薛振勇XUE Zhen-yong

（中鐵十七局集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)院，太原 030006）

0 引言

山西省高平到沁水高速公路沿線地質(zhì)復(fù)雜、不良地質(zhì)地段多，其中以風(fēng)化石及土石混雜為主，山體中常隱藏暗流，有時(shí)含有夾層，在高速公路路塹高邊坡施工過程中經(jīng)常產(chǎn)生邊坡推移和滑塌，為確保邊坡穩(wěn)定和施工安全，在路塹高邊坡的施工過程中進(jìn)行穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)觀測(cè)是保證工程安全的重要措施之一。

1 背景

高沁高速公路K27+020～K27+270 段路塹邊坡最大挖深55.5m，巖性為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，巖層產(chǎn)狀為260°∠12°，路線走向?yàn)?23°。經(jīng)判定巖性走向與線路走向間夾角為53°，為非順層路塹。經(jīng)地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭示，該段路基地層主要為二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）泥質(zhì)砂巖、砂巖等，深度0～2mm 主要為泥質(zhì)砂巖，深度超過2～20m 主要為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，出露基巖多為砂巖，風(fēng)化嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)松散，局部已成半巖半土狀，遇水極易軟化導(dǎo)致強(qiáng)度降低，易發(fā)生滑坡、滑塌和崩塌等地質(zhì)病害。

2 邊坡支護(hù)方案的確立

路塹邊坡最大挖深55.5m，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，共設(shè)7 級(jí)邊坡，選用錨索+框格梁的方案進(jìn)行邊坡防護(hù)。

自下而上，第1 級(jí)邊坡設(shè)置M10 水泥砂漿砌片石路塹墻支擋，第2～6 級(jí)邊坡防護(hù)形式為錨索+C30 鋼筋混凝土格梁+M7.5 水泥砂漿砌片石護(hù)坡防護(hù)，第7 級(jí)邊坡防護(hù)形式為漿砌片石護(hù)坡。邊坡坡率自下而上，第1 級(jí)坡率為1:0.25，第2～4 級(jí)坡率為1：1，第5～7 級(jí)坡率為1：1.25。除第4 級(jí)坡頂平臺(tái)寬度為4m 外，其余平臺(tái)寬度為2m。（圖1）

圖1 路塹高邊坡斷面圖

3 觀測(cè)方案及邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 原觀測(cè)方案

原觀測(cè)方案：路塹高邊坡坡頂截水溝處，觀測(cè)點(diǎn)間距40m；開挖后的每級(jí)邊坡平臺(tái)上，觀測(cè)點(diǎn)間距40m，其中1級(jí)設(shè)置在擋土墻上，其余設(shè)置在框格梁上。

施工過程中發(fā)生了坡體開裂和局部滑坡現(xiàn)象，通過研究分析，在邊坡開裂處增加了觀測(cè)點(diǎn)。

3.2 邊坡穩(wěn)定性分析

邊坡穩(wěn)定性的一般理解是邊坡中的滑動(dòng)體沿滑面破壞，即抗滑力與滑動(dòng)力之比，當(dāng)比值等于1 為極限平衡狀，是一種巖體破壞的穩(wěn)定性概念。

該段落現(xiàn)狀邊坡自上而下開挖至第4 級(jí)和第3 級(jí)，坡面出現(xiàn)滲水層，坡頂出現(xiàn)多處裂縫，第3～4 級(jí)邊坡出現(xiàn)2處軟弱層裂縫且裂縫出現(xiàn)剪出口，第3 級(jí)坡裂縫有水流出。取最不利路基橫斷面K27+140 處進(jìn)行分析，由于滑面1 和滑面2 已形成，滑動(dòng)面3（搜索滑動(dòng)面）受滑動(dòng)面1 和2 的牽引，也形成潛在滑動(dòng)面?；瑒?dòng)面1 從坡頂延伸至三級(jí)邊坡，滑動(dòng)面2 從坡頂延伸至二級(jí)邊坡，滑動(dòng)面1 從坡頂延伸至坡底。（圖2）

圖2 邊坡滑面位置斷面圖

現(xiàn)依據(jù)不同滑動(dòng)面的不同工況計(jì)算剩余下滑力，判定邊坡是否穩(wěn)定，以確定是否調(diào)整設(shè)計(jì)方案，并確定觀測(cè)方案。

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015），可采用“簡(jiǎn)化Bishop 法”“不平衡推力法”和“平面滑動(dòng)面解析法”進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析,根據(jù)《公路工程抗震規(guī)范》（JTG B02-2013）可采用“靜力法”進(jìn)行抗震穩(wěn)定性驗(yàn)算。

其中平面滑動(dòng)面解析法計(jì)算公式：

K=F/T=（Gcosα*tanφ+CL）/Gsinα

K 安全系數(shù)，F(xiàn) 抗滑力，T 下滑力，G 滑動(dòng)體的重力，α滑動(dòng)面的傾角，φ 內(nèi)摩擦角，C 滑動(dòng)面上的粘結(jié)力，L 滑動(dòng)面的長(zhǎng)度。

各滑面及工況計(jì)算如表1。

由表1 可以看出，在已施工五、六級(jí)錨索情況下，滑面1 自然工況和暴雨工況不穩(wěn)定，滑面2 和3 各工況均不穩(wěn)定，需要調(diào)整設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)邊坡不穩(wěn)定情況設(shè)置邊坡動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)。

表1 各滑面及工況穩(wěn)定性計(jì)算表

3.3 調(diào)整觀測(cè)方案

路塹高邊坡出現(xiàn)開裂，其中三級(jí)和四級(jí)邊坡滲水軟弱夾層處變形最大，滲水滑坡面處巖層產(chǎn)狀為320°∠22°，三級(jí)和四級(jí)滑坡面已貫穿，滲水位已降到三級(jí)底，因此需要調(diào)整觀測(cè)方案，在相應(yīng)位置加密動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)。

3.3.1 加密動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)

①通過現(xiàn)狀邊坡調(diào)查和分析，加密的動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)主要布置在邊坡開裂處。

①滑面1 與坡頂相交的坡頂裂縫處；

②滑面1 與3 級(jí)坡相交的坡面裂縫處；

③3 級(jí)和4 級(jí)的黃色、白色夾層處；

④其它實(shí)際產(chǎn)生的邊坡裂縫處。

3.3.2 觀測(cè)樁埋法

路塹高邊坡觀測(cè)標(biāo)設(shè)在每級(jí)平臺(tái)上，間距40m，已出現(xiàn)滑坡、開裂等情況相應(yīng)加密觀測(cè)標(biāo)，設(shè)有擋土墻、護(hù)面墻或錨固框架的坡面，平臺(tái)觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在墻或框架上。

土質(zhì)邊坡段深埋砼做觀測(cè)樁，石質(zhì)邊坡段可在穩(wěn)固巖面上做20cm 見方的標(biāo)石（埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)）設(shè)有擋土墻等加固措施者，應(yīng)在其頂面埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)用不小于Φ16的鋼筋，頂端磨成半球形，中間刻十字。

根據(jù)滑坡裂縫設(shè)置相對(duì)裂縫觀測(cè)點(diǎn)和絕對(duì)裂縫觀測(cè)點(diǎn)：①在三級(jí)和四級(jí)邊坡滑坡面（最大變形面）設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)密集，三級(jí)邊坡裂縫和四級(jí)邊坡裂縫滑坡面從下往上各設(shè)三個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，底部觀測(cè)點(diǎn)、中部觀測(cè)點(diǎn)、上部觀測(cè)點(diǎn)。②其余每級(jí)坡頂設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，在每級(jí)邊坡結(jié)構(gòu)裂縫處設(shè)置裂縫相對(duì)觀測(cè)點(diǎn)，坡頂截水溝處設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，坡頂裂縫處設(shè)置裂縫相對(duì)觀測(cè)點(diǎn)。③裂縫及觀測(cè)布置點(diǎn)平面圖見圖3。

圖3 裂縫及觀測(cè)布置點(diǎn)平面圖

3.3.3 動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)記錄方式

①表格法。將每日記錄用專用記錄簿記錄下來制成表格如表2。

表2 各觀測(cè)點(diǎn)每日裂縫寬度變化觀測(cè)表

②折線圖法。將數(shù)據(jù)用折線圖方式記錄如圖4。

圖4 觀測(cè)數(shù)據(jù)折線圖

4 雨后滑坡問題的出現(xiàn)及處置措施

4.1 雨后滑坡問題的出現(xiàn)

該段高邊坡工程施工至3 級(jí)邊坡的工期為3～6 月，剩余工程避開雨季后施工，施工至5 月末路塹5 級(jí)邊坡頂截水溝開始出現(xiàn)裂縫，經(jīng)一段時(shí)間沉降觀測(cè)，未發(fā)現(xiàn)較大沉降，且各沉降觀測(cè)點(diǎn)趨于穩(wěn)定。6 月20～24 日項(xiàng)目完成了5級(jí)錨索+格梁邊坡防護(hù)，6 月25～26 日項(xiàng)目繼續(xù)開挖4 級(jí)邊坡并開始3 級(jí)邊坡開挖，截至6 月27 日的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，各觀測(cè)點(diǎn)均未發(fā)生較大沉降。但之后6 月28 日和6 月29 日連續(xù)2 日強(qiáng)降雨，導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)新裂縫，經(jīng)觀測(cè)自6 月29 日發(fā)現(xiàn)邊坡開裂以來，6 月30 日開裂達(dá)到頂峰，裂縫最大每天增加30mm，4 天后邊坡趨于穩(wěn)定，邊坡最大變形量每日穩(wěn)定在1～2mm，邊坡自開始卸載至卸載完工后，8 天后后邊坡基本停止變形。

由于路塹3 級(jí)和4 級(jí)邊坡坡體開裂失穩(wěn)，引發(fā)了次生滑坡，滑坡體小里程方向側(cè)次生滑坡緣逐步發(fā)育形成，大里程側(cè)緣因坡腳有部分未開挖的土體做支撐面次生滑坡發(fā)育不明顯。

4.2 處置措施

由于項(xiàng)目對(duì)邊坡穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)觀測(cè)和處理的及時(shí)，滑坡體未造成重大損失，本項(xiàng)目采取了如下處理措施：①對(duì)該段落開挖出的坡腳進(jìn)行填土反壓；②對(duì)七級(jí)邊坡進(jìn)行開挖卸載，減輕滑坡體負(fù)荷；③用水泥砂漿封堵坡面及坡頂?shù)牧芽p，防止雨水流入；④完善排水系統(tǒng)；⑤清理坡面上的松散土體，用漿砌片石修補(bǔ)恢復(fù)因滑坡?lián)p壞的坡面；⑥修改設(shè)計(jì)方案：將擋土墻+錨索調(diào)整為抗滑樁+錨索，并修改邊坡坡率和錨索長(zhǎng)度。

5 處理后效果觀測(cè)

經(jīng)過處理后最大變形量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求（本項(xiàng)目小于2mm/天），位移速率成收斂趨勢(shì)，坡面、裂縫趨于穩(wěn)定。

6 結(jié)語

本項(xiàng)目在路塹高邊坡已失穩(wěn)產(chǎn)生滑動(dòng)面的情況下，通過現(xiàn)場(chǎng)勘察和動(dòng)態(tài)觀測(cè)分析處理，及時(shí)采取了有效的處理措施，使高邊坡趨于穩(wěn)定，治理效果顯著。①加強(qiáng)動(dòng)態(tài)管理，遇到突發(fā)事件時(shí)，根據(jù)動(dòng)態(tài)觀測(cè)和分析反饋的信息，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保邊坡安全。②邊坡穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)觀測(cè)頻率和標(biāo)準(zhǔn)：動(dòng)態(tài)觀測(cè)的頻率取決于變形的大小，除根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)外，還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)頻率，本項(xiàng)目施工過程中邊坡穩(wěn)定時(shí)觀測(cè)頻率為1次/天；出現(xiàn)裂縫、沉降量突變等不利因素時(shí)觀測(cè)頻率調(diào)整為2～3 次/天；施工完畢后觀測(cè)頻率為每周2 次。邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要有最大位移速率小于設(shè)計(jì)和規(guī)范要求（本項(xiàng)目＜2mm/天），位移速率成收斂趨勢(shì)，坡面、裂縫趨于穩(wěn)定。③路塹邊坡失穩(wěn)后可采取措施：對(duì)邊坡坡腳進(jìn)行填土反壓，將邊坡頂層開挖卸載，對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理，完善排水系統(tǒng)，修改設(shè)計(jì)方案，用漿砌片石修補(bǔ)恢復(fù)因滑坡?lián)p壞的坡面等措施。