作者簡(jiǎn)介：丁啟龍（1994—），碩士，助理工程師，主要從事道路橋梁的施工管理與技術(shù)研究工作。

文章以廣西某高速公路上龍互通K236+240～K236+310段右側(cè)邊坡治理為例，對(duì)山區(qū)土質(zhì)邊坡滑塌成因進(jìn)行分析及治理方案優(yōu)化。該邊坡覆蓋層主要為殘坡積黏土、碎石，飽水后具備膨脹及軟化潛勢(shì)，原設(shè)計(jì)噴播植草防護(hù)無法有效穩(wěn)固坡面。通過現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)合定性、定量分析，評(píng)價(jià)其綜合穩(wěn)定性，并提出合理的治理措施，可為后續(xù)同類工程設(shè)計(jì)提供參考。

高速公路；邊坡滑塌；穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；邊坡治理

中圖分類號(hào)：U416.1+4 A 11 032 3

0 引言

滑坡是指邊坡的滑塌破壞，其對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全存在一定威脅［1］。因此，根據(jù)不同邊坡的滑塌機(jī)理、破壞方式和規(guī)模大小等進(jìn)行分析、計(jì)算和評(píng)價(jià)，給出有效的治理措施是非常必要的［2］。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的探究和實(shí)踐，邊坡滑塌的機(jī)理分析和治理技術(shù)逐漸成熟，已有大量可供學(xué)習(xí)的成功先例［3］。

本文以廣西某高速公路項(xiàng)目K236+240～K236+310段右側(cè)邊坡治理為例，研究其滑動(dòng)機(jī)理，并通過穩(wěn)定性計(jì)算和綜合評(píng)價(jià)，提出兼顧安全和經(jīng)濟(jì)的治理方式，取得了一定成效。

1 工程概況

該互通K236+240～K236+310段邊坡出露地層為第四系殘坡積層（Q4dl+el）及下伏基巖為泥盆系上統(tǒng)（D3b）灰?guī)r石炭系（C1d）鐵鋁巖，設(shè)計(jì)為二級(jí)坡，采用為10 m高路塹墻加路塹植被三維網(wǎng)防護(hù)，坡率分別為1∶1.75、1∶2。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

該互通區(qū)滑坡位于龍州縣上龍鄉(xiāng)武權(quán)村百嗦屯，與313省道相連，滑坡地帶屬于巖溶峰林谷地地貌，山間為盆地地形，地面標(biāo)高為200～240 m，相對(duì)高差為40 m，坡面樹林、灌木等植被發(fā)育。

2.2 地層巖性

邊坡覆蓋層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積（Q4el+dl）黏土、碎石，下伏基巖為泥盆系上統(tǒng)（D3b）破碎-完整中風(fēng)化灰?guī)r，分布于整個(gè)邊坡區(qū)域，地層由新到老表述如下：

（1）紅黏土（Q4el+dl）：紅褐色，硬塑，結(jié)構(gòu)致密，土質(zhì)黏粒含量高，勘探孔揭示厚度約為1.0～10.2 m。

（2）紅黏土（Q4el+dl）：棕紅色，可塑，結(jié)構(gòu)致密，土質(zhì)黏粒含量高，勘探孔揭示厚度約為2.4 m。

（3）碎石（Q4el+dl）：雜色，結(jié)構(gòu)雜亂，粒徑一般在2～5 cm，含量約為70%～80%，最大粒徑為10 cm，勘探孔揭示厚度約為1.0～6.4 m。

（4）破碎中風(fēng)化灰?guī)r（D3b）：灰白色，堅(jiān)硬，巖芯破碎，勘探孔揭示厚度約為1.8～8.0 m。

（5）中風(fēng)化灰?guī)r（D3b）：灰白色，局部有溶蝕現(xiàn)象，巖芯較完整，巖芯采取率為75%～85%，分布于邊坡區(qū)基巖層，勘探孔未揭穿。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

項(xiàng)目區(qū)大地構(gòu)造位于南嶺緯向構(gòu)造帶西段南緣，新華夏系第二沉降帶西南端。線位區(qū)構(gòu)造體系包括EW向構(gòu)造、NE向構(gòu)造、NW向構(gòu)造及旋鈕構(gòu)造，各構(gòu)造體系在演化過程中相互影響、疊加、聯(lián)合與復(fù)合形成了線位區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造行跡。

通過地質(zhì)調(diào)繪和鉆探，邊坡區(qū)未見區(qū)域斷裂，互通區(qū)域巖層產(chǎn)狀變化幅度較大，為92°∠12°。發(fā)育2組節(jié)理，J1：287°∠76°，J2：180°∠76°。

2.4 水文條件

該邊坡區(qū)未見地表水發(fā)育，附近地表水主要為水田、溝渠積水，地表徑流排泄條件較好，能夠滿足自然降水補(bǔ)給條件。邊坡地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，水體就近排向低洼谷地。在勘察期間，鉆孔深度范圍內(nèi)未揭露地下水。根據(jù)臨近工點(diǎn)水質(zhì)分析試驗(yàn)結(jié)果，表明該地區(qū)地表、地下水對(duì)鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

2.5 堆積體基本特征

該滑坡整體輪廓清晰，存在明顯滑坡壁，其后壁較高，呈陡坎狀且有林地等植被發(fā)育，滑坡壁后緣外側(cè)8 m左右可見基巖?；麦w坡面呈鼓丘狀，多條鼓脹裂縫發(fā)育，土質(zhì)松散，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑塌區(qū)后緣及兩側(cè)山體坡面出現(xiàn)多條拉張裂縫，其裂縫寬度為0.1～0.2 m，深度為0.3～0.5 m，縫隙無積水。該滑坡體軸長(zhǎng)約70 m，平均寬約40 m，厚7～12 m，體積約為2.5萬m3，屬小型牽引式土質(zhì)滑坡。根據(jù)野外鉆孔揭露，滑體土類型相對(duì)單一，主要為紅黏土，局部含碎石，其成分為強(qiáng)風(fēng)化鐵鋁巖。

3 滑塌原因分析及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 滑塌成因分析

從該滑坡所處的地形地貌來看，滑坡體位于巖溶峰叢坡腳緩坡地帶，地形起伏較大，高處巖土體有向下滑動(dòng)的勢(shì)能。同時(shí)，人工開挖坡腳未及時(shí)進(jìn)行支擋防護(hù)，形成高陡臨空面，加之滑體土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，有利于地表水的入滲，特別是雨季長(zhǎng)期降雨時(shí)，滑體重度和濕度加大，導(dǎo)致滑體的抗滑力和抗剪強(qiáng)度下降，從而形成滑塌。

3.2 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.2.1 定性評(píng)價(jià)

該項(xiàng)目區(qū)屬巖溶峰叢緩坡地段，滑坡體位于黏土斜坡上，巖土體主要由紅黏土（滑體土）、下伏灰?guī)r組成，滑坡體厚度為7～12 m?；麦w目前已經(jīng)停止滑動(dòng)，但后緣多處可見拉張裂縫，后緣及兩側(cè)邊坡處于基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)，但若再發(fā)生長(zhǎng)期降雨或特大暴雨時(shí)，后緣及兩側(cè)邊坡或可能再次發(fā)生滑動(dòng)。

3.2.2 定量評(píng)價(jià)

3.2.2.1 巖土體力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)分析

針對(duì)實(shí)際巖土工程條件，對(duì)土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，綜合確定各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。4-1-1紅黏土試驗(yàn)指標(biāo)分層統(tǒng)計(jì)及飽和抗剪試驗(yàn)指標(biāo)詳見表1、表2。

根據(jù)巖土層原位測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，由設(shè)計(jì)及技術(shù)規(guī)范綜合確定，本路段各地基巖土層的設(shè)計(jì)參數(shù)開挖等級(jí)及邊坡坡率推薦值如表3所示。

3.2.2.2 參數(shù)的選取

考慮到該滑體土在后緣較薄，而在中前部較厚，滑帶埋深不一，滑帶土體的抗剪強(qiáng)度存在差異。因此，根據(jù)飽和狀態(tài)下反算和土工試驗(yàn)結(jié)果，參照當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，經(jīng)綜合考慮，滑帶土的抗剪強(qiáng)度在天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)取值如表4所示。

3.2.2.3 天然狀態(tài)

對(duì)滑帶土取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，經(jīng)反算確定滑帶土天然狀態(tài)下c、φ的建議值。計(jì)算方法是：（1）采用滑動(dòng)后實(shí)測(cè)主滑斷面計(jì)算；（2）不穩(wěn)定滑體、臨界狀態(tài)滑體安全系數(shù)分別取0.95～1.00和1.00～1.05，穩(wěn)定時(shí)安全系數(shù)?。?.15（結(jié)合滑坡現(xiàn)狀，滑坡穩(wěn)定時(shí)安全系數(shù)在飽和狀態(tài)下?。?.20，在天然狀態(tài)下取＞1.30）；（3）滑坡土體為紅黏土，試驗(yàn)結(jié)果顯示，其飽和度接近100%，因此天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)下重度取值18.7～19.2 kN/m3。根據(jù)滑坡區(qū)的破壞邊界條件和可能的失穩(wěn)方式，采用覆蓋層沿基巖面折線滑動(dòng)的破壞模式，穩(wěn)定性系數(shù)根據(jù)傳遞系數(shù)法公式計(jì)算：

Fs=n-1j=1 Rin-1j=1ψj+Rnn-1j=1Tin-1j=1ψj+Tn（1）

ψj=cos（θi-θi+1）-sin（θi-θi+1）tanφi+1（2）

Ri=Nitanφi+CiLi（3）

式中：Fs——穩(wěn)定系數(shù)；

θi——第i塊段滑動(dòng)平面與水平面的相對(duì)角度（°）；

Ri——作用于第i塊段的抗滑力（kN/m）；

Ni——作用于第i塊段的法向分力（kN/m）；

φi——第i塊段土的內(nèi)摩擦角（°）；

Ci——第i塊段土的粘聚力（kPa）；

Li——第i塊段滑動(dòng)平面長(zhǎng)度（m）；

Ti——作用于第i塊段滑動(dòng)平面上的滑動(dòng)分力（kN/m），出現(xiàn)與滑動(dòng)方向相反的滑動(dòng)分力時(shí)，Ti取負(fù)值；

ψi——第i塊段的剩余下滑動(dòng)力的傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)（j=i）。

3.2.2.4 飽和狀態(tài)下

滑體土飽水后容重增大為18.7～19.0 kN/m3，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，在滑帶后緣、中部、前緣不同位置取值，驗(yàn)算滑坡推力和穩(wěn)定性。由于滑床多以老黃土為主，且該區(qū)域地下水部分賦存，飽和狀態(tài)下遇水軟化，抗剪強(qiáng)度降低較快。此工況下，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)按飽和抗剪值選取。

3.2.2.5 地震狀態(tài)下

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），該場(chǎng)地地震基本烈度為Ⅵ度，可忽略其對(duì)滑坡穩(wěn)定的影響，因此驗(yàn)算中并未考慮地震對(duì)滑坡的破壞效應(yīng)。

3.2.2.6 穩(wěn)定性驗(yàn)算

滑坡體穩(wěn)定性驗(yàn)算詳見表5。

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2015）第7.2.2條第2款有關(guān)規(guī)定，本次安全系數(shù)取值如下：

正常工況：自重（天然狀態(tài)）為Fs=1.25。

非正常工況Ⅰ：自重+暴雨（飽和狀態(tài)）為Fs=1.15。

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T32864-2016），結(jié)合不同穩(wěn)定系數(shù)Fs，滑坡穩(wěn)定性狀態(tài)可分四級(jí)。在某條件下，滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)小于滑坡穩(wěn)定系數(shù)時(shí)，該滑坡在此條件下的穩(wěn)定性可視為滿足對(duì)應(yīng)狀態(tài)。

4 防治措施

4.1 研判依據(jù)

結(jié)合滑塌原因分析，該邊坡屬于中部塌方牽引兩側(cè)滑動(dòng)，雨季沖刷導(dǎo)致已形成的斜向滑面飽水后發(fā)生下滑，擋土墻與墻背原狀土在一定時(shí)期處于脫空未接觸狀態(tài)，導(dǎo)致原狀土失穩(wěn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘探和定量分析結(jié)果，為確保后續(xù)施工和運(yùn)營(yíng)中的安全和穩(wěn)定，決定采用“清方卸載+預(yù)留平臺(tái)+錨桿錨索+擋土墻+斜孔排水”的復(fù)合式治理措施。

4.2 防治方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和廣西地區(qū)膨脹土邊坡的治理經(jīng)驗(yàn)［4］，綜合考慮防護(hù)效果、施工難易度、工期和工程造價(jià)等因素，決定對(duì)邊坡上部進(jìn)行挖除卸載，盡可能清除松散滑體。坡頂設(shè)置被動(dòng)防落網(wǎng)，坡面采用30 cm×30 cm截面尺寸錨桿框架梁防護(hù)，設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度為12 m；中部設(shè)置寬度為15 m的平臺(tái)，平臺(tái)修整后采用8 cm厚的現(xiàn)澆C20混凝土硬化處理；坡腳采用路塹墻支擋，并增設(shè)錨索錨固和斜孔排水，墻背設(shè)置50 cm厚砂礫反濾層，錨索設(shè)計(jì)入巖錨固深度為10 m。本次處治共新增路塹墻70 m，錨桿錨索4 759 m，斜孔排水1 956 m，被動(dòng)防落網(wǎng)640 m2，卸載挖除土方66 540 m3，新增占地6 733.33 m2。滑塌治理典型斷面如圖1所示。

5 結(jié)語

（1）地質(zhì)勘查深度與精度不足是導(dǎo)致滑塌的關(guān)鍵原因。對(duì)于紅黏土、膨脹土區(qū)域，應(yīng)適當(dāng)增大勘查資源投入，提升設(shè)計(jì)精度，從而節(jié)省后續(xù)施工特別是運(yùn)營(yíng)期間滑塌處治造成的時(shí)間、經(jīng)濟(jì)成本的浪費(fèi)。

（2）通過現(xiàn)場(chǎng)勘查，對(duì)該滑坡邊坡地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和巖土體力學(xué)性質(zhì)等特征進(jìn)行分析。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)特征，分析得出滑坡的成因機(jī)理及誘發(fā)因素。

（3）通過研究滑坡特點(diǎn)并對(duì)下滑推力進(jìn)行計(jì)算分析，采用“清方卸載+預(yù)留平臺(tái)+錨桿錨索+擋土墻+斜孔排水”的復(fù)合式治理措施。防治方案合理，可為其他土質(zhì)邊坡滑塌病害治理提供參考。

參考文獻(xiàn)

［1］王恭先，徐峻嶺，劉光代，等.滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.

［2］時(shí)衛(wèi)民，鄭穎人，唐伯明.滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的探討［J］.巖土力學(xué)，2003（4）：545-548，552.

［3］王恭先.滑坡防治工程措施的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1998（1）：2-10.

［4］范秋雁，徐炳連，朱 真.廣西膨脹巖土滑坡治理工程實(shí)錄［J］.巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2021（Z2）：3 812-3 820.

收稿日期：2022-10-16