劉 斌

(陜西省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司,陜西 西安 710075)

1 引 言

滑坡危害嚴(yán)重,治理費(fèi)用昂貴,一條路線要想避開所有的滑坡是不可能的,有時(shí)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上也是不合理的[1]。高速公路在選線過程中應(yīng)充分重視地質(zhì)勘查,地質(zhì)配合選線盡量避開滑坡體。但對(duì)于山嶺地區(qū)的高速公路,部分路段由于不良地質(zhì)較多,走廊帶選擇較為局限,在路線選線時(shí),只能按“抓大放小”的原則,盡量避開大型和巨型滑坡。對(duì)于小型和中型滑坡按一次根治不留后患、綜合治理的原則,動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)施工相結(jié)合,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

目前已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)公路滑坡進(jìn)行了探討。孫平[2]以洛嵩高速公路某處滑坡為例,提出了以抗滑樁為主的支護(hù)措施和局部位置結(jié)合框架錨索綜合治理方案,并詳細(xì)論述了滑坡治理施工關(guān)鍵環(huán)節(jié);王偉力[3]以江羅高速某處滑坡為例,對(duì)該處滑坡成因分析,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件,對(duì)該處滑坡提出了針對(duì)性的治理措施;溫祥虎等[4]以浸水埡公路為例,采用試驗(yàn)、反算和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法,提出了抗滑樁配合錨索抗滑樁共同作用治理該處滑坡;鄒春雷等[5]以四川北部某處滑坡為例,利用傳導(dǎo)系數(shù)法計(jì)算出坡體的穩(wěn)定性系數(shù),并進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià);王玉平等[6]在宜賓市某鎮(zhèn)邊坡滑坡體在不同工況下穩(wěn)定性計(jì)算基礎(chǔ)上,通過合理選擇治理措施,滿足了滑坡治理的要求。

通過對(duì)平鎮(zhèn)高速牛頭店立交DK0+170～DK0+480段右側(cè)滑坡范圍內(nèi)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等方面的勘查,對(duì)滑坡成因進(jìn)行分析[7],并對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行定性及定量分析,最終確定治理措施,驗(yàn)證該滑坡治理方案的可行性。

2 滑坡工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

該滑坡區(qū)屬鎮(zhèn)坪縣南江河河流階地地貌,位于牛頭店立交D匝道DK0+170～DK0+480段右側(cè),高程介于675～740 m之間,相對(duì)高差約70 m。地形前緩后陡,坡度約10°～35°?；聟^(qū)整體地形呈圈椅狀,二、三級(jí)邊坡滑塌、變形嚴(yán)重,后緣多處出現(xiàn)張拉裂縫,裂縫寬度5～10 cm。

2.2 地層巖性

勘察區(qū)地層巖性主要由第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖洪積層(Q4pl、Q3al+pl)和寒武系八仙群(∈3)板巖組成。該滑坡區(qū)的地層由新至老如下。

2-12(Q4del、Q4dl)粉質(zhì)黏土:為滑坡體主要組成物質(zhì),褐黃色-深灰色,土質(zhì)不均勻,含少量碎塊石,成份以黏粒為主,可塑-硬塑狀,含黑色斑點(diǎn),底部土體顏色較深;巖芯斷面可見縮頸、擠揉現(xiàn)象;坡面土體經(jīng)試驗(yàn)得,自由膨脹系數(shù)為20%～38%,塑性指數(shù)Ip=15～18,為弱膨脹土。

4-62碎石土(Q4pl):雜色,磨圓度差,多為棱角狀,含量約65%,母巖主要成分為板巖,混雜有少量的粉質(zhì)黏土,潮濕,中密,層厚6～9 m。

5-13粉質(zhì)黏土(Q3al+pl):棕褐色,土質(zhì)不均勻,結(jié)構(gòu)較密實(shí),主要由黏粒組成,混雜有較多的角礫及碎石,孔隙不發(fā)育,稍濕,硬塑狀態(tài)。

5-73漂石土(Q3al+pl):雜色,一般巖心柱長(zhǎng)20～25 cm,含量約65%,母巖主要成分為板巖、輝綠巖,砂質(zhì)及粉質(zhì)黏土充填,潮濕,密實(shí)。

9-12強(qiáng)風(fēng)化板巖(∈3):青灰色,主要成分為黏土礦物,板狀構(gòu)造,細(xì)粒結(jié)構(gòu),節(jié)理裂隙發(fā)育,巖芯呈短柱狀及碎塊狀,敲擊聲啞,層厚8～15 m。

9-13中風(fēng)化板巖(∈3):青灰-灰白色,主要成分為黏土礦物,板狀構(gòu)造,細(xì)粒結(jié)構(gòu),節(jié)理裂隙發(fā)育,呈短柱狀,15～45 cm,敲擊震手。

2.3 地下水

該滑坡區(qū)地勢(shì)較陡,水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。地下水為孔隙潛水,地下水埋深5～10 m,滑坡區(qū)坡腳在勘察時(shí)可見有水滲出。詳勘資料附近地方所采集水樣的水質(zhì)檢測(cè)分析試驗(yàn)結(jié)果顯示,地下水對(duì)鋼筋、混凝土具微腐蝕性。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,項(xiàng)目區(qū)屬于華南板塊,跨越了南秦嶺陸緣(造山帶)和揚(yáng)子地塊兩個(gè)主要單元,屬秦祁昆中央造山帶范疇。項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)構(gòu)造是秦嶺造山帶、揚(yáng)子地塊長(zhǎng)期相互作用的結(jié)果。其構(gòu)造單元可分為平利復(fù)背斜、高灘—兵房街褶皺束、司上—雞心嶺斷褶束,或紫陽—平利滑脫逆沖推覆帶、高灘—兵房街滑脫逆沖推覆帶、大巴山弧形前鋒沖斷褶帶。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)[8]和《陜西省一般建筑工程地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》,本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40 s,相當(dāng)于地震基本烈度VI度區(qū)。

3 滑坡工程地質(zhì)特征

3.1 滑坡概述

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及鉆(挖)探資料,該滑坡位于牛頭店立交D匝道DK0+170～DK0+480右側(cè),平面呈圈椅狀,滑坡后緣較明顯,滑向與路線近垂直,滑坡體長(zhǎng)約120 m,寬200 m,滑體厚度3.5～20 m,滑坡體積約為36×104m3,滑體物質(zhì)以含碎石粉質(zhì)黏土為主,為大型土質(zhì)老滑坡?；潞缶壙梢娂s5～10 cm張拉裂縫,且產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái),錯(cuò)臺(tái)高度10～15 cm。據(jù)鉆孔揭露,滑面揭露厚度約3～18 m。

3.2 滑坡周界分析

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及鉆(挖)探資料分析認(rèn)為該滑坡為老滑坡,滑坡后緣較明顯,可見明顯裂縫和凹槽。從地形圖分析,在滑坡的兩側(cè)邊界,均有溝谷出現(xiàn),在滑坡的右邊界,溝谷明顯,且在右側(cè)邊界約15 m進(jìn)行人工挖探約1.9 m見基巖,因此右側(cè)邊界劃分合理。在滑坡的前緣,地方路邊進(jìn)行了人工挖探,滑坡剪出口位于地方路下面粉質(zhì)黏土和漂石層面上。

3.3 滑體特征

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪和鉆探,滑體物質(zhì)主要為含碎石粉質(zhì)黏土,淺黃色,可塑-硬塑狀,含少量碎、塊石,土質(zhì)雜亂,滑體厚度3.5～17 m。

滑帶土均為粉質(zhì)黏土,深灰色,一般呈可塑-軟塑狀態(tài),探井揭露滑面可見明顯擦痕?；矌r性為寒武系板巖和第四系上更新統(tǒng)沖洪積漂卵石層,滑坡土體含水率較高,常見坡面有地下水滲出,坡面多發(fā)生滑溜現(xiàn)象。

4 滑坡成因分析

根據(jù)野外調(diào)查和鉆(挖)探資料分析,該滑坡為老滑坡,為高階地失穩(wěn)形成的牽引式滑坡。老滑坡形成的主要原因?yàn)槟辖釉谄淝熬壊粩嗟那治g,形成一定的臨空面,在暴雨等不利條件下,高階地上部土層失穩(wěn)形成。老滑坡目前整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。但由于邊坡施工開挖,在滑坡中前部形成較高臨空面,在暴雨等不利工況下,土體自重增大,抗剪強(qiáng)度降低,土體沿土石交界面下滑,引起邊坡局部滑塌?；略陂_挖工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

5 滑坡穩(wěn)定分析和評(píng)價(jià)

5.1 滑坡穩(wěn)定性定性分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,老滑坡前緣地方水泥路未出現(xiàn)開裂、變形,前緣土體也未發(fā)生開裂、擠出等現(xiàn)象,因此老滑坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。但由于邊坡施工開挖,在滑坡中前部形成較高臨空面,在滑坡后緣產(chǎn)生了多處張拉裂縫,二、三級(jí)邊坡防護(hù)工程已全部滑塌變形,定性分析滑坡在開挖工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

5.2 滑坡穩(wěn)定性定量分析

本次勘察沿滑坡主滑面方向共布設(shè)2條剖面。穩(wěn)定性計(jì)算模型采用傳遞系數(shù)法[9],取單位寬度的主滑方向斷面,對(duì)滑坡體進(jìn)行分條,假定每一分塊為一剛體,即不考慮塊體內(nèi)部的變形與應(yīng)力,建立塊體間平衡方程。其計(jì)算分天然狀況、滑體飽水狀況兩種狀態(tài),分別驗(yàn)算滑面穩(wěn)定系數(shù),計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 滑坡穩(wěn)定性及剩余下滑力計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算,DK0+170～DK0+480段老滑坡在天然、暴雨?duì)顟B(tài)下穩(wěn)定系數(shù)為1.101～1.18處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。在開挖+天然狀態(tài)下,穩(wěn)定系數(shù)為1.062～1.094,安全系數(shù)1.25時(shí),剩余推力770～904 kN/m;開挖+暴雨?duì)顟B(tài)下,穩(wěn)定系數(shù)1.019～1.046,安全系數(shù)1.20時(shí),剩余推力786～920 kN/m。建議在一級(jí)平臺(tái)位置設(shè)樁時(shí),按照下滑推力937 kN/m布置設(shè)計(jì)。

6 滑坡治理措施

該處滑坡分為三段分別進(jìn)行支擋及排水工程設(shè)置。

(1)DK0+130～DK0+170段

該段為一級(jí)坡面,受滑坡體影響,其中DK0+130～DK0+145段坡面設(shè)置抗滑擋墻防護(hù),DK0+145～DK0+170段坡面設(shè)置樁基擋墻防護(hù)。

(2)DK0+170～DK0+326滑坡體段

根據(jù)坡體現(xiàn)狀及地勘資料顯示滑坡體走向情況,沿一級(jí)邊坡平臺(tái)內(nèi)側(cè)DK0+170處起設(shè)置抗滑樁,終點(diǎn)至DK0+326處,共設(shè)置27根,樁間距6.0 m,抗滑樁截面尺寸2.4 m×1.8 m,長(zhǎng)度14.0～18.0 m,樁頂外露3～5 m,抗滑樁長(zhǎng)邊沿主滑面方向布設(shè),樁間設(shè)置C20片石混凝土擋土墻。樁頂設(shè)置4 m寬平臺(tái),并采用兩層鐵絲石籠碼砌坡腳,石籠頂部結(jié)合現(xiàn)狀將原二三級(jí)坡面刷坡合并為一級(jí)坡,坡率1∶1～1∶1.5,植草綠化。同時(shí)每隔12 m設(shè)置一道支撐滲溝。

(3)DK0+326～DK0+480段

根據(jù)地勘資料顯示表層為碎石加薄層粉質(zhì)黏土、漂石土,下伏強(qiáng)風(fēng)化板巖,坡體相對(duì)穩(wěn)定。邊坡為三級(jí)挖方邊坡,每級(jí)坡高8 m,平臺(tái)寬度均為3 m;第一級(jí)邊坡坡率為1∶0.75,采用窗孔護(hù)面墻防護(hù),第二、三級(jí)邊坡坡率均為1∶1,采用拱形骨架防護(hù)。在二級(jí)邊坡增設(shè)一排仰斜排水孔,間距6 m,長(zhǎng)度10 m。坡頂設(shè)置截水溝,平臺(tái)及坡面相應(yīng)位置設(shè)置截水溝、急流槽等排水系統(tǒng)。目前,該滑坡已治理完成,經(jīng)過長(zhǎng)期位移觀測(cè),未見明顯變形和位移,滑坡治理后航拍見圖1。

圖1滑坡治理后航拍圖

7 結(jié) 語

邊坡坡體土石交界面易受雨水下滲或地震作用形成軟弱結(jié)構(gòu)面,進(jìn)而成為滑坡體的滑面。對(duì)于此類問題,不僅要考慮穩(wěn)固支擋滑坡體,同時(shí)針對(duì)坡面及坡體內(nèi)的水,通過采取截水溝、支撐滲溝以及仰斜排水孔等措施減少水的誘發(fā)因素[10]。其次,在施工過程中,應(yīng)加強(qiáng)施工觀測(cè),動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)緊隨動(dòng)態(tài)施工,確保施工安全。