鄭雪輝
(廣東省南粵交通河惠莞高速公路管理中心,廣東 河源517000)
高邊坡是巖土工程中的普遍情況,且很多因素都會影響高邊坡的穩(wěn)定性,譬如地質(zhì)條件、雨水作用、施工行為等,繼而引發(fā)滑坡事件。華南地區(qū)K8+160~K8+515 段高速公路的邊坡坡率為1∶1.5,為三級挖方邊坡。分為一級、二級、三級的邊坡,相關(guān)的加固防護(hù)措施也各不相同,每級坡高10 m、平臺寬2 m。
在對邊坡的加固施工中,應(yīng)適當(dāng)保留坡腳擋墻,再根據(jù)實際情況采取預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)措施全面防護(hù)。其中,二級、三級2 種形式的邊坡所采取的防護(hù)措施分別為人字形骨架防護(hù)、植草防護(hù)。本工程自建設(shè)開始直至后續(xù)的運營階段,全過程中邊坡出現(xiàn)了3 次大型滑塌事故,且伴有較明顯的變形以及路基隆起現(xiàn)象,十分不利于周邊路況的穩(wěn)定性。
2.1.1 滑坡體的形變
滑坡屬于復(fù)合型滑坡,裂縫包括后緣裂縫和側(cè)緣裂縫,均已形成貫通弧形裂縫,剪出口主要位于二級坡腳處和一級坡腳擋墻底。后緣裂縫的走向與線路基本平行,處于自然地形緩、陡交界處,最遠(yuǎn)距離滑坡坡腳123 m。側(cè)緣裂縫包括近南北向的K8+160~K8+280 段,二級張拉弧形裂縫完整性明顯不足,整體有滑塌的可能。臨近東北向的K8+280~K8+460 段,盡管該部分的坡面無張拉弧形裂縫,但發(fā)現(xiàn)在一級坡面所設(shè)置的預(yù)應(yīng)力錨索失效,無法發(fā)揮出作用。剪出口存在多處分布,K8+320 處的中央隔離帶處呈隆起狀態(tài),約37.40 mm,K8+160~K8+280 段在擋墻頂剪出,其他部位的一級邊坡平臺截水溝等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)處有發(fā)育剪切鼓脹裂縫,甚至有部分在擋墻處出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。
2.1.2 滑坡體監(jiān)測
根據(jù)監(jiān)測坡面結(jié)果表明:由于一級邊坡的坡體變形不僅會受到錨固體制約,而且設(shè)有預(yù)應(yīng)力錨索工程,同時與坡體未設(shè)置加固措施有關(guān)。所以,K8+280~K8+460 段與K8+160~K8+280 段2 處的監(jiān)測點位移均具有傾向坡外的基本特點,但各自的偏向存在差異,前者偏大樁號方向,后者偏小樁號方向。
從實際調(diào)查結(jié)果來看,需重點考慮一級、二級平臺及塹頂,分別為之設(shè)置深度為32 m、36 m 和36 m 的位移監(jiān)測孔。
經(jīng)推斷認(rèn)為,滑坡體可能會沿著變形趨勢突變點發(fā)育整體滑面。但可以肯定的是,滑坡體總體具有一定的穩(wěn)定性。
2.2.1 滑坡面
該滑坡體屬于多層滑面的復(fù)合型滑坡,滑面2 和3 的前緣段及剪出口根據(jù)實地調(diào)查和深孔位移曲線的結(jié)果表明基本一致(見圖1)。
圖1 邊坡的滑面位置示意圖
1)滑面1 是根據(jù)建設(shè)期間邊坡滑動變形滑面所形成的,且在一級邊坡加固措施的限制下已形成圓弧狀滑面,厚度13 m。剪出口于一級平臺處出現(xiàn)反翹剪出的情況。該部分后緣與塹頂相距約23 m,沿殘積粉質(zhì)黏土與全風(fēng)化界面發(fā)生較為明顯的滑動現(xiàn)象[1]。
2)滑面2 已形成圓弧狀滑面,厚度24 m。距塹頂53 m 的后緣在滑坡后側(cè)淺層滑塌體前緣,且剪出口在路基中線呈反翹剪出。此外,在滑坡逐漸加劇變形的情況下會出現(xiàn)蠕變情況,蠕變是滑坡體中部后側(cè)的狀態(tài)。
3)滑面3 已形成圓弧狀滑面,滑面深度向深處發(fā)育主要受到一級邊坡原加固措施制約,并且發(fā)現(xiàn)剪出口在路基中線處有反翹剪出現(xiàn)象。該部分后緣與塹頂相距約78 m、厚度為35 m。蠕變是滑坡體中部后側(cè)的狀態(tài),會隨著滑坡變形程度的持續(xù)加深,同時將逐步顯現(xiàn)出明顯的滑面。
2.2.2 滑坡機理分析
在分析滑坡機理的過程中發(fā)現(xiàn):(1)滑坡下部地形趨于平緩,因此該部分的地表徑流流速相對較??;(2)地層結(jié)構(gòu)以松散狀為主時,巖土體強度會降低,且在透水性強等特殊的地帶中均是如此,同時,還會形成滑坡體下部富水帶;(3)滑坡體內(nèi)靜水壓力和抵抗力因為持續(xù)的強降雨和地表水下滲分別提升和降低。
由此可見,在整個滑坡發(fā)展過程中,邊坡變形和邊坡整體失穩(wěn)為關(guān)鍵問題。各自的特點分別有以下2 個階段:
1)邊坡變形階段:在邊坡加固前,施工現(xiàn)場的邊坡地貌特征、降雨條件均會對其穩(wěn)定性帶來較顯著的影響。而經(jīng)過邊坡開挖作業(yè)后該影響部位主要呈現(xiàn)出2 種形式,即牽引式變形和邊坡不穩(wěn)定;同時,次級深層滑動面正處于形成過程中,邊坡上部形成張拉應(yīng)力,并產(chǎn)生貫通的滑動面。
2)邊坡整體失穩(wěn)階段:形成深層滑面及邊坡整體滑移失穩(wěn)形成滑坡都在這一階段。邊坡變形在受到加固處治措施制約后,會向深部和后緣發(fā)展,并受到邊坡地貌形態(tài)、物質(zhì)構(gòu)成和降雨條件的影響,從而形成新的滑面是因為超出加固措施作用之外或薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)相關(guān)監(jiān)測結(jié)果表明可知,圓弧狀是邊坡破壞了潛在滑面所呈現(xiàn)的特點,會導(dǎo)致滑坡體深部形成深層貫通的滑面,并伴有形成滑面的趨勢帶且會隨變形繼續(xù)增加。
在選取滑面參數(shù)時,必須充分考慮抗剪強度試驗指標(biāo)(見表1)、力學(xué)指標(biāo)反算(見表2)和已有工程經(jīng)驗取值確定抗剪強度指標(biāo)。值得注意的是,各個滑面的參數(shù)因為全風(fēng)化巖層的力學(xué)強度優(yōu)于殘積層而存在差異[2]?;?、滑面3 處的巖層特性具有相似性,均為高強的全風(fēng)化頁巖,受富水構(gòu)造帶的影響,滑面強度有大幅度降低。滑面1 穿越了殘積層和全風(fēng)化層,滑面的強度并沒有因為富水構(gòu)造帶而降低。
表1 研究區(qū)全風(fēng)化巖力學(xué)強度指標(biāo)
表2 K8+320 主斷面的滑面力學(xué)強度指標(biāo)反算
一般來說,滑面參數(shù)的選取主要與巖層的差異以及富水構(gòu)造帶有關(guān)?;?、滑面2 均為整體滑動階段,各自在飽和狀態(tài)下的K(安全系數(shù))值分別為0.93、0.95,天然狀態(tài)下的K 值則分別為1、1.02;滑面3 狀態(tài)發(fā)生變化,即處于擠壓變形階段。此時,飽和狀態(tài)、天然狀態(tài)2 種條件下所對應(yīng)的K 值分別為1.04 和1.1。
經(jīng)滑坡體反壓后展開監(jiān)測,可以方便孔深位移值的確定,從中不難發(fā)現(xiàn):在滑面深度逐步加大的條件下,其變形程度有降低的變化趨勢;同時,其安全系數(shù)雖然有所增加,但幅度較小。因此,為保證滑面內(nèi)摩擦角取值的可靠性,應(yīng)兼顧工程經(jīng)驗取值、滑坡體重度及滑面黏聚力[3]。
滑坡變形范圍、深度和變形模式隨暴露時間、降雨情況、施工支護(hù)過程呈動態(tài)發(fā)展。針對此,采用以深部變形為主并兼顧淺層和深層潛在滑動的治理方案,能夠有效解決當(dāng)前滑坡存在的雙重問題(如淺部巖土體變形滑移和深部整體滑移等);同時,由于局部滑塌往往會與巖土體滑移現(xiàn)象有關(guān),因此使用這一方案,可以避免位于滑坡表層的巖土體因缺乏穩(wěn)定性而誘發(fā)該現(xiàn)象。
在實際施工過程中,變形范圍和變形規(guī)模會因山體滑坡清理方案而導(dǎo)致進(jìn)一步擴展,這是由于滑坡體會存在向后緣發(fā)展的特點,所以,常規(guī)的措施包括擋墻和錨固所取得的效果不太理想。
綜上,加固措施可以設(shè)置抗滑樁作為主體支擋結(jié)構(gòu)。根據(jù)勘察實際場地表明,支擋措施對滑坡體的淺層變形具有制約效果。結(jié)合滑坡體中下部的深層排水,在強化坡面錨固措施的基礎(chǔ)上用坡面綠化防護(hù)滑坡坡面,可以較好地處理土體溜滑以及滑塌等異常狀況。
以某高速公路高邊坡滑坡處治為背景,探討高邊坡滑坡的發(fā)生機制和處治措施。通過對合理化防治措施的實際應(yīng)用,本工程的高邊坡在經(jīng)過一系列治理之后并沒有產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象,施工中也未曾因滑坡出現(xiàn)事故,非常好地保證了相關(guān)公路的實際施工以及日常使用安全,為相似工程項目提供了參考。