董志強(qiáng)

（甘肅省臨夏公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅 臨夏 731100）

0 引言

近年來，隨著我國公路里程的增加，公路災(zāi)害在不斷增加，所造成的損失也越來越大。我國山區(qū)公路較多，地質(zhì)條件復(fù)雜，再加上氣候多變、開挖擾動等因素，容易造成滑坡等災(zāi)害的發(fā)生，給公路的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。如何進(jìn)行災(zāi)害處治是當(dāng)前迫切需要解決的問題。本文從G310線某處水毀滑坡災(zāi)害治理現(xiàn)狀調(diào)查、原理分析、力學(xué)評價(jià)、措施制定、預(yù)防監(jiān)測等方面出發(fā)，對常規(guī)水毀滑坡災(zāi)害治理方式進(jìn)行進(jìn)一步研究，為以后有效治理此類災(zāi)害提供借鑒和參考。

1 災(zāi)害路段概況

發(fā)生災(zāi)害路段位于G310線（原S309線臨夏至大河家二級公路）K1908+931～K1909+176段，后期通行中，坡體產(chǎn)生變形，隨后滑塌，多次滑動后，坡體支離破碎，裂縫、錯臺發(fā)育，滑坡后緣裂縫寬度范圍10～20m，中下部錯臺裂縫一般寬度為30cm；北側(cè)邊界錯臺1～2.0m，多有流泥現(xiàn)象；南側(cè)邊界裂縫發(fā)育，錯臺約0.3～1.8m，為中層中型滑坡，災(zāi)害路段現(xiàn)有擋墻、舊路路面被推裂,如圖1所示。

圖1 K1908+931～K1909+176段滑坡災(zāi)害路段

2 災(zāi)害成因分析

2.1 災(zāi)害路段自然地理?xiàng)l件

2.1.1 位置

災(zāi)害發(fā)生路段位于甘肅臨夏州境內(nèi)癿藏梁隧道出口癿藏鎮(zhèn)附近，距離癿藏鎮(zhèn)2km，距離臨夏州城區(qū)僅20km，交通較為便利，G310線臨大二級公路從滑坡前緣通過。

2.1.2 氣象條件

災(zāi)害所在路段氣候以溫涼為主，四季不分明，降水南多北少，具有大陸性季風(fēng)氣候和高原邊緣氣候的特色；年平均氣溫5.2℃，年平均降水量593.1～653.7mm，降水量分布不均勻，主要在第三季度，全年降水量西部及南部較多，東北部地區(qū)偏少，蒸發(fā)量年度平均值900mm左右。

2.1.3 水文條件

災(zāi)害發(fā)生地區(qū)無固定沖溝發(fā)育，無地表徑流，僅在雨季由上部村莊排水渠滲漏形成暫時(shí)性流水浸入坡體形成局部徑流，經(jīng)過鉆孔勘探，當(dāng)?shù)氐牡叵滤裰蒙疃仍?.2～6.3m，主要賦存于全新世坡積粉質(zhì)黏土體內(nèi)(Q4dl)。

2.1.4 地形條件

災(zāi)害發(fā)生地區(qū)地形由西南向東北傾斜，西南高、東北低，西南部為高寒陰濕地區(qū)，中部為二陰山區(qū)，東北部為高寒干旱山區(qū)，平均海拔2200m左右，地區(qū)內(nèi)地貌主要為山嶺。

2.1.5 地層巖性

從下到上依次為粉質(zhì)黏土(Q2al+pl)，層厚4.0～28.0m，未揭穿；砂礫(Q3al+pl)，層厚0.20～1.40m；粉質(zhì)黏土(Q4dl)，層厚2.4～11.0m，一般平均厚度約3.0～4.0m；滑坡堆積物(Q4al+pl)，為表層全新統(tǒng)坡積滑動后產(chǎn)物，層厚1.10～8.80m。

2.1.6 地下水

滑坡區(qū)地下水主要為第四系松散巖類孔隙水，松散孔隙水為降水下滲匯集而來，從土層分界線或地形低洼處以泉水形式排泄，局部水量較大，pH值位于6.6～8.5之間，其對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物具有弱腐蝕性。

5～6月份勘察期間6個鉆孔中均揭露地下水，穩(wěn)定水位分別為1.0～10.2m之間，水量較大；11～12月份勘察期間，15 個鉆孔中均揭露地下水，穩(wěn)定水位分別為1.2～6.3m之間，水量較大。

2.1.7 地震條件

工程區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，選定災(zāi)害發(fā)生地地震動反應(yīng)譜特征周期值為0.40s，地震動峰值加速度為0.10g，按相關(guān)規(guī)范要求，此處建造的構(gòu)造物應(yīng)采取一定的防抗震措施。

2.2 災(zāi)害形成因素

2.2.1 地理因素

因所在地段為陰山背坡區(qū)域，蒸發(fā)量較小，補(bǔ)給來源較多，水量飽和度較高，加之山坡橫坡較緩，前緣臨溝，路基范圍內(nèi)又進(jìn)行開挖，形成臨空區(qū)域，致使該段山體發(fā)生滑動。

2.2.2 氣候因素

第二季度上旬開始，冬季封存的大量地下水開始消融釋放，使土體含水量不斷增加，土體抗滑能力下降，進(jìn)入7、8月份以來，遇到近年來罕見持續(xù)性強(qiáng)降水，持續(xù)性強(qiáng)降雨產(chǎn)生的地表徑流一方面補(bǔ)給地下水，使地下水位迅速升高，另一方面沖蝕浸泡土體，致使上部土體飽和，強(qiáng)度減小，并在靜水及動水壓力的共同作用下坡體發(fā)生變形失穩(wěn)、流泥。

2.2.3 地質(zhì)因素

斜坡土體地層特點(diǎn)為滑體土體上部較破碎、松軟、透水性強(qiáng)；滑帶土體為粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)土的混合物，其透水性較強(qiáng)，但滑床透水性較差，因滑帶及滑坡透水性不同，整體力學(xué)性能也不同，在交界面容易發(fā)生災(zāi)害。

2.2.4 水文因素

災(zāi)害區(qū)降雨量較豐富，當(dāng)降水沿地表下滲至中更新世粉質(zhì)黏土接觸面后，一是使土體中的接觸面軟化強(qiáng)度發(fā)生顯著降低；二是對滑面起到潤滑作用，降低抗滑阻力；三是增加土體重量，不利于斜坡穩(wěn)定。強(qiáng)降雨或長期降雨致使土體含水量增大，土體抗滑能力下降，是斜坡整體下滑失穩(wěn)的直接原因。

2.3 災(zāi)害形成階段

本次災(zāi)害形成的過程可以歸納為以下幾個階段：

（1）第二季度及第三季度，雨季大量的降雨致使土體含水量巨幅增加，導(dǎo)致大量水分長期存儲于土體中。

（2）國慶前后早晚氣溫降至0℃以下，致使前期土體中存儲的水分未能有效揮發(fā)，冬季土體發(fā)生凍脹，土質(zhì)變得蓬松，力學(xué)性質(zhì)改變。

（3）春季溫度回升后，冬季凍脹的土體開始消融，大量消融的積水匯集于土體中，不能及時(shí)排出，局部土體已達(dá)到飽和度，滲透匯集形成地表水，上面土層形成差異化結(jié)構(gòu)面。

（4）隨著消融的積水增多，不同強(qiáng)度土體體積逐漸增大，并形成整體運(yùn)動趨勢，土體相接處形成滑動面，在土體自重的作用下，最終上層土體沿著滑動面開始整體下滑，導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生。

3 滑坡體穩(wěn)定性分析及評價(jià)

3.1 穩(wěn)定性分析

K1908+931～K1909+176段滑坡體在2017年第三季度降雨作用下開始發(fā)生緩慢變形，在次年第一季度開始逐步發(fā)展到整體下滑程度，穩(wěn)定系數(shù)降至0.95以下，在溫度升降、地質(zhì)構(gòu)造變化、降雨等因素影響下，該滑坡體繼續(xù)產(chǎn)生變形，并不斷擴(kuò)大，在2018年第三季度中旬變形范圍明顯增加，影響公路車輛通行安全。

3.2 滑動面及驗(yàn)算方法選定

滑動面的確定主要通過對現(xiàn)有滑坡體的地質(zhì)調(diào)查，查明滑坡體巖土結(jié)構(gòu)，開挖坡面有多處裂縫及擋墻和老地層頂部剪出口，依據(jù)現(xiàn)有多處剪出口、滑坡后壁、裂縫及鉆孔巖性特征等綜合因素，確定K1909+256處為滑動面；采用塊體極限平衡法進(jìn)行滑動面穩(wěn)定性驗(yàn)算，采用摩根斯頓-普萊斯法對穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算及核驗(yàn)[1]。

3.3 計(jì)算工況

依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD 30-2015）相關(guān)規(guī)定，采用以下三種工況進(jìn)行滑動面穩(wěn)定性計(jì)算：

工況1：自然狀態(tài)（正常工況）；

工況2：暴雨（地表+地下水作用）（非正常工況Ⅰ）；

工況3：地震作用（非正常工況Ⅱ）。

3.4 參數(shù)分析選用

參數(shù)分析包括巖土體力學(xué)參數(shù)（如表1所示）、滑動帶強(qiáng)度參數(shù)（如表2所示）、地震參數(shù)、穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)（如表3所示）和安全系數(shù)。

表1 巖土體力學(xué)參數(shù)

表2 滑動帶強(qiáng)度參數(shù)

表3 穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)劃分

本次計(jì)算僅考慮水平地震作用，地震作用綜合系數(shù)取0.25，地震動峰值加速度取0.10g，地震重要性修正系數(shù)取1.3，水平向地震系數(shù)取0.1。

根據(jù)災(zāi)害路段實(shí)際情況、公路車輛通行情況、未來的交通量增長情況及氣象水文等因素，依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2015）要求：安全系數(shù)工況1取1.25，工況2取1.20（考慮地下水滲流的復(fù)雜性），工況3取1.10。

3.5 穩(wěn)定性計(jì)算分析及評價(jià)

對上述選定參數(shù)應(yīng)用塊體極限平衡法及摩根斯頓-普萊斯法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表4所示。

表4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，此滑坡段落已滑塌，呈不穩(wěn)定狀態(tài)，需要進(jìn)行處治。

4 災(zāi)害處治措施與后續(xù)監(jiān)測

4.1 災(zāi)害處治措施

考慮滑坡發(fā)生因素、災(zāi)害現(xiàn)場實(shí)際狀況、處治實(shí)施條件等因素，本次災(zāi)害處治采用“邊坡處治+前緣坡面支撐滲溝+仰斜式泄水孔+滑坡坡面設(shè)置樁板墻”的方式進(jìn)行處治，具體為：

（1）邊坡處治：邊坡按照從上到下的順序進(jìn)行開挖，邊開挖邊防護(hù)，樁板墻后平臺寬3.0m，其上按坡率1∶1.5分級刷坡，每級坡高8m，分級處設(shè)置2m寬平臺；刷方坡面均采取草灌結(jié)合進(jìn)行綠化。

（2）設(shè)置樁板墻：該災(zāi)害段設(shè)置樁板墻，其中抗滑樁布設(shè)方向同路線走向，抗滑樁中心距水溝外緣均為3.2m；抗滑樁共設(shè)置1134m/77根，截面尺寸2.4m×1.8m，抗滑樁中心間距5m；樁板墻施工前坡腳采用袋裝土碼砌反壓，反壓頂寬3m，坡高3m，按1∶1碼砌至既有路面[2]。

（3）截排水處治：樁板墻后每間隔10m設(shè)置一道支撐滲溝，設(shè)置長度（平距）均為20m，支撐滲溝埋置深度（刷方坡面或地面至滲溝基礎(chǔ)頂面）1.75m，支撐滲溝內(nèi)布設(shè)沿線路縱向間距10m的仰斜式排水孔，每孔長度均為15m，樁頂平臺及兩級刷方坡面間平臺均設(shè)置平臺排水溝，平臺向內(nèi)設(shè)置3%的橫坡，樁頂平臺排水溝下設(shè)置一道縱向滲溝，滲溝埋置深度不＜1.7m，平臺排水溝匯水經(jīng)由吊溝排入邊溝，其余地方采用C20混凝土進(jìn)行硬化處理。

4.2 后續(xù)監(jiān)測

為確定災(zāi)害治理后新建結(jié)構(gòu)物的工作狀態(tài)及結(jié)構(gòu)性能，對結(jié)構(gòu)物工作期間出現(xiàn)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性等問題進(jìn)行研究解決，對已出現(xiàn)問題的發(fā)展趨勢和導(dǎo)致的后果進(jìn)行研判，同時(shí)對滑坡失穩(wěn)征兆和結(jié)構(gòu)物破壞征兆進(jìn)行預(yù)警，并了解工程施工后滑坡的變化特征，為優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工提供科學(xué)依據(jù)，防止滑坡災(zāi)害的再次發(fā)生，對滑坡災(zāi)害體進(jìn)行后續(xù)監(jiān)測。

滑坡變形監(jiān)測主要包括運(yùn)行安全監(jiān)測、支擋效果監(jiān)測和滑坡長期動態(tài)監(jiān)測[3]。

為保證公路運(yùn)行安全，需建立變形監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)對坡頂、坡面、擋墻以及重要結(jié)構(gòu)物進(jìn)行位移監(jiān)測，本次采用墻頂鉆孔預(yù)埋觀測鋼筋以及坡面、坡頂埋設(shè)混凝土觀測墩的方式進(jìn)行公路運(yùn)行安全監(jiān)測，確保運(yùn)行安全[4]。

5 結(jié)束語

本文以G310線（原S309線臨夏至大河家二級公路）K1908+931～K1909+176段災(zāi)害路段為例，結(jié)合災(zāi)害路段的位置與交通、氣象條件、水文條件、地形條件、地層巖性、地下水、地震等條件，分析滑坡災(zāi)害成因，應(yīng)用塊體極限平衡法及摩根斯頓-普萊斯法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，通過采取邊坡處治、設(shè)置樁板墻、截排水處治等措施，并對滑坡災(zāi)害體進(jìn)行后續(xù)監(jiān)測，防止滑坡災(zāi)害的再次發(fā)生，保障道路的安全運(yùn)行。