郝颶 彭坤杰

（中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

近年來，我國公路交通發(fā)展迅猛，山區(qū)路網(wǎng)不斷豐富加密。某高速公路位于西北山區(qū)，項(xiàng)目沿線廣泛分布巨厚黃土，形成了大量土-巖二元結(jié)構(gòu)路塹邊坡。由于黃土獨(dú)特的沉積環(huán)境與形成機(jī)理[1]，使其具有多空隙、弱膠結(jié)、節(jié)理裂隙發(fā)育等特點(diǎn)，易形成滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，特別是土-巖二元結(jié)構(gòu)邊坡，受其水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，成為滑坡形成的高發(fā)類型，嚴(yán)重影響公路交通建設(shè)。

1 滑坡概況

1.1 滑坡形態(tài)特征

該滑坡位于某高速公路ZK265+510～ZK265+750 段左側(cè)路塹區(qū)域，屬于黃土塬梁地貌，總體地勢為東高西低，地形上陡下緩，局部發(fā)育小型沖溝，坡面植被茂盛?；麦w后緣背靠黃土梁，前緣路塹邊坡一級平臺，平面呈圈椅狀。其主滑方向與路線垂直，滑體長約245m，寬約124m，高約50m，方量約60 萬m3，屬中型滑坡，滑坡平面詳見圖1。

圖1 滑坡平面圖

1.2 滑坡變形破壞特征

滑坡區(qū)為高速公路路塹邊坡，原設(shè)計為三級挖方邊坡，坡面采用拱形骨架防護(hù)。該邊坡已開挖完成，但防護(hù)、排水措施未及時施作。進(jìn)入雨季后，受持續(xù)強(qiáng)降雨影響，該段邊坡失穩(wěn)滑移。

滑坡周界較為清晰，后緣張拉裂縫基本貫通，兩側(cè)沖溝處可見羽狀剪切裂縫，縫寬2～5cm，坡體局部形成錯臺，存在淺表層溜滑跡象。地表位移監(jiān)測成果表明坡體處于蠕滑狀態(tài)。

1.3 滑體物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)特征

地質(zhì)勘探、調(diào)繪成果表明，滑坡物質(zhì)主要由4 部分構(gòu)成，即黃土狀土、新黃土、古土壤、礫巖?，F(xiàn)分述如下：

1.3.1 黃土狀土（Q4del）：淺黃色，土體結(jié)構(gòu)疏松，以粉粒為主，土質(zhì)不勻，針狀孔隙發(fā)育，局部可見少量鈣質(zhì)結(jié)核，原巖為新黃土夾古土壤。

1.3.2 新黃土（Q3eol）：淺黃色，土體結(jié)構(gòu)較密實(shí)，以粉粒為主，土質(zhì)均勻，具強(qiáng)烈濕陷性。

1.3.3 古土壤（Q2eol）：以夾層形式分布于新黃土中，褐紅色，土質(zhì)不均，黏粒為主，具團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，含少量鈣質(zhì)結(jié)核。

1.3.4 礫巖（K1Z1）：為滑床下方穩(wěn)定底層，強(qiáng)風(fēng)化層以泥質(zhì)膠結(jié)為主，中風(fēng)化層以鈣質(zhì)膠結(jié)為主，其中卵石粒徑2～7cm，含量約占55%，強(qiáng)度較低。

1.4 滑面、滑床

滑體主要由新黃土構(gòu)成，滑面形態(tài)在主滑方向上呈圓弧形，主要沿新黃土貫通裂縫、軟弱夾層以及土巖接觸帶分布?；矠榈追膹?qiáng)～中風(fēng)礫巖，前緣剪出口局部可見光滑滑面，擦痕較清晰。

2 滑坡形成機(jī)理

滑坡區(qū)位于陜北臺凹的彬邑凹陷帶內(nèi)。在黃土沉積過程中，因地殼間歇性抬升，導(dǎo)致本地區(qū)侵蝕基準(zhǔn)面不斷下移，溝谷持續(xù)下切，形成了如今溝壑縱橫、支離破碎的黃土塬梁地貌[2]，滑坡所處的地段為沿黃土塬梁山脊線側(cè)面分布的斜坡地形，在較平緩的基巖臺階上堆積形成了巨厚黃土，下部基巖面位于一級平臺處，巖性為強(qiáng)風(fēng)化礫巖。

由于黃土具有大空隙、濕陷性等特點(diǎn)，遇水易潰縮變形，進(jìn)而發(fā)展成排泄通道，并不斷向下延伸；同時，底伏的基巖由于結(jié)構(gòu)致密，具有相對隔水作用。降雨沿黃土空隙、裂隙、陷穴等排泄通道不斷下滲，于土-巖二元結(jié)構(gòu)接觸面處匯集。一方面，接觸面處黃土遇水泥化，抗剪強(qiáng)度降低，形成軟弱帶，另一方面，受地下水反復(fù)匯集、排泄影響，土-巖接觸面動水壓力波動較大，土體顆粒間有效應(yīng)力隨之銳減，抗滑性能進(jìn)一步下降，多重因素綜合作用下，剪切應(yīng)力沿此帶集中，并不斷向后延伸，在施工擾動等因素疊加影響下，最終與后緣地表水排泄通道貫通，形成滑帶，坡體失穩(wěn)滑移。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

該滑坡周界明顯，后緣裂縫持續(xù)延伸發(fā)展，前緣鼓脹隆起，同時地表位移監(jiān)測結(jié)果反映坡體最大變形速率15mm/天，表明坡體蠕滑中，即處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

由于滑坡規(guī)模較大，為全面客觀分析坡體穩(wěn)定狀態(tài)，沿主滑方向布置A-A’、B-B’兩個工程地質(zhì)斷面，采用不平衡推力法進(jìn)行計算，計算模型見圖2、圖3。

圖2 A-A’剖面計算模型

圖3 B-B’剖面計算模型

穩(wěn)定性計算參數(shù)結(jié)合本地區(qū)類似工程經(jīng)驗(yàn)，對室內(nèi)土工試驗(yàn)參數(shù)修正后，綜合確定，見表1。

表1 計算參數(shù)

滑坡區(qū)抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g。由于本段路塹邊坡前后銜接隧道和橋梁，故除須按照天然、暴雨工況計算外，還應(yīng)考慮地震影響。

根據(jù)公路行業(yè)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，結(jié)合工程重要性，確定天然工況下穩(wěn)定安全系數(shù)為1.3，暴雨工況下穩(wěn)定安全系數(shù)為1.2，地震工況下穩(wěn)定安全系數(shù)為1.15。計算結(jié)果見表2。

表2 穩(wěn)定性計算結(jié)果

以上計算結(jié)果表明，A-A’斷面，在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但不滿足規(guī)范要求，在暴雨工況和地震工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)；B-B’斷面，天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，基本滿足規(guī)范要求，暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，地震工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，亦不滿足規(guī)范要求；計算結(jié)果與坡體現(xiàn)狀變形破壞特征和定性分析結(jié)論一致。

4 治理措施

4.1 治理思路

為保證高速公路施工和運(yùn)營安全，滑坡治理應(yīng)因地制宜，采取技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、施工方便、可操作性強(qiáng)的工程措施。

由穩(wěn)定性計算結(jié)果可知，A-A’斷面在三個工況下，剩余下滑力均較大，僅依靠抗滑支擋措施，會導(dǎo)致工程規(guī)模巨大，一方面經(jīng)濟(jì)性較差，另一方面會同步增加施工難度和安全風(fēng)險。故該滑坡治理采用完善排水、減載先行、加固在后的治理思路，以確保通車后的長期穩(wěn)定?？紤]到坡面防護(hù)措施已損毀開裂，擬采取封閉裂縫、局部削坡減載+剪出口支擋措施；鑒于滑坡區(qū)降雨較多，輔以完善的排水措施。

首先對A-A’、B-B’斷面削坡減載，確定剩余下滑力，具體計算模型見圖4、圖5。

圖4 A-A’剖面削坡減載計算模型

圖5 B-B’剖面削坡減載計算模型

削坡減載后剩余下滑力計算結(jié)果見表3。

表3 削坡后穩(wěn)定性計算結(jié)果

以上計算結(jié)果表明，削坡后剩余下滑力明顯降低,順利實(shí)現(xiàn)減載目標(biāo)。該滑坡治理以暴雨工況為最不利工況進(jìn)行設(shè)計。為充分利用坡體自身抗滑力，同時達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)省投資的目標(biāo)，A-A’剖面尾部設(shè)置抗滑樁、B-B’剖面尾部設(shè)置抗滑擋墻。

4.2 綜合治理措施

根據(jù)以上計算分析和治理思路，確定治理方案如下：

4.2.1 封閉裂縫：治理前采用三七灰土封閉裂縫，并做好臨時排水措施，及時排出坡外匯水。

4.2.2 削坡減載：自滑坡后緣附近削坡減載，邊坡中上部設(shè)置寬平臺，寬度5～20m，邊坡開挖坡率1:1.5。

4.2.3 坡面防護(hù)：邊坡減載與防護(hù)同步實(shí)施。第一級邊坡防護(hù)措施修復(fù)后予以保留；最上一級邊坡設(shè)置骨架護(hù)坡避免沖刷；其余坡面采用三維網(wǎng)植草保證景觀效果。

4.2.4 剪出口支擋防護(hù)：ZK265+510～ZK265+705 段一級平臺剪出口設(shè)置抗滑樁，樁截面1.8×2.4m，樁間距為5m，樁長為17m；ZK265+705～ZK265+750 段設(shè)置抗滑擋墻，墻高6.5m，基礎(chǔ)埋入基巖不小于1.5m。

4.2.5 截排水措施：塹頂及平臺布設(shè)永久截水溝和急流槽，攔、排地表水。

圖6 A-A’典型設(shè)計斷面圖

圖7 B-B’典型設(shè)計斷面圖

5 結(jié)論

5.1 該滑坡治理完成后，已經(jīng)歷兩個雨季，期間多次降雨。現(xiàn)場長期位移監(jiān)測結(jié)果表明，坡體未再出現(xiàn)變形、開裂跡象，處于穩(wěn)定狀態(tài)，治理效果良好。

5.2 土-巖二元結(jié)構(gòu)邊坡，受其特殊水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，易形成滑坡災(zāi)害，路線設(shè)計階段應(yīng)提高地質(zhì)因素在路線方案統(tǒng)籌中的地位，盡量降低此類邊坡規(guī)模和數(shù)量，邊坡系統(tǒng)設(shè)計時亦應(yīng)充分考慮不利工況，采用針對性防護(hù)方案，避免后期安全隱患。

5.3 本類型滑坡防范重點(diǎn)是做好排水工作，特別是臨時排水，應(yīng)加強(qiáng)施工過程控制，開挖一級，排水、防護(hù)措施及時跟進(jìn)一級，可有效避免滑坡形成。

5.4 滑坡治理應(yīng)因地制宜、逐段分析，避免全坡采用單一強(qiáng)支擋措施，應(yīng)綜合分析、治理，以實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、高效目標(biāo)。