(fā)生嚴重變形，具體表現為：路塹邊溝被推移擠倒，路緣石向路側傾斜6～8°，邊坡護腳多處斷裂，邊坡框格梁內滲水明顯，多處框架梁橫梁開裂，部分預應力錨索錨頭崩裂，一級坡頂平臺局部明顯沉降，平臺截水溝扭曲、開裂，平臺封層多處橫向開裂，踏步式急流槽開裂破壞；二級邊坡個別框架梁也出現裂縫，一級和二級坡體多處出現明顯裂縫和沉降，最大裂縫長度30m，寬度5cm，土體下移最大處10cm 左右。二級坡頂至截水溝出現兩處縫長25m、縫寬16cm 裂縫，局部裂縫發(fā)生垂直位移，高差40cm?；潞缶壺灤┝芽p距塹頂截水溝約15m（距路基中心線約53m），裂縫長約50m，寬3cm，下錯3cm。后緣裂縫靠山側地形較陡，約38°，暫未發(fā)現其他牽引裂縫。邊坡有整體向下滑動趨勢。

根據現場坡腳邊溝擠倒、路緣石向路側傾斜情況，推測滑移面通過水溝底向高速公路路基發(fā)展可能性較大，預計剪出口在高速公路路面范圍，甚至整個高速路面范圍，如不及時采取有效措施處理，隨時會出現此區(qū)域道路被徹底損毀的后果，滑坡山體病害分布情況見圖2。

4 山體邊坡穩(wěn)定性分析及評價

根據滑坡影響因素及滑動機理，邊坡影響因素主要包括內在因素和外在因素兩方面。內在因素包括地形地貌、地層巖性、巖體結構與地質構造等；外在因素包括水文氣候條件、地震條件及人為因素（工程開挖）等。

為進一步掌握滑坡山體地質詳細情況，滑坡后再次組織對滑坡邊坡進行了地質鉆孔詳勘和野外地質調查。根據鉆探及開挖揭露，坡主體主要由第四系坡殘坡積粉質粘土和泥盆系帽子峰組（D3m）泥質砂巖與灰?guī)r組成，邊坡地層上部主要為含碎石粉質粘土、全強風化泥質砂巖（含水層），巖體極為破碎，結構面發(fā)育，且為順層坡，下伏強-中風化灰?guī)r，埋深12～14m；層面順傾，其產狀為155°∠40°，為順層坡。另外，受構造運動及風化作用影響，場區(qū)部分全風化泥質砂巖已經泥化，坡體易沿著泥質砂巖形成的軟弱帶發(fā)生滑動破壞[1]。從地質勘探情況來看，進一步驗證了此山體為曾發(fā)生過滑坡的古滑坡地段。

在臺風降雨大量地表水滲入坡體內以及山體后部水庫水位上漲對山體內地下水進行補給的共同作用下，下部全風化泥質砂巖滲水性相對較差，地下水下滲受阻于全風化灰?guī)r或粉砂質泥巖，巖土體重度增加，導致巖土體內部的水不能及時排走；在水的浸泡下，土體內部的孔隙水壓力增大，滑面處的巖土體軟化、泥化，其抗剪強度降低，導致邊坡目前發(fā)生沿全風化灰?guī)r或粉砂質泥巖頂面的滑動，形成淺層滑移面，滑面深6～10m。同時，由于開挖路塹，坡腳處抗滑段刷去土方，減少了抗滑力，邊坡變陡、形成臨空面，在坡腳處出現應力集中，且泥質砂巖地層強度低，致使坡腳強度不足，坡腳巖土體被壓潰，從而造成本次山體滑塌的出現。

5 處治方案

通過詳勘結果分析可知，目前滑坡后緣裂縫和前緣剪出口已完全形成，但由于受原設計防護中的坡腳底部框格錨索張拉以及坡腳反作用力影響，滑面還尚未貫通。此外，因其現狀穩(wěn)定性差，邊坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在持續(xù)降雨條件下，隨雨水的逐漸下滲軟化灰?guī)r頂面的巖土體，滑面有進一步發(fā)展到坡體下伏的全～中風化灰?guī)r（隔水層）頂面（滑面深12.4～14.7m）可能，形成深層滑移面，導致滑坡整體下滑加速，整個山體形成多層多級滑動可能性較大。介于目前深層滑坡剪出口尚未形成，還未形成整體深層滑動，需盡快采取合理方案措施加以整治。

5.1 應急處治措施

為最大限度減緩滑坡加速發(fā)展，控制山體穩(wěn)定，采取可靠的應急處治措施對制定最終方案和給加固邊坡贏得時間十分重要。因此，結合現場情況應急措施主要從內外兩個方面同時著手，首先針對山體內的滲水加劇坡體滑動問題，盡快將查明存在的裂縫并進行封閉處理，同時還要對邊坡進行臨時遮雨覆蓋，避免雨水進一步下滲；其次，疏通已損壞的排水孔，并加密施工邊坡仰斜式排水孔，最大限度地疏排山體內的積水，減少水對滑坡山體的影響；最后，對坡腳進行反壓護道施工，反壓護道向主滑范圍兩側適當延長，擴大反壓范圍；在應急措施實施的同時，設置坡面水平位移、沉降、坡面裂縫變形及深層水平位移觀測點，及時掌握邊坡變形情況[2]。

5.2 處治方案的選擇

考慮到目前邊坡深層滑坡剪出口尚未形成，邊坡還未形成整體深層滑動，且原設計防護中的框格錨索等仍發(fā)揮防護作用，如單純采用刷坡卸載，將已滑移的土方進行挖除，不僅會破壞原設計中的防護措施，同時塌方體后的山體由于邊坡塌方土方被開挖，會導致邊坡更加陡峭、形成的臨空面更大，非但無法保證邊坡穩(wěn)定，還會加劇刷坡后的邊坡進一步塌方，造成更大滑移。而如果采用部分卸載加原位加固相結合的方式，將截水溝以外部分山體土方挖除，由于路塹截水溝以外山體陡峭，同樣會造成與單純刷坡卸載相同的問題，卸載后的山體更加陡峭、形成的臨空面更大，也會加劇刷坡后山體的繼續(xù)塌方；坡體兩端由于未產生塌方，對塌方區(qū)也無影響，也不需要卸載。因此，通過對比該邊坡目前病害情況和現場地形、地貌情況，此邊坡相對最佳的處治方式為原位加固處理的方法相對較合理。

在確定原位加固處理的方式后，首先對目前邊坡穩(wěn)定性程度進行分析，確定目前塌方邊坡的穩(wěn)定程度和剩余下滑力，然后選擇合適的具體加固工藝、治理措施和工程加固防護參數。

5.3 滑坡穩(wěn)定性計算

5.3.1 滑坡計算斷面。目前滑坡后緣裂縫和前緣剪出口已完全形成，滑面尚未貫通，邊坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。其破壞模式為沿全風化灰?guī)r或粉砂質泥巖（土柱狀）頂面的滑動，后期因地下水下滲和巖土體強度降低其滑面會進一步發(fā)展到中風化灰?guī)r頂面，基于該滑坡的坡體結構條件與滑坡活動特征，結合其變形活動歷史與現狀及其發(fā)展趨勢，該主斷面的滑動面具有多層和多級的特點。選擇K103+676 里程斷面作為計算斷面，其滑動面可以分為現有淺層滑動面I、淺層滑動面II、深層滑動面，其中前緣剪出口位于一級邊坡坡腳水溝溝底，由此可以組成3 個可能的分析計算滑動面。

5.3.2 計算內容和方法?；谠摶轮卫砉こ虒嵤┣案骺赡芑娴淖冃位顒犹攸c及相應穩(wěn)定程度，采用反算各滑動面的主滑帶力學指標，進行滑面計算參數的選擇與確定。結合相關試驗與經驗參數綜合確定滑帶巖土力學指標，計算采用邊坡工程專業(yè)軟件Geo-Slope 之Slope/W 軟件包進行滑坡穩(wěn)定性計算，選用剛體極限平衡方法進行計算。

5.3.3 反算主滑帶指標。滑坡穩(wěn)定性分析根據地質勘查資料以及該滑坡當前各可能滑體與滑面的變形活動特點，分析評價其相應的穩(wěn)定程度，并以反算指標為主，結合相關試驗與經驗參數，計算該滑坡當前各可能滑體與滑面的穩(wěn)定系統(tǒng)，其穩(wěn)定程度分析計算成果見表1。

表1 K103+602～K103+793 滑坡穩(wěn)定程度分析計算成果一覽表

5.3.4 滑帶土力學指標反算。反算主滑帶指標是在該滑坡治理工程實施前各可能滑面的變形活動特點及相應穩(wěn)定程度的基礎上，結合相關試驗與經驗參數，反算各滑動面的主滑帶力學指標。反算滑帶指標計算成果見表2。

表2 滑帶土穩(wěn)定性分析物理力學計算參數表

牽引段19.5035

5.3.5 滑坡剩余下滑力計算。采用Geo-Studio 軟件中SLOPE/W 模塊進行計算，分析方法為Morgenstern-Price 法，巖土體采用Mohr-Coulomb 材料模型，并使用理正巖土設計軟件6.5 進行復核計算，穩(wěn)定性計算結果見表3。

表3 穩(wěn)定性計算結果表

5.4 原位加固處理措施

由于現場施工場地狹小，邊坡平臺無施工作業(yè)面，無法采用大型設備進行施工。針對該邊坡情況和現場施工條件，考慮到施工時間短、減少對原有邊坡進行大規(guī)模的調整，結合原有防護體系仍部分發(fā)揮作用的情況下，排除大型抗滑樁等加固措施，選擇采用在坡腳和平臺上設置豎向鋼花管微型樁的抗滑結構，同時在坡面增設部分預應力錨索與原有錨索和錨桿防護體系形成整體共同發(fā)揮防護作用的方式進行加固。

5.4.1 鋼花管施工

鋼花管主要設置在坡腳及每級平臺頂，長度考慮伸入中風化灰?guī)r5m 以上，鋼花管選用φ89×5mm 無縫鋼管制作，沿鋼管四周呈螺旋狀分布注漿孔，鋼管底部做錐形導向帽；為提高鋼花管抗剪能力，在鋼花管內成“品”字形布設螺紋鋼，鋼花管預留二次劈裂注漿管。成孔采用潛孔鉆風動成孔，禁用水鉆施工，避免加劇邊坡病害；同時，開工位置注意避免與原有錨桿、錨索發(fā)生沖突。鋼花管注漿分為兩次注漿，一次為常壓注漿，從鋼管內進行注漿；二次采用劈裂注漿，從鋼管外預留的注漿管進行注漿。注漿采用注漿量和注漿壓力雙控指標，在空洞和裂縫處注滿為止，注漿時加入膨脹劑，以提高注漿效果。

5.4.1.1 鋼花管的加工制作。鋼花管主要設置在坡腳及每級平臺頂，長度考慮伸入中風化灰?guī)r5m 以上，鋼花管選用φ89×5mm 無縫鋼管制作。為便于鋼花管注漿加固，鋼花管頂端1.5m 不鉆孔，其余部分沿鋼管軸線每隔8～10cm、沿鋼管徑向每旋轉45°鉆φ10mm 的注漿孔。注漿孔沿鋼管四周呈螺旋狀分布，注漿孔用膠帶或凝膠密封，鋼管底部削尖焊封做導向帽錐頭，并在鋼花管上每隔3m 設一道對中環(huán)，鋼花管頂端對稱焊接兩個螺帽做二次劈裂注漿緊固螺桿用。

5.4.1.2 鋼花管成孔及安裝。鋼花管成孔采用潛孔鉆風動成孔，孔徑不小于φ130mm。鉆孔施工時，應準確測量布設位置，避免與原有錨桿、錨索發(fā)生沖突，確保邊坡穩(wěn)定；嚴格控制施工工序，鉆孔時采用隔樁跳打；成孔后，鋼花管安裝時應保證鋼花管位于成孔居中位置，同時在鋼花管安裝到位后，為提高鋼花管抗剪能力，在鋼花管內成“品”字形插入3 根φ 25mm 的螺紋鋼。

5.4.1.3 鋼花管注漿施工。注漿分為兩次注漿。一次為常壓注漿，從鋼管內進行注漿；第二次采用劈裂注漿，從鋼管外預留的注漿管進行注漿。一次注漿液擴散半徑按0.5m 考慮計，采用注漿量和注漿壓力雙控指標，現場按照每延米注漿用水泥量不超150kg 和注漿壓力1MPa 雙指標控制，在空洞和裂縫處注滿為止；根據現場情況調整注漿壓力，確保施工安全及注漿效果。注漿材料采用P.O42.5 級水泥配制的純水泥漿，一次注漿水泥∶水=1∶0.5，二次注漿水泥∶水=1∶0.7,漿體強度為M30。注漿時應加入水泥用量1.5%～2%的膨脹劑，以提高注漿效果。

5.4.2 坡面預應力錨索及預應力鋼錨管施工

考慮到原有部分錨索、錨桿仍發(fā)揮錨固作用，本次處治增設部分錨索進行補強加固。為避免沖突，錨索位置布置在原錨索、錨桿框格中心位置，并在錨固段設置十字框格梁，與原有框格梁形成共同錨固作用。

錨索施工時需采用潛孔鉆無水干鉆成孔，禁用水沖成孔，避免與原有錨索錨桿沖突。鉆孔過程中，應根據使用鉆機性能和錨固地層嚴格控制鉆孔速度，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其他意外事故。另外，遇地層松散、破碎時，則采用套管跟進鉆孔技術；如遇塌孔、縮孔現象，則立即停鉆，及時進行灌漿固壁處理，待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進，以使鉆孔完整；若錨孔中有承壓水流出，必要時應在周圍適當部位設置排水孔處理。

考慮到淺層滑移面已形成，在鉆孔完成后，部分錨索安裝時可能會在滑面處索體通過困難，故部分采用鋼錨管代替錨索進行防護。預應力鋼錨管不僅能夠起到錨固作用，而且它還能起到斜向抗滑移作用。

斜向鋼錨管采用直徑50mm，壁厚4.5mm無縫鋼管加工而成，抗拉強度為550～600MPa，在錨固端設置3m 長自由段，自由段以下至孔底范圍鋼管上沿鋼管軸線每隔8～10cm、徑向每旋轉45°鉆φ6mm 的注漿孔；注漿孔沿鋼管四周呈螺旋狀分布，注漿孔用膠帶或凝膠密封，鋼管底部削尖焊封做導向帽錐頭，并在鋼花管上每隔3m 設一道對中環(huán)，其中孔口自由段不設置注漿孔，外部采用PVC 硬質套管密封，自由段與錨固段之間設置止?jié){塞，緊貼鋼管外側設置直徑22mm 的注漿管至孔底，鋼錨管設計荷載為200KN，端頭采用螺母鎖定，鎖定荷載為150KN。

5.4.3 排水工程施工

排水工程主要包括坡體表面排水系統(tǒng)和坡體內部排水。其中，坡體表面排水主要為地表截、排水溝，在邊坡處治前，即應急和永久排水結合施作，及時發(fā)揮作用，減少地表水對坡面沖刷和入滲坡體的作用和影響。其排水出路主要從急流槽和坡腳邊溝，最終匯入場區(qū)排水系統(tǒng)。在進行截、排水溝施工時，注意做好水溝兩側地面的銜接工作，尤其是塹頂截水溝上側溝梆與自然山坡的銜接，上側溝梆切忌高出山坡坡面，溝梆后空隙需用土夯實或用片石封砌，防止地表水下滲、沖刷釀成邊坡病害。

如何有效排出坡體內積水，對邊坡后期的穩(wěn)定尤為重要。坡內排水主要采用仰斜排水孔，根據施工揭示地層及含水狀態(tài)等實際情況，并適當調整孔位及孔深，確保排水工程效果。排水孔施工時不能開水鉆進，防止循環(huán)水進入坡體進一步加大邊坡險情；同時，采用無水干鉆、高壓風排渣的方法進行施工，鉆進時如遇塌孔，需套管跟進。成孔后，及時在孔內安裝硬塑透水管，管頭及外側用兩層無紡布包裹，如果安放透水管時遇塌孔地段，須重新掃孔，不可強行頂入，以免折斷透水管或者破壞無紡布；另外，排水孔施工時還應注意避開鋼花管位置。

5.4.4 坡面修復及防護施工

在邊坡穩(wěn)定后，及時對邊坡出現的裂縫、損毀的防護設施進行修復；對于平臺、坡面以及滑坡周界裂縫采用注漿封閉處理，表面使用粘性土夯填密實后進行封縫，以減少地表水下滲。對于在施工過程中被施工損壞的植被，應及時恢復植被防護，播種小型灌木。

5.4.5 坡體監(jiān)測

為了更好掌握滑坡體的變形情況，確保在治理措施實施過程中，尤其是治理結束后運營期內判別坡體是否穩(wěn)定，對滑坡山體進行監(jiān)測是必不可少的環(huán)節(jié)。在監(jiān)測項目上主要分為對滑坡體內部深孔位移監(jiān)測、地表位移觀測及地表沉降觀測，在時間上主要分為施工過程中監(jiān)測和邊坡處治完成后運營期穩(wěn)定監(jiān)測。

在本邊坡治理結束高速公路正常運營后，自2019年5月至2020年4月對本邊坡進行了3次為期一年的低頻率跟蹤監(jiān)測，通過各期監(jiān)測數據對比分析，各監(jiān)測點位移變化量均較小，該邊坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

其中，各測點相對于初始監(jiān)測結果，水平位移累計變化量介于-8.7～7.1mm 之間，各監(jiān)測點位移量均較小。各測點未發(fā)現規(guī)律性水平位移，也未發(fā)現區(qū)域性同方向移動情況。大部分監(jiān)測點的當期沉降變形量和累計沉降變形量為負值；各測點相對于初始監(jiān)測結果，垂直位移變化量介于-6.7～-2.2mm 之間，最大沉降變形量為-3.7mm，路塹邊坡未出現明顯的沉降變形。各測斜孔位移量均較小，未發(fā)現明顯位移趨勢。

6 結語

邊坡處理完成后，高速公路通車運營兩年來對邊坡定期檢查和連續(xù)監(jiān)測后，邊坡始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，坡面植被生長良好，因此該邊坡的處理方法在針對該類型滑坡邊坡的治理上效果較好。