摘要：文章以G7212柳北高速公路某路塹病害邊坡為例，在研究該病害邊坡工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對病害邊坡的成因和病害機(jī)理進(jìn)行了分析，提出了采用棚架式結(jié)構(gòu)的微型樁對邊坡進(jìn)行固腳支檔，并對邊坡后緣采用挖方卸載的處治措施，同時(shí)采用巖土工程GE05設(shè)計(jì)軟件進(jìn)一步驗(yàn)證了該病害邊坡處治設(shè)計(jì)的合理性和安全可靠性，可為同類工程的處治提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：病害邊坡；棚架式結(jié)構(gòu)微型樁；成因分析；處治設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)驗(yàn)證

U416.1+4A140452

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對交通需求也在急劇增長，而高速公路的修建里程也越來越多。高速公路邊坡在日積月累過程中和惡劣天氣等不利因素的影響下，邊坡的病害問題日益突出，病害邊坡問題逐漸演變?yōu)楸浪⒒碌鹊刭|(zhì)災(zāi)害問題，嚴(yán)重危及高速公路的通行和行車安全。本文以該G7212柳北高速公路某路塹病害邊坡的處治為例，結(jié)合場地的工程地質(zhì)條件，分析了病害邊坡的成因和病害機(jī)理，提出了處治設(shè)計(jì)方案及建議，為高速公路同類型病害邊坡的處治提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

該路塹病害邊坡區(qū)屬中低山～丘陵地貌區(qū)，地面高程為125～310 m，相對高差約為200 m。山坡地勢較陡，坡度為20°～35°。山體坡面分布有殘坡積覆蓋層，山體上植被較發(fā)育，主要為雜樹及松樹、桉樹經(jīng)濟(jì)林木等。

1.2 地層巖性

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和鉆探揭露，病害邊坡區(qū)的地層主要是由殘坡積（Qel+dl）覆蓋層和泥盆系下統(tǒng)（D1）泥質(zhì)粉砂巖組成，病害路段的地層巖性分述如下：

含碎石粉質(zhì)黏土：棕黃色，棕紅色，硬塑，約含15%～20%砂巖、粉砂巖風(fēng)化碎石，棱角狀，粒徑多為5～50 mm之間，干強(qiáng)度高，韌性差。

強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：褐色、褐灰色，強(qiáng)風(fēng)化，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理、裂隙呈網(wǎng)狀發(fā)育，裂隙面多被鐵錳質(zhì)浸染，巖體破碎～極破碎，巖芯多呈砂狀、碎塊狀，綜合判定巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：灰色、褐灰色，中風(fēng)化，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理、裂隙較發(fā)育～稍發(fā)育，淺部裂隙面多被鐵錳質(zhì)浸染，巖體較破碎～完整，巖芯多呈短柱狀、碎塊狀，少部分呈長柱狀，綜合判定巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，病害路段位于廣西山字型構(gòu)造的前弧東南翼，路段附近的地質(zhì)構(gòu)造主要為蓮花山背斜，軸向北東，為一長軸背斜。受褶皺構(gòu)造擠壓等構(gòu)造影響，構(gòu)造帶及附近區(qū)域的巖體較破碎。測得巖層產(chǎn)狀為271°/SW∠20°。

1.4 水文地質(zhì)

根據(jù)勘察報(bào)告及現(xiàn)場調(diào)查的成果并結(jié)合相關(guān)規(guī)范綜合確定病害區(qū)邊坡體各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)如表1所示：

2 路塹病害邊坡綜合分析

2.1 路塹病害邊坡成因分析

根據(jù)現(xiàn)狀路塹病害邊坡的變形破壞特征分析，病害邊坡是受地質(zhì)條件、人類工程活動以及大氣降水等三方面的因素作用形成的。

2.1.1 地質(zhì)環(huán)境條件

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及工程地質(zhì)勘察成果分析可知，病害邊坡的地層主要是有上覆土層為含碎石粉質(zhì)黏土，下覆巖層為泥質(zhì)粉砂巖，上覆土層和下覆基巖的物理力學(xué)性質(zhì)以及巖土層的透水性均存在較大的差別。因此，在雨水下滲浸泡影響下雨水極易在上覆土層中聚集，在巖土交界面處形成軟弱滑動面，為路塹病害邊坡的形成提供了有利地質(zhì)環(huán)境條件。

2.1.2 人類活動

人類工程活動主要是深挖路塹邊坡為邊坡滑塌的形成提供非常不利的臨空條件。路塹邊坡開挖完成后改變了邊坡原來的受力狀態(tài)，產(chǎn)生了應(yīng)力重分布；同時(shí)，開挖坡面亦改變了其地表水與地下水的滲透排泄路徑。大氣降雨直接下滲至巖土交界面處并沿巖土交界面向坡前排泄，使得巖土交界面處的巖土體有了充分軟化的條件，進(jìn)一步降低了巖土層的物理力學(xué)指標(biāo)，為路塹病害邊坡的形成提供了有利的動力條件。

2.1.3 氣象水文因素是病害邊坡形成的外動力

降雨對病害邊坡的影響主要表現(xiàn)為：大氣降雨沿上覆含碎石粉質(zhì)黏土層直接下滲至巖土交界面處并沿巖土交界面向坡前排泄，使得巖土交界面處的巖土體有了充分軟化的條件，進(jìn)一步降低了巖土層的物理力學(xué)指標(biāo)，打破了現(xiàn)狀路塹邊坡的平衡狀態(tài)，使得邊坡沿軟化后的巖土交界面產(chǎn)生滑移變形。由此可見，氣象因素對路塹病害邊坡的形成起到加劇誘發(fā)的作用，是病害邊坡形成的主要誘因之一。

綜上所述，路塹病害邊坡的形成主要是在地質(zhì)因素、人類活動、氣候條件等共同作用產(chǎn)生的，而強(qiáng)降雨等惡劣天氣是加劇誘發(fā)病害邊坡的主要外動力。

2.2 路塹病害邊坡破壞機(jī)理分析

路塹病害邊坡開挖后造成邊坡前緣臨空；而邊坡體內(nèi)的含碎石粉質(zhì)黏土與泥質(zhì)粉砂巖的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)性質(zhì)差異大，在大氣降雨下滲影響下極易在巖土界面形成明顯的軟弱結(jié)構(gòu)面；同時(shí)邊坡的在大氣降水反復(fù)交替入滲侵蝕作用下，使得坡體中殘坡積層和泥質(zhì)粉砂巖的結(jié)構(gòu)面在水體反復(fù)干濕循環(huán)浸泡作用下進(jìn)一步軟化，降低了其力學(xué)強(qiáng)度，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)發(fā)生牽引式滑動破壞。路塹邊坡破壞后在邊坡后緣形成貫通的圈椅狀拉張裂縫，同時(shí)后緣裂縫形成高度為1.7～2.6 m的錯(cuò)臺，直接威脅到高速公路的通行安全。

3 處治設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

3.1 處治設(shè)計(jì)方案

根據(jù)病害邊坡的工程地質(zhì)條件和變形破壞機(jī)理特征，病害邊坡處治主要解決以下問題：（1）針對牽引式破壞機(jī)理的邊坡可在滑坡前緣設(shè)置抗滑強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)來提高滑坡的抗滑力；（2）在坡體后緣進(jìn)行卸載以減少邊坡的自身重量，以達(dá)到相對平衡的狀態(tài)；（3）雨水下滲是致使邊坡失穩(wěn)的主要誘因，因此要解決該處邊坡的地表水的疏導(dǎo)問題。具體設(shè)計(jì)方案如下（見圖1）：

（1）在現(xiàn)狀邊坡一級坡頂位置設(shè)置抗滑支擋結(jié)構(gòu)：采用多排棚架式結(jié)構(gòu)的微型樁設(shè)計(jì)方案，利用多排微型樁組成棚架體系對潛在滑坡體前緣進(jìn)行固腳支檔，以提高邊坡的抗滑力。

（2）在現(xiàn)狀一級坡頂以外已滑動的區(qū)域的土體進(jìn)行卸載，以減少滑坡后緣的下滑力［1］，并對卸載后的坡面進(jìn)行12 m長錨桿+掛8的HPB300圓鋼，噴射12 cm厚的C25混凝土對坡面進(jìn)行錨桿+噴射混凝土支護(hù)［2］。

（3）在邊坡周邊設(shè)置截排水溝，完善邊坡區(qū)域的排水系統(tǒng)，將坡面區(qū)域匯集的地表水及時(shí)排離坡面。

3.2 設(shè)計(jì)驗(yàn)算

本次設(shè)計(jì)采用巖土工程設(shè)計(jì)軟件GEO5中的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析模塊，根據(jù)典型斷面計(jì)算邊坡各工況下的整體穩(wěn)定性和卸載后的邊坡越頂穩(wěn)定性。計(jì)算模型如圖2所示，計(jì)算結(jié)果如圖3、圖4和表2所示。其中多排棚架式結(jié)構(gòu)微型樁驗(yàn)算采用GEO5抗滑樁設(shè)計(jì)模塊對多排微型樁的各項(xiàng)內(nèi)力進(jìn)行驗(yàn)算。

根據(jù)上述驗(yàn)算結(jié)果，該病害邊坡采用削坡卸載+多排棚架式結(jié)構(gòu)的微型樁固腳+錨噴護(hù)面防護(hù)后，邊坡整體穩(wěn)定性和削坡卸載后邊坡越頂穩(wěn)定性均能滿足《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3334-2018）［3］表5.2.2安全系數(shù)正常工況≥1.20、非正常工況≥1.10的要求。多排棚架式微型樁的各項(xiàng)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求［4］。

4 結(jié)語

本文以G7212柳北高速公路某路塹病害邊坡處治工程為例，在研究了邊坡的工程地質(zhì)條件后，對病害邊坡的成因和病害機(jī)理進(jìn)行了分析，提出專項(xiàng)處治設(shè)計(jì)方案并進(jìn)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了驗(yàn)算，得出以下結(jié)論：

（1）該路塹病害邊坡屬于牽引式滑動破壞，現(xiàn)狀邊坡已經(jīng)產(chǎn)生滑塌破壞，并在邊坡后緣形成貫通的圈椅狀拉張裂縫，同時(shí)后緣裂縫形成高度為1.7～2.6 m的錯(cuò)臺，直接威脅到高速公路的通行安全，需要及時(shí)處治。

（2）根據(jù)該病害邊坡的工程地質(zhì)條件和變形機(jī)理分析，采用多排棚架式結(jié)構(gòu)的微型樁進(jìn)行加固，同時(shí)對現(xiàn)狀一級坡頂以上已滑動的區(qū)域的土體進(jìn)行卸載，并結(jié)合坡面排水設(shè)計(jì)措施，將地表水盡快排出，最終達(dá)到處治的目的。

（3）設(shè)計(jì)驗(yàn)算采用巖土工程設(shè)計(jì)軟件GEO5對邊坡的整體穩(wěn)定性和卸載后的邊坡越頂穩(wěn)定性以及多排棚架式結(jié)構(gòu)微型樁的各項(xiàng)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，均滿足規(guī)范要求，設(shè)計(jì)方案合理可靠。

參考文獻(xiàn)：

［1］DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB 50086-2015，巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JTG/T 3334-2018，公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.