朱經(jīng)亮， 許 波， 張偉剛

(1.華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014； 2.蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014)

1 工程概況

G8012彌勒至楚雄高速公路彌勒至玉溪段SJ-2標(biāo)段是《國(guó)家高速公路網(wǎng)(2013—2030年)》中廣昆高速聯(lián)絡(luò)線(編號(hào)G8012)彌勒至楚雄高速公路的重要組成部分，同時(shí)也是云南省滇中城市大外環(huán)的重要組成部分[1]。本項(xiàng)目采用雙向六車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基寬33.5 m。路線全長(zhǎng)39.506 km(長(zhǎng)鏈為24.877 m)。

新哨互通位于新哨鎮(zhèn)習(xí)崗哨村北側(cè)，設(shè)置于本項(xiàng)目起點(diǎn)處，被交路為廣昆高速，交叉樁號(hào)為K1+277.277，為十字形樞紐式立體交叉，主線上跨廣昆高速。新哨樞紐主要為實(shí)現(xiàn)廣昆高速及新哨連接線間路網(wǎng)交通量轉(zhuǎn)換而設(shè)置的，占地面積為635.48畝。

H匝道HK0+375～HK0+500段挖方邊坡已完成施工，邊坡開(kāi)挖約16 m；J匝道JK0+410～JK0+540段挖方邊坡局部已開(kāi)挖2～4 m[2]。

JK0+400～JK0+550 段下穿匝道橋，橋梁樁基已施工完畢，在開(kāi)挖承臺(tái)基坑后清理表面土層時(shí)，該段右側(cè)山體發(fā)生坍塌下滑，如圖1所示。

圖1 滑坡平面圖

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

滑坡所處山體斜坡多開(kāi)墾為農(nóng)田，地面高程 1 410～1 440 m，相對(duì)高差約 30 m，自然坡度12～18°。工程施工前原始邊坡較緩，無(wú)地裂縫，總體呈穩(wěn)定狀態(tài)。

山頂設(shè)置一高壓線塔，現(xiàn)狀基礎(chǔ)穩(wěn)定。無(wú)其他重要設(shè)施。

2.2 氣象

項(xiàng)目區(qū)總體氣候溫和、雨量充沛。年平均氣溫15.7～19.2 ℃，月最高氣溫為6月份達(dá)33.9 ℃，月最低氣溫為1月份達(dá)-2.5 ℃。年平均降水量為795～1 689 mm，年平均蒸發(fā)量為1 012～1 846 mm，年平均相對(duì)濕度為78%～83%，月最大降水量為204.2～308.2 mm，一般發(fā)生在7月份或8月份，月最小降雨量為10.9～18.1 mm，一般為1月份或2月份。

2.3 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地震

(1) 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造：場(chǎng)區(qū)內(nèi)斷裂不發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)有全新世活動(dòng)性斷裂帶通過(guò)，巖層呈單斜構(gòu)造。

(2) 地震：根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)[3]，場(chǎng)區(qū)地處云南省彌勒新哨鎮(zhèn)，Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地地震動(dòng)峰值加速度值為0.15 g，地震動(dòng)反映普特征周期0.45 s，抗震設(shè)防烈度為7度。

2.4 地層巖性

彌勒地區(qū)分布較廣泛較厚層高嶺土，為云南典型高嶺土分布區(qū)之一，但多未達(dá)到開(kāi)采規(guī)模。同時(shí)，場(chǎng)區(qū)分布淺薄層紅黏土。均具有不同程度的膨脹性。

①粉質(zhì)黏土：褐紅色、灰黃色，可塑，稍濕，切面較粗糙，局部含有砂巖、白云巖風(fēng)化碎屑，分布于斜坡表面，局部表層開(kāi)墾為農(nóng)田，厚0～3.6 m，具弱～中等膨脹性。承載力特征值為140 kPa。

②黏土：灰色、灰藍(lán)色，硬塑，稍濕，切面光滑，韌性較好，厚2.1～10.4 m， 具弱～中等膨脹性。承載力特征值為180 kPa。

③煤層：黑色,中密，稍濕，手摸污手，局部見(jiàn)有機(jī)質(zhì)、植物碎屑，厚2.6～9.0 m，承載力特征值為200 kPa。

④粉質(zhì)黏土：灰色，稍濕，硬塑，切面較粗糙，韌性較好，厚2.5～5.0 m，具弱～中等膨脹性，承載力特征值為230 kPa。

⑤砂質(zhì)土：灰色、灰綠色，中密，稍濕，細(xì)砂結(jié)構(gòu)，厚度大于5 m，承載力特征值為300 kPa。

⑥砂礫土：灰色、褐灰色，密實(shí)，稍濕，礫砂結(jié)構(gòu)，承載力特征值為320 kPa。

2.5 水文地質(zhì)條件

2.5.1 地表水

場(chǎng)區(qū)地表水不發(fā)育，以地表面狀流水及季節(jié)性沖溝流水為主，未見(jiàn)有常年性地表水體。

2.5.2 地下水

場(chǎng)地地下水主要為第四系地層孔隙潛水，含水量較豐富。根據(jù)鉆探揭示，坡體中上部水位埋深為6.7～11.3 m，下部及1-1′斷面附近水位埋深變淺，為0～5.2 m。調(diào)查期間，滑坡體區(qū)域局部沿1-1′斷面附近有地下水滲出。

3 滑坡變形特征及成因分析

3.1 滑坡特征

該滑坡地貌特征較為明顯，平面上滑坡體呈扁平的扇形，周界清晰，橫向平均寬約130 m，軸向長(zhǎng)約70 m?；麦w厚6～8 m，總體積約6.86×104m3，滑動(dòng)方向約343°。前緣伸入H、J匝道挖方路基，后緣與周?chē)逼缕露茸兌福篌w呈圈椅狀?；虑熬壥苁┕ら_(kāi)挖影響，H匝道左側(cè)、J匝道右側(cè)邊坡局部見(jiàn)坍塌現(xiàn)象，未見(jiàn)地表隆起，既有橋梁樁基經(jīng)檢測(cè)未破損。滑坡體中后緣局部尚殘留滑坡臺(tái)地。

滑坡體上為耕地，因工程需要已完成征地，現(xiàn)有邊坡植被不發(fā)育，自然坡面12°～18°。

滑坡體物質(zhì)為粉質(zhì)黏土、黏土及煤層。

3.2 滑坡結(jié)構(gòu)

3.2.1 滑體結(jié)構(gòu)

滑體主要由褐紅、灰黃色可塑狀粉質(zhì)黏土(含角礫)、灰色、灰藍(lán)色硬塑狀黏土及中密狀煤層構(gòu)成。滑坡體前緣J匝道路基段開(kāi)挖探坑深度約為4 m，含孔隙水較明顯?；轮胁康囟位麦w粉質(zhì)黏土呈稍濕～濕狀?；麦w在后緣相對(duì)較薄，局部有滲水現(xiàn)象。主滑體大致位于HK0+375～HK0+500 段左側(cè)及JK0+430～JK0+540段右側(cè)山坡。

3.2.2 滑動(dòng)帶(面)特征

據(jù)野外調(diào)查、鉆孔資料和地下水出露位置觀察分析，滑動(dòng)帶(面)主要分布在①層與②、③層分界面附近的粉質(zhì)黏土和黏土、煤層交界處。滑動(dòng)帶巖土為黏土、粉質(zhì)黏土及煤層，厚度在0.05～0.15 m。滑面形態(tài)主要受土層分界面的控制，傾角一般為15°～25°，后緣稍陡約達(dá)30°。大部分地段滑動(dòng)帶土不甚明顯，但滑體底部局部見(jiàn)鏡面或擦痕。

圖2 滑坡主軸地質(zhì)剖面圖

3.2.3 滑床結(jié)構(gòu)

3.3 滑坡成因分析

其成因分析如下：

3.3.1 內(nèi)因

場(chǎng)區(qū)上部分布厚層膨脹性土，即①層紅黏土及②層高嶺土，其中：①層紅黏土為粉質(zhì)黏土，褐紅色、灰黃色，可塑，其自由膨脹率為19%～70%，平均44.4%，具弱～中等膨脹性，膨脹率力13～53 kPa，平均23.6 kPa；②、④層高嶺土為黏土，灰色、灰藍(lán)色，硬塑，其自由膨脹率為26%～82%，平均53.9%，具弱～中等膨脹性，膨脹率力16～67 kPa，平均46.1 kPa。②、④層膨脹土體內(nèi)間夾煤層，可見(jiàn)樹(shù)木較大枝干未完全碳化，紋路稍清晰，該層原始狀態(tài)中密，開(kāi)挖失水后呈松散狀，偶有自燃現(xiàn)象。

場(chǎng)區(qū)上部土層總體具遇水快速崩解軟化膨脹、失水易開(kāi)裂的特點(diǎn)，不利于邊坡的穩(wěn)定性。同時(shí)滑坡前緣附近地下水位埋深不大，土體受地下水影響，強(qiáng)度降低，為坡體滑動(dòng)提供了條件。

3.3.2 外因

該滑坡形成外因主要為氣象水文及人為因素。

首先，滑坡前緣工程開(kāi)挖，形成臨空面，造成地下水位下降，膨脹土收縮開(kāi)裂。其次，在降雨過(guò)程中，雨水沿坡面及開(kāi)裂面下滲，使膨脹土吸水膨脹的同時(shí)，軟化了膨脹土，在上部土層形成一飽水體，在靜水壓力、動(dòng)水壓力及自身重力的作用下，導(dǎo)致坡腳失穩(wěn)產(chǎn)生滑塌。如此往復(fù)失水、飽水，不斷牽引中后部土體沿相對(duì)軟弱面向斜坡低地滑動(dòng)，最終形成滑坡體。

3.4 滑坡類(lèi)型及規(guī)模

按《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG/T 3334—2018)中對(duì)滑坡的劃分規(guī)定[4]，該滑坡體是由于工程開(kāi)挖造成坡腳失穩(wěn)后牽引后部土體產(chǎn)生的，屬牽引式滑坡；總體積約6.86×104m3，屬中型滑坡；滑坡面埋深為6～8 m，屬中層滑坡；土體具弱～中等膨脹性，屬膨脹土滑坡。

綜上所述，該滑坡屬牽引式中型中層膨脹土滑坡。

4 穩(wěn)定性分析

4.1 工況及計(jì)算方法選擇

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2015)[5]，分別從天然、暴雨或持續(xù)降雨、地震等3個(gè)工況對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算方法選擇不平衡推力法。

4.2 參數(shù)選取

由于該滑坡為工程滑坡，滑體多為粉質(zhì)黏土、黏土，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查情況，滑坡參數(shù)反算時(shí)選取現(xiàn)狀穩(wěn)定系數(shù)K=1.15進(jìn)行反算。本次滑坡穩(wěn)定性分析所選取的滑帶土力學(xué)參數(shù)主要通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)成果、滑坡反算及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)來(lái)綜合取值。滑帶土力學(xué)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 滑帶土力學(xué)參數(shù)選取表

4.3 滑坡穩(wěn)定性驗(yàn)算

依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2015)，選擇不平衡推力法(傳遞系數(shù))，分別在天然(工況Ⅰ)、暴雨或持續(xù)降雨(工況Ⅱ)、地震(工況Ⅲ)下，進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。選擇滑坡主軸斷面 2-2′進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，其計(jì)算斷面示意圖如圖3所示。

圖3 2-2′穩(wěn)定性驗(yàn)算斷面

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2015)，計(jì)算公式為：

Εi=Qisinαi-Qicosαitanφi-cLi+Εi-1ψi-1

ψi-1=cos(αi-1-αi)-tanφisin(αi-1-αi)

式中：Qi為 第i土條重力；αi、αi-1為第i、i-1土條底滑動(dòng)面的傾角；Εi-1為第i-1土條傳遞給第i土條的下滑力；Li為第i滑塊滑面長(zhǎng)度；ψi-1為傳遞系數(shù)。

根據(jù)上述公式，滑坡穩(wěn)定性分析參數(shù)詳見(jiàn)表2、表3，剩余下滑力計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表4。

表2 穩(wěn)定性分析參數(shù)選取表

表4 剩余下滑力計(jì)算結(jié)果表(考慮膨脹力)

4.4 穩(wěn)定性分析

通過(guò)滑坡穩(wěn)定性驗(yàn)算，本區(qū)邊坡在開(kāi)挖之后，天然、暴雨及地震工況下都處于不穩(wěn)定狀態(tài)。橋墩基礎(chǔ)及路基開(kāi)挖使坡體前緣臨空，在邊坡土體反復(fù)失水、飽水情況下易發(fā)生滑動(dòng)破壞。

橋梁與路基從滑坡前緣通過(guò)，受滑坡影響較嚴(yán)重，應(yīng)采取必要的防護(hù)處置措施。[6]

5 滑坡治理設(shè)計(jì)

該段為路塹邊坡，原地面地質(zhì)情況較差，開(kāi)挖后出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。根據(jù)地調(diào)及勘察成果，滑坡前緣無(wú)隆起。因J匝道還需進(jìn)一步下挖至④層，推測(cè)的滑動(dòng)面位于④層及以上土體中，從滑坡后緣至前緣擬開(kāi)挖邊坡坡腳，總體呈圓弧狀。

為加強(qiáng)路基邊坡穩(wěn)定及保護(hù)橋梁樁基及既有高壓線塔基安全，應(yīng)對(duì)該兩處邊坡進(jìn)行支擋加固及防護(hù)處理[7]。根據(jù)剩余下滑力大小對(duì)抗滑樁結(jié)構(gòu)尺寸等進(jìn)行驗(yàn)算，采用抗滑樁進(jìn)行支擋，采用如下措施：

(1) 在山頂高壓線塔基在滑坡方向設(shè)置一排3根橫向鋼管樁進(jìn)行防護(hù)，防止滑坡規(guī)模擴(kuò)大對(duì)塔基造成影響。

(2) HK0+375～HK0+500 段左側(cè)長(zhǎng)約125 m，JK0+420～JK0+530右側(cè)長(zhǎng)約110 m，清除現(xiàn)場(chǎng)已滑坡體[8]。放緩邊坡，削坡減載：路塹第一級(jí)邊坡高6 m，坡率為1∶2，平臺(tái)寬度為6 m，第二級(jí)邊坡坡率為1∶2。

(3) 在第一級(jí)邊坡平臺(tái)處設(shè)置一排抗滑樁，樁體采用C30混凝土澆筑，樁身截面為矩形，截面尺寸為1.5 m×2.0 m，樁間距為5 m，樁底進(jìn)入滑動(dòng)面以下1.5倍滑動(dòng)面深度。沿JK0+420～JK0+530段布設(shè)23根抗滑樁。

(4) HK0+375～HK0+500段除了要對(duì)邊坡進(jìn)行抗滑防護(hù)外，還需保護(hù)跨線橋橋臺(tái)，故往J匝道方向延伸布設(shè)2根，共需布設(shè)26根抗滑樁。其標(biāo)準(zhǔn)同J匝道布設(shè)。

(5) 坡面采用現(xiàn)澆混凝土拱形格+支撐滲溝進(jìn)行防護(hù)。坡頂至截水溝外邊緣范圍內(nèi)，先開(kāi)挖表土30 cm，然后鋪設(shè)一層防水土工布，最后將30 cm表土回填，同時(shí)對(duì)整個(gè)滑坡范圍內(nèi)產(chǎn)生的地表裂縫采用水泥漿進(jìn)行封填，以減少雨水下滲。

(6) 對(duì)抗滑樁、滑坡體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(7) 對(duì)同一山體臨近H匝道既有未失穩(wěn)路塹邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

6 結(jié) 論

(1) 彌玉高速新哨互通H匝道HK0+375～HK0+500 段左側(cè)、J匝道JK0+420～JK0+530右側(cè)邊坡產(chǎn)生滑塌主要因素是場(chǎng)地分布厚層高嶺土，其遇水膨脹、失水開(kāi)裂的特性，使坡腳開(kāi)挖產(chǎn)生臨空面后很容易造成滑塌，且滑塌范圍隨上部土層往復(fù)失水、飽水而不斷牽引擴(kuò)大。

(2) 結(jié)合邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算，推測(cè)滑動(dòng)面，并通過(guò)合理的參數(shù)選取，計(jì)算滑坡體推力，在此基礎(chǔ)上選用合適的處理措施，可有效處理滑坡病害。

(3) 滑坡處置需考慮對(duì)周邊既有建(構(gòu))筑物的影響，如無(wú)法遷改，則在對(duì)滑坡發(fā)展趨勢(shì)預(yù)判的基礎(chǔ)上，設(shè)置必要的防護(hù)措施，以保證其安全。

(4) 經(jīng)處置后的滑坡體及臨近坡體設(shè)置監(jiān)測(cè)措施，可驗(yàn)證滑坡處置效果，同時(shí)可確保后續(xù)施工及運(yùn)營(yíng)的安全。