■王珍華
(龍巖靖永高速公路有限責(zé)任公司, 龍巖 364000)
龍巖靖永高速K3+430~K3+650 段滑坡體位于永定區(qū)高頭鄉(xiāng)。 高速公路在坡腳刷方形成32 m 的高邊坡。 山坡坡頂?shù)匦纹骄?,坡?0°~30°,多數(shù)人工開墾植為梯田,現(xiàn)階段大部分荒廢,地層巖性為花崗閃長巖,風(fēng)化嚴重,邊坡為類土質(zhì)邊坡。2019 年11 月邊坡從上至下開始施工,在施工至第二級錨索框架時,在邊坡兩側(cè)區(qū)域發(fā)生淺層溜塌變形, 而后迅速推擠錨索施工架子,致使施工停止,2020 年4 月降雨形成坡面較大匯流沖刷, 局部滑坡形成;2020 年6 月初,連續(xù)暴雨后, 邊坡遭受長時間沖刷與潛蝕破壞導(dǎo)致該邊坡形成兩處滑坡。 該滑坡體積約4.5×104m3,從滑坡體積分類為小型滑坡, 對坡腳路基形成重大威脅,對公路正常通車構(gòu)成重大影響。 邊坡變形初期情況見圖1,邊坡變形演變?yōu)榛卢F(xiàn)狀見圖2。
圖1 邊坡變形初期
圖2 滑坡發(fā)生后邊坡現(xiàn)狀
山體屬低山丘陵地貌,坡面植被發(fā)育,為雜草之類,原始地形山坡中部發(fā)育一條沖溝,沖溝內(nèi)有塊石堆積,山坡自然坡度約20°,邊坡西側(cè)為山間溝谷,溝內(nèi)見有滾、漂石,沖溝溝壁巖土體為沖洪積角礫,邊坡后山區(qū)域自然山坡坡度約15°。
根據(jù)補勘報告,由上而下分別為坡積粉質(zhì)粘土層、殘積粘性土、全風(fēng)化花崗閃長巖、砂土狀強風(fēng)化花崗閃長巖。 坡積粉質(zhì)粘土層夾大量孤石,孤石具有棱角,和普通球狀風(fēng)化核差異明顯,甚至部分孤石呈堆積形態(tài)出現(xiàn)。 全風(fēng)化花崗閃長巖局部泥質(zhì)礦物含量較高,相對隔水,形成軟弱帶。 根據(jù)地勘及后期錨固工程施工發(fā)現(xiàn)邊坡中部基巖相對較淺,形成中流砥柱,故造成該坡體形成兩塊獨立分區(qū)滑坡。
地表水:場區(qū)西側(cè)為山間溝谷,其匯水面積約60 萬m2, 溝谷內(nèi)見有常年流水, 勘察期間水量為2.0~3.0 L/s,滑塌區(qū)2 坡上有一坳形小沖溝,匯水面積約3.5 萬m2,溝內(nèi)有較厚堆積物,局部孔隙較大,地表水滲入地下,轉(zhuǎn)為地下水排泄,水流順著山坡從本次人工開挖邊坡的第二級邊坡坡頂流出,從發(fā)現(xiàn)至今未斷流,勘察期間水量1.0~1.5 L/s,水質(zhì)較渾濁,雨季或暴雨期水量成倍增加。 地下水:地下水主要為基巖裂隙水;勘察期間邊坡范圍內(nèi)地下水水位埋深為1.30~5.10 m, 后山區(qū)域地下水水位埋深為2.80~6.30 m, 沖溝內(nèi)地下水水位埋深為0.50~5.20 m,地下水位年變化幅度一般為2.0~3.0 m。 后期邊坡刷方后布設(shè)仰斜排水孔, 保持85%出水量,坡體富水。
依據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪成果以及勘察鉆孔資料,因邊坡裸露受降雨沖刷、地下水水位抬升潛蝕作用加強、前緣(第二級邊坡)產(chǎn)生局部涌水、在已開挖邊坡產(chǎn)生小滑塌,之后坡頂水溝斷裂降水與地表水匯集后直接沖刷坡體,長時間沖刷與潛蝕作用形成2 處滑塌區(qū)。
(1)滑坡體后緣與兩側(cè):坡體下錯2.0~2.5 m,兩側(cè)受牽引下錯0.5~1.0 m, 滑坡壁巖性為坡積粉質(zhì)黏土及殘積黏性土(局部夾有砂礫石),滑坡后緣自然山坡見有3~5 條拉裂縫,裂縫寬度0.5~15 cm,長度2~10 m,坡頂截水溝已被錯斷,造成公路排水與后緣截水溝匯水后直接灌入坡體,降水及地表水沖刷作用強烈,加劇土體變形、滑塌。
(2)坡面:坡面見有多處差異運動形成的裂縫與小臺階(臺坎),坡體中部出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。 原分級平臺上的排水溝變形、開裂、錯斷。
(3)坡腳前緣:滑坡體前緣(一級邊坡)土體鼓脹,但坡腳設(shè)計路基范圍未見變形跡象,剪出口為一級邊坡坡腳位置。
(4)滑動帶:滑動面呈圓弧狀,滑帶土為坡積粉質(zhì)黏土(坡頂上部)、 殘積砂質(zhì)黏性土 (坡體中下部),多呈飽和狀態(tài),軟塑狀,局部夾有砂礫石。
根據(jù)種種跡象判斷該滑坡前緣已經(jīng)滑停,后緣局部仍不穩(wěn)定,處于時滑時停階段,體現(xiàn)遇雨即滑的特點。
(1)地形條件:邊坡所處地貌為低山丘陵地貌,山坡上分布一條常年流水小溝,村民利用該小溝流水在山體上部設(shè)置水塘養(yǎng)魚,山坡上分布有大量沖洪積滾石,結(jié)構(gòu)松散,地表徑流條件較差,地表降水易沿空隙入滲補給地下水,雨季邊坡土體含水量增大、地下水位抬升潛蝕破壞邊坡土體。
(2)巖性:場區(qū)巖性主要為殘坡積黏性土、全風(fēng)化閃長巖,巖石風(fēng)化強烈,覆蓋層及風(fēng)化層厚度大,受閃長巖中泥質(zhì)礦物含量高的原因,風(fēng)化后會形成相對隔水層,地下水排泄慢,土體長期浸水后易軟化、崩解,特殊的巖土層為坡體變形和滑塌的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
(3)氣候因素:龍巖永定屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū),受高差影響,立體氣候明顯,多年平均降水量1583 mm,雨水豐富。
(4)地下水作用:滑坡區(qū)上部溝谷內(nèi)常年流水,水量較大,地表徑流條件差,地表水大量補給地下水,地下水位淺(穩(wěn)定水位埋深0.50~6.30 m),殘積土及花崗閃長巖風(fēng)化層土體內(nèi)含水量高,力學(xué)強度較低,邊坡開挖后易失穩(wěn)。
根據(jù)滑坡兩側(cè)周界全部貫通下錯、滑坡前緣擠壓剪出變形情況, 滑坡后緣下錯最大約2.5 m 等變形要素綜合分析認為:K3+430~K3+650 段右側(cè)滑坡處于整體不穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定系數(shù)0.95~1.0[1-5]。
本研究采用巖土專業(yè)軟件Geo-Slope 進行滑坡穩(wěn)定性模擬計算,結(jié)合地勘巖土參數(shù)、類似巖土體經(jīng)驗參數(shù), 對于滑坡主滑帶的參數(shù)采用反算方法,滑坡體各巖土層的強度指標、滑坡推力及穩(wěn)定系數(shù)見表1[6-7]。
表1 滑坡巖土體、主滑帶強度參數(shù)與滑坡支擋后穩(wěn)定性計算成果
根據(jù)滑坡的變形狀態(tài),結(jié)合經(jīng)驗判斷、類似巖土體強度參數(shù), 綜合判定該滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定系數(shù)為0.968,滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果見圖3,在評估滑坡為不穩(wěn)定狀態(tài)的基礎(chǔ)上,結(jié)合滑坡的重要性及特殊性, 按滑坡穩(wěn)定系數(shù)0.968 反算滑坡主滑段的巖土體參數(shù),滑坡后緣裂縫巖土體參數(shù)考慮外部摩擦角為32°。 滑坡加固后穩(wěn)定性計算結(jié)果見圖4,滑坡穩(wěn)定安全儲備系數(shù)1.242,滿足規(guī)范要求[1-5]。
圖3 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果及滑帶巖土參數(shù)反算
圖4 滑坡加固后,穩(wěn)定性計算結(jié)果
通過對本滑坡地形、巖層地質(zhì)、地表水、地下水的現(xiàn)場踏勘及邊坡穩(wěn)定性反演分析,經(jīng)綜合考慮,擬從降低地表、地下水的影響、減少邊坡下滑荷載、增加坡底抗滑力和增強坡中坡體的強度方面來綜合治理該邊坡,并經(jīng)邊坡穩(wěn)定性驗算分析,其穩(wěn)定安全儲備系數(shù)為1.242,滿足規(guī)范要求[1-5],具體治理加固方案有邊坡卸載整修、邊坡防護加固、邊坡排水治理。
將滑坡后的邊坡按計算模型進行修整:第1 級邊坡高6 m,坡率1∶0.3;第2 級邊坡高8 m,坡率1∶1.5; 從第2 級平臺向山側(cè)刷方17 m, 形成寬大平臺,第3 級邊坡高8 m,坡率1∶1.0,第3 級平臺3 m寬;第4 級邊坡高8 m,坡率1∶1.0,第4 級平臺3 m寬;第5 級邊坡高8 m,坡率1∶1.0,第5 級平臺3 m寬;第6 級一坡到頂,坡率1∶1.0 進行邊坡。
按計算模型第1 級邊坡采用重力式抗滑擋墻進行支擋、穩(wěn)固。抗滑擋墻頂寬2 m,擋墻總高8 m,地面以上高6 m,地下埋深2 m。第2 級采用拱形骨架植草進行坡面防護, 防止雨水沖刷和坡面風(fēng)化;采用支撐滲溝進行地下水的引排,以提高土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角,增強坡體的穩(wěn)定性。第3 級、第4 級邊坡采用錨索框架進行邊坡“強腰”,采用三排6 節(jié)點錨索框架,錨索為4 束無粘結(jié)鋼絞線組成的壓力分散型錨索,錨索全長42 m,錨固段10 m,錨固段處于全風(fēng)化~砂土狀強風(fēng)化閃長巖中, 要求錨固段采用二次劈裂高壓注漿,錨索設(shè)計拉力350 kN[7-9]。第5 級、第6 級邊坡為殘坡積土,為防止雨水沖刷,采用拱形骨架植草進行防護。
“十次滑坡九次水”,水是導(dǎo)致邊坡滑坡的主要誘因,因此要治理滑坡,首先得進行邊坡治水。鑒于本滑坡山體地下水豐富,本次滑坡治理在修整后的坡體第2、3、4、5 級邊坡上設(shè)置支撐滲溝以引排坡體淺層地下水,從而提高以提高土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角,增強坡體的穩(wěn)定性。 另外, 還在修整后的邊坡第1、3、4、5級邊坡上設(shè)置仰斜排水孔以引排深層地下水,以加速坡體固結(jié),增強土體強度,從而提高邊坡穩(wěn)定性。仰斜排水孔上仰角度8°~15°,深度18~30 m,要求穿過經(jīng)數(shù)值分析確定的潛在的最不利滑裂面。
滑坡體的地表水則通過設(shè)置完善的各級平臺邊溝引排至本滑坡體外。 具體典型斷面治理工程設(shè)計圖見圖5。
圖5 滑坡體典型斷面治理工程設(shè)計
貫徹防治效果監(jiān)測、地面監(jiān)測、地下水動態(tài)監(jiān)測、施工安全監(jiān)測等全過程監(jiān)測的工作思路,依據(jù)監(jiān)測結(jié)果,工程完工后防治效果監(jiān)測點和變形監(jiān)測點應(yīng)轉(zhuǎn)為長期監(jiān)測點。 為確?;轮卫砉こ贪踩樌M行以及監(jiān)測治理的效果,本項目在滑坡體處治范圍內(nèi)設(shè)置4 個絕對位移監(jiān)測點,以監(jiān)測滑體水平位移(大小、方向)和垂直位移及速率變化;另外布設(shè)3 條以深部位移監(jiān)測為主的監(jiān)測橫斷面。 一方面保證滑坡施工中的施工安全,另一方面評估滑坡治理施工后的治理效果。
滑坡場地根據(jù)滑坡的季節(jié)變化和活躍程度而確定觀測周期。 在一般情況下,雨季每月觀測1 次,旱季每季度觀測1 次;但在遇暴雨時,如發(fā)現(xiàn)滑動速度加快或有快速滑動的可能時,應(yīng)立即縮短觀測間隔時間或加密觀測。 施工期間應(yīng)繼續(xù)監(jiān)測滑坡水平位移和垂直位移的變化,監(jiān)測周期根據(jù)變形情況縮短,以便達到安全監(jiān)測的目的;施工結(jié)束后,每半年觀測一次,以檢驗治理工程的效果和監(jiān)測滑坡的穩(wěn)定性。
滑坡治理施工后的監(jiān)測曲線結(jié)果表明:滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。 圖6 為滑坡主軸斷面上典型監(jiān)測孔深孔曲線。
圖6 滑坡加固治理后深孔位移曲線
本研究結(jié)合該滑坡的水文地質(zhì)、 工程地質(zhì)條件,詳細描述了滑坡的緣由,根據(jù)滑坡的巖土體特性、變形要素及破壞特征,定性評估了滑坡的穩(wěn)定狀態(tài),并進行定量的穩(wěn)定性計算,根據(jù)滑坡的實際情況提出了邊坡卸載整修、邊坡防護加固、邊坡排水治理的綜合工程治理措施。 該邊坡經(jīng)治理后,經(jīng)監(jiān)測及外觀巡查,目前狀況穩(wěn)定,取得了預(yù)期效果,為今后此類富水滑坡的治理提供了很好的借鑒。