廖樹柏 王進(jìn)

（交三公局第一工程有限公司 北京 100012）

1 工程概況

本項(xiàng)目巴馬—憑祥公路巴馬至田東段工程，主線深路塹以碎屑巖（砂巖）邊坡為主，共有深路塹23處邊坡。坡面走向與巖層走向相近，邊坡開挖角度大于巖層傾角（順層坡）。本地區(qū)地屬于剝蝕丘陵多低山地貌，地形起伏變化大，自然坡度大約在20°。邊坡表層有大量第四系粉質(zhì)黏土覆蓋，包含碎石，厚度0.5～0.8m，基巖以下主要地層組成是三疊系中統(tǒng)百逢組，巖性是黃色砂巖，薄—中厚層狀構(gòu)造，強(qiáng)～中風(fēng)化包含主，巖塊硬、脆，巖體破碎，強(qiáng)風(fēng)化層厚約5～10m，巖層產(chǎn)狀為55°/NW∠45°。此類邊坡易發(fā)生沿層面的順層滑動(dòng)。結(jié)合YK8+110～YK8+380段碎屑巖邊坡滑坡，采用削方減載的方案治理［1］，詳細(xì)介紹削方減載的施工工藝及流程。

針對(duì)在本工程中新出現(xiàn)的問題，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際工程現(xiàn)狀，采用新的施工技術(shù)。經(jīng)后期檢驗(yàn)，較好地解決了相關(guān)問題。

2 高邊坡病害成因與機(jī)理分析

2.1 高邊坡病害成因

施工場(chǎng)地南側(cè)高邊坡病害是地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地形地貌和內(nèi)部因素共同作用的結(jié)果，也是地下水、人類活動(dòng)等因素共同作用的結(jié)果。第一，內(nèi)部因素：這個(gè)邊坡內(nèi)部原因關(guān)鍵指的是邊坡地形和地貌條件、巖層的地質(zhì)機(jī)構(gòu)及巖層的物理力學(xué)性質(zhì)等多個(gè)方面，內(nèi)部原因是導(dǎo)致邊坡滑坡最明顯的構(gòu)成最基本問題。第二，外部條件：外部條件關(guān)鍵體現(xiàn)在自然原因與人為因素這兩方面因素。在本項(xiàng)目中，外部因素導(dǎo)致滑坡的最主要原因是6月份當(dāng)?shù)爻掷m(xù)降雨，雨水入滲開挖邊坡內(nèi)部。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高陡邊坡地區(qū)年降水量非常豐富，高陡邊坡下部集水區(qū)面積較大，暴雨期降水量較大，高陡邊坡隨著地表水的滲入，斷層破碎帶得到松動(dòng)，邊坡體質(zhì)量增加，邊坡高度變形加快，邊坡穩(wěn)定性進(jìn)一步降低。

該邊坡結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地質(zhì)條件復(fù)雜。坡折帶為花崗巖侵入接觸帶，暴露出粒巖和5 條普通斷裂，裂隙發(fā)育，節(jié)理裂隙發(fā)育，斷裂帶強(qiáng)度較低。在邊坡上部，風(fēng)化花崗巖和殘積土覆蓋層全部裸露。邊坡失穩(wěn)的主要原因是結(jié)構(gòu)面通過陡坡向相反方向傾斜，不利于邊坡的穩(wěn)定，也為水下入滲提供了通道。

飽和土條件下的邊坡穩(wěn)定性一般低于干旱條件下的邊坡穩(wěn)定性。廣義孔隙水壓力作用于巖體結(jié)構(gòu)面（或潛在破壞面）時(shí)，表現(xiàn)為3 個(gè)方面：降低法向應(yīng)力；降低摩擦阻力；降低滑動(dòng)抗倒塌性。動(dòng)水壓力增加了邊坡的滑動(dòng)力?？紫端畨毫Φ摹八ā睆?qiáng)化過程是裂縫擴(kuò)展，進(jìn)而破壞巖土，導(dǎo)致邊坡漸進(jìn)破壞的過程。此外，水可以軟化滑動(dòng)面上的巖土，降低滑動(dòng)面的機(jī)械強(qiáng)度，增加邊坡的自重，導(dǎo)致邊坡的抗滑強(qiáng)度增加。坡地后緣集水區(qū)高度陡，雨季持續(xù)暴雨，導(dǎo)致地表水通過坡地的正斷層和裂隙滲入邊坡強(qiáng)度的降低，滑動(dòng)面參數(shù)的進(jìn)一步降低是引起滑坡變形的主要因素。

因工程建設(shè)需要，在進(jìn)行大規(guī)模的挖填過程中，將挖去支撐，形成高陡地形，才引起邊坡可能失穩(wěn)或滑動(dòng)，因此，人工開挖是造成高邊坡失穩(wěn)或滑動(dòng)的主要原因。邊坡開挖引起應(yīng)力的臨時(shí)調(diào)整，邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)一步受到破壞，第一和第二巖質(zhì)邊坡爆破開挖會(huì)進(jìn)一步降低巖石的力學(xué)裂紋擴(kuò)展指數(shù)。

2.2 高邊坡病害機(jī)理

該高邊坡坡體高陡、地層順傾且軟硬相間及受地質(zhì)構(gòu)造裂面切割巖體破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，在地下水下滲及人工開挖等因素影響下，高邊坡便可能失穩(wěn)或滑動(dòng)，為一典型順層巖石高邊坡。該段邊坡地處于斜坡路段，位置又在凹坡地段，十分不利于坡面產(chǎn)生地表水的疏通。該區(qū)坡體表層碎塊石土占據(jù)大量，而滲透性就會(huì)相對(duì)較好，地表水對(duì)邊坡有良好的入滲作用，在節(jié)理裂隙下發(fā)育很好，滲透性也較好，中風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育于裂隙帶的裂隙部位，導(dǎo)致坡體底部碎屑巖富集帶飽和水軟化，最終致使其強(qiáng)度快速降低，加速了邊坡破壞的形成和延展［2］。

在孕育和潛在滑動(dòng)面演化之后，邊坡的變形階段以滑動(dòng)面的形成逐漸破壞滑動(dòng)面為特征，從邊坡逐漸走向破壞階段，直至邊坡最終破壞。巖質(zhì)邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，開挖卸荷后，隨著時(shí)間的推移，邊坡表面不會(huì)發(fā)生變形。此外，邊坡不存在整體失穩(wěn)的可能性，因此，這種邊坡一般是穩(wěn)定的。巖質(zhì)邊坡受多種因素的影響，由于地層條件的不利控制，巖質(zhì)邊坡不完全依賴于“開挖卸荷”過程，在開挖卸荷過程中，其變形量甚至可能超過這種邊坡，在完成后會(huì)產(chǎn)生較大的變形，最終會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)。

巖質(zhì)高邊坡屬于層狀邊坡結(jié)構(gòu)，其變形破壞機(jī)理復(fù)雜多變，常見的破壞形式有滑動(dòng)、傾斜、崩塌、滑移和壓縮等。研究結(jié)果表明，在降雨過程中，邊坡變形有明顯的發(fā)展趨勢(shì)，在持續(xù)降雨的影響下，邊坡的局部前緣又發(fā)生了變形，說明降雨是邊坡變形的主要原因之一。邊坡變形和滑動(dòng)是邊坡形成的重要因素［3］。

2.3 本高陡邊坡成因分析

在本工程案例中，導(dǎo)致滑坡的主要因素包括兩個(gè)方面。一是地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造是滑坡形成的內(nèi)在原因，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查資料，滑坡剖面中的土層具有一定的分布性、傾斜性和層間性。另外，在開挖過程中，土體層與邊坡的夾角被截?cái)?，從而失去了原有土體的被動(dòng)支護(hù)。二是在高邊坡設(shè)計(jì)與施工中存在一些問題。為了在該路段進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，路塹開挖深度較大，其中，開挖深度較大的部分相應(yīng)減小，使邊坡坡度相應(yīng)增大，使邊坡坡度到了6 級(jí)，在這個(gè)過程中，處理了大量的原生植物，因此，斜坡暴露在空氣中的面積非常大。

3 施工工藝及方法

3.1 削方減載與抗滑擋墻

邊坡減荷是邊坡治理中常用的一種方法，它對(duì)邊坡頂部減荷和滑動(dòng)段下部壓腳減荷有明顯的影響。該方法也可用于邊坡的應(yīng)急處理。在滑動(dòng)面不深且滑動(dòng)面形狀急緩的情況下，可采用上部減荷法處理滑坡，這是處理滑坡時(shí)應(yīng)首先考慮的方法?；碌幕瑒?dòng)是最經(jīng)濟(jì)的，當(dāng)開挖能顯著提高穩(wěn)定性系數(shù)的巖體是最合理的時(shí)，必須將從坡面切下的巖體從邊坡附近的陡坡上移出，避免邊坡局部失穩(wěn)。采用該方法時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)倪吰麻_挖比例，避免形成新的高邊坡，同時(shí)，邊坡開挖的形式應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

豎向預(yù)應(yīng)力錨索抗滑擋土墻是一種將預(yù)應(yīng)力錨索與重力式擋土墻相結(jié)合的邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)。通過對(duì)重力式擋土墻施加豎向應(yīng)力和重力式擋土墻產(chǎn)生的摩擦力，可以使作用在擋土墻上的滑坡推力平衡，可以提供較大的抗傾覆力矩，防止擋土墻的傾倒和破壞，同時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨索也增加了滑動(dòng)擋土墻的抗剪強(qiáng)度，有效地防止了滑動(dòng)擋土墻的剪切破壞，達(dá)到了較好的組合效果。豎向預(yù)應(yīng)力錨索抗滑擋土墻在邊坡治理施工中的應(yīng)用可減少工程量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約投資工程，縮短施工時(shí)間，操作方便，保證了安全。尤其對(duì)施工工期要求緊迫、建筑場(chǎng)地空間緊張、需要對(duì)重要建（構(gòu)）筑物進(jìn)行保護(hù)的工程，提供了一種有效的邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)形式［4］。

截荷卸荷式抗滑擋土墻的共同作用是通過主動(dòng)減小坡體的尺寸，從而減小坡體的抗滑強(qiáng)度，導(dǎo)致新的邊坡在滑動(dòng)面以下，最終產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的邊坡形態(tài)。采用抗滑擋土墻控制滑坡的優(yōu)點(diǎn)是山體損傷小、滑坡穩(wěn)定效果較快。在大型滑坡中，由于邊坡前方的塌陷，抗滑擋土墻在控制滑坡效果中起著重要作用。在修建抗滑擋土墻時(shí)，應(yīng)避免或減少滑坡前的土石開挖，必要時(shí)，應(yīng)與補(bǔ)償式抗滑擋土墻同時(shí)進(jìn)行，滑坡體前壁直接充填有抗滑體。在滑坡治理工程中，應(yīng)考慮抗滑擋土墻［5］的切方卸荷問題，如果地理位置允許切割盒減少負(fù)載，則應(yīng)釋放切割盒以減少負(fù)載。在各種條件許可的情況下，削方減載和抗滑擋墻效果是最經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定性系數(shù)最高的常用的工程措施。

3.2 削方減載——抗滑樁組合方案

為減少土石方開挖，采用抗滑樁分別對(duì)1∶1.5、1∶2、1∶2、1∶2 和1∶3 開挖的一級(jí)邊坡和五級(jí)邊坡進(jìn)行了防護(hù)。樁長(zhǎng)20m，設(shè)置范圍包含為YK8+110～YK8+380（見圖1），樁間距控制5m，總共54根邊坡，高度原則為10m一級(jí)，平臺(tái)寬度由下至上分別控制在15m、6m、6m、6m，采用C20噴射混凝土封堵，厚度為5cm。路基邊坡經(jīng)處理后的穩(wěn)定性經(jīng)試驗(yàn)，可以滿足規(guī)范的要求［6］。CLK4～CLK5段右側(cè)邊坡防護(hù)立面圖如圖2所示。

圖1 YK8+110~YK8+380 段右側(cè)邊坡防護(hù)立面圖

圖2 C LK4~C LK5 段右側(cè)邊坡防護(hù)立面圖

在抗滑樁與擋土墻的共同作用下，抗滑樁起到了越來越重要的作用，大大降低了邊坡失穩(wěn)的可能性，安全性大大提高。

從經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)難點(diǎn)、工期延誤等方面綜合考慮，認(rèn)為箱形截荷與抗滑擋土墻相結(jié)合具有成本低、工藝性好、工期符合預(yù)期的優(yōu)勢(shì)，建議在該路段采用路基邊坡處理。

3.3 加固效果

考慮本邊坡地質(zhì)構(gòu)造和環(huán)境條件復(fù)雜，特別是多層復(fù)合性軟弱結(jié)構(gòu)面的邊界接觸條件難以準(zhǔn)確模擬。而通過前期的勘察和監(jiān)測(cè)工作，已發(fā)現(xiàn)較為明確的控制性軟弱結(jié)構(gòu)面，邊坡也已處于蠕動(dòng)變形狀態(tài)，采用數(shù)字有限元分析意義不大，故本次加固治理設(shè)計(jì)應(yīng)建立在正確的概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，采用剛體極限平衡法并結(jié)合場(chǎng)地工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)?？紤]目前滑坡體變形狀態(tài)、規(guī)模及治理對(duì)象，采用滑坡防治規(guī)范與建筑邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范相結(jié)合的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。病害治理措施在治理要求時(shí)間前順利完成，保障了巴馬—憑祥公路下一步施工順利進(jìn)行。加固措施完成后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。在后期施工過程中，經(jīng)過長(zhǎng)期邊坡監(jiān)測(cè)，共有4 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，13 個(gè)基坑進(jìn)行了深基坑位移監(jiān)測(cè)。根據(jù)2021年的監(jiān)測(cè)結(jié)果，年最大累積位移為7，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化不大，位移曲線無明顯拐點(diǎn)，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.4 推廣應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力錨索鋼軌樁方案在經(jīng)過多輪方案比選最終確定，并在巴馬—憑祥高速公路成功確定，并在巴馬—憑祥高速公路成功實(shí)施。在后續(xù)的施工過程中，長(zhǎng)期檢測(cè)加固效果，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集分析，得到的結(jié)論為：實(shí)際效果測(cè)試具有較好的加固效果，可以科學(xué)、環(huán)保地滿足施工要求，對(duì)相關(guān)工程有很好的參考意義，這也為以后的相關(guān)工程提供了借鑒實(shí)例，具有較好的推廣意義。

4 結(jié)語(yǔ)

抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索是目前滑坡治理中最受青睞的選擇，但施工成本較高，同時(shí)需要各種優(yōu)化設(shè)計(jì)。與此相反，切方加載、減壓充填、反壓護(hù)坡是最經(jīng)濟(jì)、最方便的控制措施，但同時(shí)對(duì)地形條件也有一定的要求。因此，每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，在復(fù)雜的工程情況下，單一的措施不能很好地控制預(yù)期的效果，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)國(guó)內(nèi)外各種地形要素進(jìn)行綜合方案的比較和選擇，以達(dá)到更好的管理目的。

本文以某大型滑坡為例，通過專家的深入分析，采用主坡截割，得到了局部支護(hù)處理和加固方法，取得了較好的預(yù)期效果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新的邊坡管理方法層出不窮，管理方案的選擇會(huì)更加科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、方便，也更加符合可持續(xù)發(fā)展的理念。