摘要 為了充分了解高速公路路塹邊坡滑坡形成機(jī)理，提高滑坡治理效果，保證高速公路施工及運(yùn)營安全，文章依托某高速公路項(xiàng)目滑坡治理實(shí)踐，針對(duì)路塹邊坡滑坡及工程對(duì)策展開綜合探究，借助有限元模型模擬分析了滑坡災(zāi)變過程、機(jī)理及成因，提出了滑坡治理措施。通過實(shí)際工程應(yīng)用，邊坡表面裂縫閉合效果良好，滑坡變形得到有效控制。

關(guān)鍵詞 高速公路；路塹邊坡；滑坡災(zāi)變機(jī)理；治理對(duì)策

中圖分類號(hào) U418.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）15-0123-03

0 引言

近年來，隨著交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的大力實(shí)施，我國的高速公路建設(shè)日益完善，有效推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但由于高速公路建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，沿線地質(zhì)、水文、氣候條件變化較大，極易產(chǎn)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅高速公路建設(shè)及使用安全。因此，該文結(jié)合實(shí)際工程案例，系統(tǒng)探究了高速公路路塹邊坡滑坡災(zāi)變機(jī)理及形成原因，提出了針對(duì)性的防治對(duì)策，對(duì)提高邊坡穩(wěn)定性，保證高速公路安全穩(wěn)定運(yùn)營具有重要意義[1]。

1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目K5+805～K6+090 路段右側(cè)路塹邊坡存在大規(guī)模滑坡。此路塹邊坡初始設(shè)計(jì)為兩級(jí)邊坡，其中一級(jí)坡高度為10 m，全坡采取錨桿格梁+6 cm 客土噴播防護(hù)方式；二級(jí)坡高度為4 m，采取三維網(wǎng)噴播種草防護(hù)方式；一、二級(jí)邊坡坡度均為1 ∶ 1，邊坡平臺(tái)寬2 m。詳細(xì)示意圖如圖1 所示。

此邊坡區(qū)域內(nèi)地質(zhì)狀況較為簡(jiǎn)單，地層分布以粉質(zhì)黏土、泥質(zhì)粉砂巖為主，地勢(shì)較為平緩，氣候條件溫暖濕潤，降水豐富，雨水對(duì)邊坡坡面沖刷較為嚴(yán)重。地下水以孔隙水為主，主要由大氣降水形成，水量變化受氣候影響較大，具有顯著的季節(jié)性特征。

2 邊坡滑坡段災(zāi)變過程

為全面了解邊坡滑坡災(zāi)害發(fā)展過程，確定滑坡災(zāi)變機(jī)理，借助有限元分析模型對(duì)滑坡發(fā)展過程實(shí)施模擬。選取K6+000 為代表性斷面，利用Rocscience RS2 有限元分析軟件，建立路塹邊坡開挖有限元模型，具體如圖2所示。根據(jù)邊坡滑坡路段地質(zhì)條件及巖土力學(xué)特性，采用強(qiáng)度折減計(jì)算方法，得出自然邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.68。2018 年10 月，根據(jù)原設(shè)計(jì)方案開挖路塹，施工區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的裂縫，貫穿一級(jí)邊坡平臺(tái)，且處于持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。采用強(qiáng)度折減法進(jìn)行數(shù)值模擬運(yùn)算，得到此條件下邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.02。根據(jù)此滑坡具體情況，對(duì)一級(jí)邊坡坡面實(shí)施反壓處理，滑坡變形得到有效控制[2-3]。同時(shí)，對(duì)原設(shè)計(jì)方案實(shí)施調(diào)整，將K5+950～K6+010 路段錨桿格梁防護(hù)方式變更為3 排4 束錨桿框梁防護(hù)方案。待頂部雙排錨桿布設(shè)完成后，對(duì)此條件下邊坡穩(wěn)定情況實(shí)施模擬計(jì)算，得出穩(wěn)定系數(shù)為1.20。

2019 年11 月18 日，錨索框梁施工完成，并全面卸除下方反壓設(shè)施后，K5+805～K6+010 區(qū)段內(nèi)邊坡產(chǎn)生二次開裂，通過模擬計(jì)算得出此條件下邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.06。根據(jù)此次邊坡滑坡具體情況，再次對(duì)邊坡防護(hù)方案實(shí)施調(diào)整。具體方案如下：在第一級(jí)邊坡平臺(tái)位置布設(shè)抗滑樁（Z1～Z15），并在抗滑樁頂部設(shè)置單排6 束錨索，在第一級(jí)邊坡坡面布設(shè)雙排預(yù)應(yīng)力錨索。邊坡加固完成后，對(duì)其穩(wěn)定性實(shí)施模擬計(jì)算，得出該條件下的邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.34。

2021 年4 月20 日，該區(qū)段出現(xiàn)持續(xù)性強(qiáng)降雨，邊坡產(chǎn)生整體性滑動(dòng)，并且其規(guī)模更大，通過模擬計(jì)算得到此條件下的邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.02。圖3 所示為路塹邊坡未開挖時(shí)自然狀態(tài)以及開挖后第一次成災(zāi)、反壓一級(jí)已開挖邊坡、完成施加一級(jí)邊坡上部?jī)膳佩^索、卸除反壓體后暴雨第二次成災(zāi)、第二次反壓一級(jí)邊坡、完成施加錨索抗滑樁加固、卸除反壓體后暴雨第三次成災(zāi)，所對(duì)應(yīng)施工時(shí)步為1～7 的工況模擬過程中邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)的變化規(guī)律。對(duì)施工時(shí)步為1、4、7 工況下邊坡穩(wěn)定性實(shí)施模擬計(jì)算，得出其穩(wěn)定系數(shù)依次為1.03、1.05、1.01。此種狀況下，邊坡穩(wěn)定性較差，并處于持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，與現(xiàn)實(shí)狀況下各階段邊坡破壞特征及穩(wěn)定狀態(tài)完全一致。

3 邊坡滑坡災(zāi)變機(jī)理解析

3.1 邊坡滑坡3 次災(zāi)害破壞分析

K5+805～K6+010 路段右側(cè)邊坡滑坡共出現(xiàn)3 次失穩(wěn)破壞。由于持續(xù)性強(qiáng)降雨影響，路塹邊坡產(chǎn)生反復(fù)性滑動(dòng)，滑坡規(guī)模持續(xù)增大，邊坡變形極為嚴(yán)重。

（1）路塹開挖完成后，邊坡出現(xiàn)了第一次破壞，并處于持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。坡腳位置應(yīng)力較為集中，穩(wěn)定性較差，由于錨桿加固方案工序較為繁瑣，導(dǎo)致加固未完成，邊坡便產(chǎn)生滑坡破壞。

（2）邊坡加固階段，頂部雙排錨索施工完成后，邊坡出現(xiàn)了二次破壞，通過查閱相關(guān)施工資料發(fā)現(xiàn)，此時(shí)恰逢雨季，路塹邊坡施工完成后，頂部后側(cè)25～30 m 產(chǎn)生大規(guī)模裂縫，沿溝谷不斷延伸，從而形成滑坡。

（3）此邊坡加固階段，錨索抗滑樁施工完成后，產(chǎn)生了第三次破壞。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，抗滑樁周邊土體產(chǎn)生大規(guī)模破壞，樁體產(chǎn)生較大位移，造成樁頂錨索失效[4]。

3.2 邊坡滑坡主要原因

通過對(duì)該路塹邊坡三次災(zāi)變機(jī)理分析，發(fā)現(xiàn)滑坡的形成是多種因素共同作用的結(jié)果。根據(jù)三次災(zāi)害破壞特征及災(zāi)變機(jī)理，得出破壞形成的具體原因如下：

（1）順層滑坡。通過實(shí)地勘查發(fā)現(xiàn)，右側(cè)邊坡斜向?yàn)?99°，巖層斜向?yàn)?90～310°，屬于較為典型的順層滑坡。邊坡極不穩(wěn)定，遭受外部荷載作用，極易產(chǎn)生失穩(wěn)，形成滑坡。

（2）地質(zhì)條件。邊坡地質(zhì)條件以強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖為主，結(jié)構(gòu)較為破碎，風(fēng)化程度較高，巖芯為巖土狀，遇水易軟化，穩(wěn)定性較差，極易產(chǎn)生滑動(dòng)破壞。同時(shí)，區(qū)段內(nèi)降雨豐富，邊坡受雨水沖刷、侵蝕破壞較為嚴(yán)重，土體強(qiáng)度急劇下降[5-6]。

（3）坡腳開挖擾動(dòng)。坡腳開挖使邊坡結(jié)構(gòu)原始平衡狀態(tài)被打破，導(dǎo)致其抗滑性能顯著降低，從而造成路塹頂部后側(cè)位置受拉開裂，并逐步向邊坡結(jié)構(gòu)受力薄弱部位蠕變發(fā)展，引發(fā)滑坡體產(chǎn)生開裂。一旦滑坡體沿滑動(dòng)面的下滑力超出邊坡土體抗滑作用時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。

（4）降雨引發(fā)邊坡滑動(dòng)。在降雨影響下，邊坡受雨水作用，土體濕度、重度顯著增加，水體沿裂縫逐漸滲透至結(jié)構(gòu)內(nèi)部，到達(dá)薄弱滑動(dòng)區(qū)域，導(dǎo)致滑坡體前方土體產(chǎn)生軟化。由于雨水持續(xù)作用，邊坡內(nèi)部土體抗剪性能顯著下降，滑坡體下滑力不斷增加，從而引發(fā)邊坡滑動(dòng)。

（5）錨拉樁變形協(xié)調(diào)因素。預(yù)應(yīng)力錨索主要是在抗滑樁未受力狀態(tài)下設(shè)置，其主要作用是與抗滑樁共同承受滑坡體殘余下滑力，以有效增強(qiáng)抗滑樁穩(wěn)定性，防止樁體產(chǎn)生變形。而采用錨拉樁防護(hù)措施對(duì)邊坡實(shí)施加固處理時(shí)，未充分考慮錨索與抗滑樁之間的變形協(xié)調(diào)因素，從而導(dǎo)致錨索在樁體未充分發(fā)揮其實(shí)際效用的情況下預(yù)先受到破壞，造成樁頂穩(wěn)定性嚴(yán)重下降，樁體變形加劇，邊坡抗滑性能降低，出現(xiàn)滑移破壞[7]。

4 滑坡治理對(duì)策及工程效果評(píng)價(jià)

根據(jù)當(dāng)前產(chǎn)生的滑坡質(zhì)量問題，為避免滑坡持續(xù)發(fā)展對(duì)公路運(yùn)營造成不利影響，最大限度地降低經(jīng)濟(jì)損失，需根據(jù)滑坡實(shí)際情況，及時(shí)進(jìn)行加固處理。

4.1 治理措施

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘查，結(jié)合滑坡具體特征，制定針對(duì)性處治措施，詳細(xì)方案如下：

（1）針對(duì)K5+940～K6+040 區(qū)段，在一級(jí)邊坡坡腳位置設(shè)置擋土墻，整體高度2.5 m，頂部寬度1.0 m，埋置深度1.0 m。

（2）在Z8～Z15 抗滑樁前方設(shè)置兩道預(yù)應(yīng)力錨索腰梁，截面尺寸為0.8 m×0.6 m，錨索（6 束）長(zhǎng)度為24 m和26 m。

（3） 在現(xiàn)狀邊坡平臺(tái)抗滑樁內(nèi)側(cè)布置鉆孔樁M1～M12，直徑1.8 m，長(zhǎng)度20 m，布設(shè)間距4 m，樁體內(nèi)部設(shè)冠梁形成整體結(jié)構(gòu)，冠梁布置兩根錨索，長(zhǎng)度為32 m，布置間距為4 m?？够瑯禯1～Z8 頂部重新設(shè)置冠梁，并通過連梁與鉆孔樁形成整體。

（4）對(duì)二級(jí)邊坡實(shí)施修整，并在邊坡表面布設(shè)兩排錨索框梁，錨索（4 束）長(zhǎng)度24 m。對(duì)一級(jí)邊坡平臺(tái)實(shí)施修整，并利用C15 混凝土填充脫空區(qū)域。

（5）修復(fù)邊坡裂縫，并修建排水系統(tǒng)，重新設(shè)置Z1～Z15 樁前邊坡表面泄水孔，深度為20 m，布置間距為6 m[8]。

4.2 工程效果評(píng)價(jià)

選取代表性斷面K6+000，對(duì)其滑坡處治效果實(shí)施模擬分析，按照現(xiàn)行《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，常規(guī)工況下，高等級(jí)公路邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.20～1.30，特殊工況為1.10～1.20。利用強(qiáng)度折減算法，求得該高速公路路塹邊坡正常工況下穩(wěn)定性系數(shù)為1.38，強(qiáng)降雨工況下為1.28，全部符合規(guī)范要求。

同樣，選取代表性斷面K5+890，對(duì)其滑坡處治效果實(shí)施模擬分析。利用強(qiáng)度折減算法，求得該高速公路路塹邊坡正常工況下穩(wěn)定性系數(shù)為1.40，強(qiáng)降雨工況下為

1.31，全部符合規(guī)范要求[9]。

為全面了解滑坡發(fā)展情況及具體變化特征，確?；路乐喂こ淌┕ぐ踩?，并有效保證防護(hù)措施有效性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)邊坡裂縫、滑坡變形實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。根據(jù)模擬計(jì)算數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息能夠看出，該高速公路路塹邊坡滑坡加固完成后，抗滑樁承載性能良好，原始邊坡裂縫全部封閉，邊坡變形不再發(fā)展，取得了顯著治理效果[10]。

5 結(jié)論

綜上所述，該文結(jié)合某高速公路K5+805～K6+090 路段右側(cè)路塹邊坡滑坡治理實(shí)例，利用有限元模型模擬分析了滑坡災(zāi)變過程，得出如下具體結(jié)論：

（1）K5+805～K6+010 路段右側(cè)邊坡滑坡共出現(xiàn)3次失穩(wěn)破壞，第一次破壞出現(xiàn)在路塹開挖完成后；第二次破壞出現(xiàn)在路塹邊坡頂部?jī)膳佩^索框梁施工完成，且下方反壓設(shè)施全面卸除后；第三次破壞出現(xiàn)在錨索抗滑樁施工完成，經(jīng)持續(xù)性強(qiáng)降雨作用后。

（2）利用有限元分析模型，對(duì)該路塹邊坡3 次災(zāi)變機(jī)理模擬分析，得出滑坡是由于多種因素共同作用的結(jié)果，其主要原因包括順層滑坡、地質(zhì)因素、坡腳開挖擾動(dòng)、降雨影響、錨拉樁變形協(xié)調(diào)因素等。

（3）根據(jù)該高速公路路塹邊坡滑坡具體特征，制定針對(duì)性處治措施：①針對(duì)滑坡問題通過設(shè)置擋土墻、增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索腰梁、設(shè)置鉆孔樁等措施，有效增強(qiáng)抗滑樁承載性能，保證邊坡穩(wěn)定性；②滑坡病害處治，應(yīng)堅(jiān)持一步到位、不留隱患的原則；③滑坡治理應(yīng)修復(fù)裂縫，并建立完善的排水系統(tǒng)，降低水損破壞。

（4）通過工后監(jiān)測(cè)，該工程原始邊坡裂縫全部封閉，邊坡變形得到控制，滑坡治理效果顯著，充分表明此滑坡治理方案具有較強(qiáng)的可行性。

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