南寧機場高速路Ｋ８＋９００西側(cè)山體滑坡成因分析與治理措施

［摘要］文章通過案例分析，對南寧市邊坡設(shè)計、施工中存在的問題提出解決的辦法和建議。

［關(guān)鍵詞］膨脹土；邊坡；順層滑坡；成因分析；治理措施

［作者簡介］藍華，廣西城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院，廣西南寧，530022

［中圖分類號］ U418.5+5［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1007-7723（2008）09-0137-0002

一、工程概況

南寧機場高速公路位于南寧市區(qū)西南部，該區(qū)域表現(xiàn)為一背斜構(gòu)造，出露地層主要為寒武系水口群五組（∈she）頁巖、砂巖；泥盆系蓮花山組（D1l）砂巖、含礫砂巖、礫巖；那高嶺組（D1n）頁巖、粉砂巖夾灰?guī)r；郁江組（D1y）泥巖、砂巖、礫巖夾灰?guī)r；塘丁組—中統(tǒng)（D1t—D2）硅質(zhì)巖、頁巖夾煤；榴江組（D3l）硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖；第三系古新—始新統(tǒng)（E1—2）礫巖、粉砂巖，那讀組（E2n）礫巖、砂巖、泥巖；邕寧群（E2—Ey）礫巖、砂巖、黏土巖夾褐煤；以及第四系（Q）坡—洪—沖積層。有一北西—南東向正斷層穿過，是影響該區(qū)域穩(wěn)定的主要因素。

該滑坡位于機場高速路K8+900處西側(cè)，滑坡南北向長約205m，東西向?qū)捈s90m，滑坡面積約18000m2，滑坡體厚0.1～4.5m，滑坡體積約40000m3，平面近“座椅”形，地形西高東低，滑坡軸近似東西向?；轮芙缁厩逦?，滑坡后緣形成明顯的陡坎且多處坍塌，陡坎傾角大于70°，坎高0.3～1.7m?；麦w內(nèi)出現(xiàn)多處拉裂，地表張裂隙寬10～50cm?；虑熬壗浦本€狀，滑體主要由角礫石①組成，結(jié)構(gòu)松散。雨季時坡腳有泉水出露，泉水水量隨降雨量及降雨時間變化而變化。

二、滑坡成因分析

（一）滑坡的內(nèi)因分析

為了對滑坡成因進行分析，筆者首先從摸清場地的地質(zhì)情況入手，于2006年2月至3月間對場地進行實地踏勘，結(jié)合地質(zhì)報告， 場地地層由上至下主要為碎石土及泥盆系榴江（D3l）強風化頁巖。自上而下，各土巖層依次為：

1.角礫（Q4el+dl）—①

灰褐、黃色，濕，為滑坡體土，成分主要為頁巖碎塊，含少量黏土，結(jié)構(gòu)較松散，角礫呈棱角狀，場地內(nèi)均有分布，厚度0.1～4.5m。

2.黏土（Q4dl）—①1

黃色，濕，軟塑狀態(tài)。夾于角礫①與強風化頁巖②之間，為滑面附近的土體，呈薄層狀，厚約2～10mm。

3.強風化頁巖（D3l）—②

灰褐、黃褐、褐黃色，堅硬狀態(tài)，含硅質(zhì)、泥質(zhì)、炭質(zhì)等，為滑坡體下巖層，呈薄層狀，單層厚度8～100mm不等，巖層層理清晰，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖層傾向SE100～160，傾角10°～30°。該層頂面為滑面，面上均較平滑，且有薄層軟塑狀的黏土①1。該層分布于全場地，探井揭露厚度0.5～2.2m。

根據(jù)地質(zhì)報告分析可知，不良的地質(zhì)條件是滑坡產(chǎn)生的內(nèi)在因素。本場地巖體主要為硅質(zhì)、泥質(zhì)及炭質(zhì)頁巖，巖層呈薄層狀，巖層傾向與邊坡同向，且傾角小于邊坡坡角。經(jīng)施工開挖后巖層裸露，加之南寧地區(qū)炎熱多雨的氣候條件進一步加速了巖體風化的進程。巖面表層受風化作用，裂隙發(fā)育張開，使巖層破碎成階磚狀的角礫，透水性好。角礫中的黏土易被地下水攜帶，而在頁巖②頂面上沉積，且經(jīng)過長期風化后，層面上便形成極薄層的黏土層，其結(jié)構(gòu)不致密，孔隙度大，受水浸泡后易軟化，從而形成滑動面。同時滑動面傾向與邊坡坡向基本一致，在重力和地下水的作用下角礫失穩(wěn)，導致了滑坡的產(chǎn)生。因此該滑坡屬淺層順層的中型滑坡。

（二）滑坡的外因分析

不良的地質(zhì)條件使得山體已具備了產(chǎn)生滑坡的可能性，而外部環(huán)境的改變，使山體失穩(wěn)下滑成為必然。這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.切割坡腳。修建高速公路之前，原山體坡面平緩，山體這種自然平衡狀態(tài)是經(jīng)過漫長的蠕變固結(jié)過程形成的。建設(shè)高速公路時，將原自然坡面挖成坡比為1∶2的邊坡，邊坡每隔8m左右設(shè)置一個2m寬平臺。大面積的切割坡腳使得原先山體的自然平衡被破壞。隨著巖面結(jié)構(gòu)層的軟化，使得山體的下滑力逐漸增大。當巖土體的抗滑力不足以抵抗下滑力時，就會引發(fā)山體滑坡。

2.邊坡防排水系統(tǒng)不健全。從現(xiàn)場勘察看，現(xiàn)狀的坡頂截水溝、坡底邊溝、坡面集流槽、骨架的破壞嚴重，坡面植被覆蓋率低。由于本邊坡地下水主要存在于角礫①中，角礫①松散，形成較多空隙，邊坡防排水系統(tǒng)的不健全使得坡面更容易接受雨水滲入，形成上層滯水。淺層巖體經(jīng)長時間的浸泡后，其強度大幅度下降，在巖體的夾層間形成下滑面。

3.對邊坡附屬工程施工不重視。從現(xiàn)場被破壞的邊坡集流槽、骨架等可以看出，坡面集流槽、骨架等以磚砌為主，骨架嵌入巖層不夠，甚至部分骨架架空于坡面之上；邊坡的植被恢復得也不夠及時。實際上，邊坡的穩(wěn)定性往往取決于邊坡巖土體（特別是土質(zhì)邊坡）的含水量狀況。當邊坡土體含水量趨于飽和時，邊坡的抗剪能力將下降，所以良好的防排水系統(tǒng)對于邊坡的穩(wěn)定性是相當重要的。施工單位往往覺得把邊坡的支護結(jié)構(gòu)做好就可以了，對邊坡附屬工程，特別是防排水工程重視不夠，而這往往是導致滑坡的誘因。

三、工程治理措施

筆者根據(jù)機場邊坡實際情況，在充分考慮經(jīng)濟、技術(shù)、工期等因素的前提下，制定了邊坡治理措施。經(jīng)多方論證，本工程采取了抗滑樁+黏土隔水層+邊坡骨架+集流槽+植被防護等綜合的邊坡支護系統(tǒng)。

（一）抗滑樁

鑒于該處滑坡具有在擋土墻基線位置處、滑動面距地表較深（2.5~4.5m）、滑坡主軸線較長（約120m）和滑坡推力大等特點，若采用重力式擋土墻則墻體截面較大，基礎(chǔ)埋置較深，且施工難度極大，因為滑動體仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，工程大面積開挖極易引起滑動。另外，該地層軟弱面較多，也易產(chǎn)生多層滑面。為避免出現(xiàn)擋上沒擋下的不利局面，經(jīng)多方案比選，本邊坡支護結(jié)構(gòu)最終采用了抗滑樁的支護形式。邊坡共設(shè)置三排樁，樁位基本沿原邊坡平臺布置，共112根，采用φ1.5m人工挖孔樁，樁距均為4m，樁間以樁頂冠梁連接，樁基持力層為頁巖②，樁基及樁頂冠梁均采用C25砼。

（二）邊坡排水系統(tǒng)

邊坡排水對邊坡的穩(wěn)定起至關(guān)重要的作用，本邊坡排水系統(tǒng)主要利用拱形骨架導流，最終通過集流槽排入坡底排水溝。同時骨架與集流槽嵌入土層中，也起到穩(wěn)定邊坡的作用。

（三）坡面防水

由于強風化泥巖具有膨脹性，坡面防水對減少泥巖風化是非常有利的。本工程采用的隔水措施是骨架施工完畢再在骨架內(nèi)回填夯實30cm黏土，黏土壓實度不小于85%。

（四）邊坡綠化措施

由于頁巖遇水極易松散、崩塌，且頁巖土質(zhì)偏酸性，土壤貧瘠，植被不易生長?，F(xiàn)邊坡基本無植被，由于長期受雨水直接沖刷，雨水滲入巖體并形成軟弱層，從而發(fā)生滑坡。在相鄰的種有松樹的邊坡上可以看到無滑坡現(xiàn)象發(fā)生，可見植被對邊坡穩(wěn)定和水土保持起非常重要的作用。

雖然松樹適合該邊坡土壤，但生長周期較長，短期難以控制水土流失及巖體風化。筆者推薦采用香根草技術(shù)進行邊坡綠化。香根草技術(shù)在我國研究與應(yīng)用已有10多年的經(jīng)驗。香根草具有以下特點：

（1）適應(yīng)性強，對土壤要求很低；

（2）生長速度快，攔截能力強；

（3）根系發(fā)達，強度高，穿透能力強；

（4）無性繁殖，只抽穗、不結(jié)籽，沒有種子到處隨風飄移形成雜草。

可見利用香根草的特殊性能配合其他相應(yīng)植物，再使用正確的種植方式和專業(yè)養(yǎng)護，用于道路邊坡防護治理，具有良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效應(yīng)。

四、結(jié)語

從本工程中，筆者體會到：

第一，隨著南寧市城市建設(shè)的突飛猛進，城市規(guī)模越來越大，在城市建設(shè)中必然面臨這越來越多的邊坡問題，對于南寧市及其周圍的地形、地質(zhì)來說，最常見的問題是膨脹性巖土的邊坡支護問題。從目前的工程實踐上看，尚無有效、經(jīng)濟的辦法進行治理，如南寧市快速環(huán)道沿、機場高速公路、五象大道等道路沿線邊坡崩塌、滑坡時有發(fā)生。通常采用的卸載、擋土墻、錨桿等支護辦法往往治標不治本，且非常不經(jīng)濟。建議廣西本地高校、研究機構(gòu)等利用本地的工程經(jīng)驗，成立專門研究課題攻破南寧市這一邊坡治理的頑癥。

第二，在城市規(guī)劃和道路設(shè)計過程中，應(yīng)充分尊重原有的地形地貌，盡量避免大面積開挖的情況，將邊坡問題在規(guī)劃和設(shè)計的前期工作中解決。

第三，在城市建設(shè)過程中，應(yīng)注意結(jié)合規(guī)劃情況，分清哪些邊坡是重要的、哪些邊坡是次要的，哪些是永久的、哪些是臨時的，根據(jù)不同條件進行邊坡支護，避免不必要的浪費。

第四，設(shè)計人員應(yīng)注重對現(xiàn)場的踏勘和對地質(zhì)報告的研究。設(shè)計人員往往拿到地質(zhì)報告后在設(shè)計院閉門造車，而且對地質(zhì)報告也不注重研究，只是看看參數(shù)表就開始進行設(shè)計。實際上邊坡支護措施的選擇和布置，不但與邊坡土體本身的物理參數(shù)有關(guān)外，還與邊坡的破壞模式、巖層結(jié)構(gòu)面分布、地下水分布、脹縮性等都息息相關(guān)。設(shè)計人員應(yīng)對滑坡產(chǎn)生的機理進行透徹的分析，并對現(xiàn)場進行踏勘，與地質(zhì)報告有出入時應(yīng)與勘察單位進行協(xié)商，對癥下藥才能設(shè)計出合理的邊坡支護方案。

第五，對于膨脹土邊坡，當?shù)貙又写嬖谲浫鯅A層時，無論現(xiàn)場勘察中是否有滑坡存在，都不能按一般性的邊坡治理來對待，應(yīng)首先分析其有無潛在滑動面的存在，然后再論證該邊坡的穩(wěn)定性，根據(jù)該工程的重要程度，按實際下滑面或潛在下滑面進行設(shè)計計算或?qū)吰逻M行必要的加固處理。

第六，地下水是滑坡產(chǎn)生的天敵，許多坡體都是因為地下水滲入或排水不暢，導致土體軟化，抗剪強度降低，并最終引起山體滑坡。因此，邊坡工程的設(shè)計應(yīng)重視地表水的引排和地下水的疏干，以降低地下水高度，增強邊坡穩(wěn)定性。

第七，施工質(zhì)量的好壞將嚴重影響工程設(shè)計的效果，決定支擋結(jié)構(gòu)能否發(fā)揮正常的使用功能。因此在施工過程中，應(yīng)加強現(xiàn)場施工管理，不但重視支擋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，也應(yīng)該重視防排水等附屬設(shè)施的質(zhì)量，禁止“豆腐渣”工程的出現(xiàn)。

［參考文獻］

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［2］公路路基設(shè)計規(guī)范JTG D30-2004［S］.

［3］廣西南寧市勘測院.南寧市機場高速公路K8+900滑坡巖土工程勘察［Z］.