路塹高邊坡滑塌成因與綜合治理措施分析

■盧金華

（龍巖靖永高速公路有限責(zé)任公司，龍巖 364000）

龍巖靖永高速公路K3+435～K3+645 段路塹高邊坡位于永定區(qū)高頭鄉(xiāng)北側(cè)約600 m 處山坡，地下水發(fā)育，水位較淺，上部溝谷常年流水。 該邊坡自開(kāi)始施工后受連續(xù)強(qiáng)降雨影響， 出現(xiàn)2 處嚴(yán)重滑塌區(qū)，并處于蠕動(dòng)狀態(tài)（圖1），隨時(shí)可能造成更大規(guī)模甚至擴(kuò)展到整段邊坡或者泥石流的危害，致使該滑坡的治理支護(hù)工作迫在眉睫。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)情況

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭露，該邊坡自上而下地層主要為：漂石、殘積粉質(zhì)粘土、黏性土、全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖。 場(chǎng)區(qū)內(nèi)發(fā)育的地下水主要為第四系孔隙水與基巖裂隙水，水位較淺，年度水位變化??；且雨水充沛，暴雨集中，地表徑流強(qiáng)；遇雨季或暴雨期，排水量成倍增加、山洪沖刷較嚴(yán)重。

邊坡坡面植被發(fā)育，自然坡度為20°～25°，坡腳（邊坡南側(cè)）為正在建設(shè)的靖永高速；西北側(cè)為一水泥道路；西側(cè)為山間溝谷，溝內(nèi)有滾、漂石，并伴有地表水流出；東西側(cè)各發(fā)育一條沖溝，未見(jiàn)有變形、開(kāi)裂跡象，坡面為種植果樹(shù)梯田。

1.2 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)情況

該邊坡原設(shè)計(jì)方案為四級(jí)放坡開(kāi)挖，每級(jí)坡高約8 m，中間臺(tái)階寬度為2 m，一、二級(jí)坡率1∶1，三、四級(jí)邊坡坡率1∶1.25；坡頂設(shè)置環(huán)形截水溝，坡腳設(shè)置排水溝；坡面防護(hù)自下而上（第一級(jí)至第四級(jí)）分別為：第一級(jí)護(hù)面墻、第二級(jí)錨索框架梁、第三級(jí)拱型骨架+植草、第四級(jí)種植草防護(hù)[1]。

2 滑坡變形破壞特征

2.1 滑塌區(qū)一

滑塌區(qū)一位于邊坡西部垂直線路方向，坡體下錯(cuò)約2.5 m，平面形態(tài)下寬上窄喇叭狀，滑動(dòng)面呈圓弧狀， 為淺層牽引式+推移式（截水溝斷裂匯流灌入）小型土質(zhì)滑坡。 滑坡后緣自然山坡有3～5 條拉裂縫，裂縫寬度0.5～15 cm，長(zhǎng)度2～10 m 不等，坡面有多處裂縫與小臺(tái)階（圖2），坡體中部出現(xiàn)下沉現(xiàn)象， 坡頂截水溝及原分級(jí)平臺(tái)上的排水溝已變形、開(kāi)裂、錯(cuò)斷。

圖2 滑坡現(xiàn)場(chǎng)情況

滑帶土為坡積粉質(zhì)黏土（坡頂上部）、殘積砂質(zhì)黏性土（坡體中下部），多呈飽和狀態(tài)、軟塑狀，局部夾有砂礫石。 該處滑坡前緣已經(jīng)滑停，后緣局部仍不穩(wěn)定，處于時(shí)滑時(shí)停階段，表現(xiàn)為遇雨即滑，如不及時(shí)整治，其變形破壞將不斷發(fā)展和擴(kuò)大。

2.2 滑塌區(qū)二

滑塌區(qū)二位于邊坡東部垂直線路方向，平面形態(tài)呈狹長(zhǎng)條帶狀，上窄下寬，滑動(dòng)面呈折線狀，屬淺層牽引式小型土質(zhì)滑坡。 滑坡后緣下錯(cuò)0.5～1.0 m，兩側(cè)受牽引下錯(cuò)1.0～1.5 m， 兩側(cè)分布有縱向裂縫數(shù)條，寬度0.5～10 cm，長(zhǎng)度3～6 m 不等。 坡面多級(jí)邊坡受牽引滑塌，原分級(jí)平臺(tái)上的水溝錯(cuò)斷，變形區(qū)域形成一條大沖溝（圖3），坡體中部出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。

圖3 滑塌區(qū)二大沖溝現(xiàn)場(chǎng)情況

滑帶土為坡積粉質(zhì)黏土（坡頂上部）、殘積砂質(zhì)黏性土（坡體中下部），多呈飽和狀態(tài)，軟塑狀，局部夾有砂礫石。 該滑坡處于劇滑—滑停階段，具有無(wú)雨時(shí)穩(wěn)定，遇雨即滑的特點(diǎn)，如不及時(shí)整治，其變形破壞將不斷發(fā)展和擴(kuò)大。

3 邊坡變形成因分析

根據(jù)滑塌區(qū)一、二的邊坡破壞特征，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)水文條件和地勘鉆孔資料數(shù)據(jù)分析總結(jié)，導(dǎo)致本高邊坡滑塌形成的主要因素有[2]：（1）地形條件：邊坡所處地貌為丘陵區(qū)， 布有一條常年流水的沖溝，溝谷兩側(cè)土質(zhì)松散，易被潛蝕破壞。 （2）巖土體特征：邊坡地質(zhì)主要為殘坡積黏性土和全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體強(qiáng)度隨含水量的增加而降低特征明顯， 浸水后易軟化崩解造成坡體變形、滑塌。 （3）氣候、水文因素：邊坡場(chǎng)區(qū)受高差影響，氣候變化明顯，雨水豐富，多年平均降水量較高。 （4）地下水作用： 場(chǎng)區(qū)地下水較發(fā)育且穩(wěn)定水位埋深為0.50～6.30 m，易造成邊坡失穩(wěn)。 （5）人為因素：山坡自然坡度較緩，經(jīng)削坡后坡角變大、坡度變陡，多級(jí)邊坡可能存在長(zhǎng)時(shí)間裸露，施工人員并未及時(shí)進(jìn)行防護(hù)加固；坡體內(nèi)的排水系統(tǒng)及坡頂環(huán)形截水溝開(kāi)裂、變形后未施工人員未及時(shí)進(jìn)行修復(fù)加固。

4 滑坡體的穩(wěn)定性分析

4.1 巖土參數(shù)的分析與選用

該處邊坡滑坡，危害程度較為嚴(yán)重，滑坡防治工程安全等級(jí)為一級(jí)， 設(shè)計(jì)穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.30。本次針對(duì)滑塌區(qū)一、二的滑坡體進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算， 巖土參數(shù)采取反演于取樣分析結(jié)果互相參照、分析取用的方法， 綜合考慮巖土參數(shù)和滑帶土參數(shù)，選取計(jì)算的巖土參數(shù)如表1 所示[3]。

表1 巖土體物理力學(xué)參數(shù)

4.2 穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

根據(jù)邊坡變形特征及地形、地貌特征，選取出K3+550 的3 個(gè)剖面作為最不利穩(wěn)定性斷面計(jì)算滑坡整體穩(wěn)定性。 考慮到滑坡可能遭遇最不利情況，分別考慮本次滑動(dòng)面（采用傳遞系數(shù)法）正常工況、雨季工況的邊坡穩(wěn)定性估算，以及潛在滑動(dòng)面1、2（采用圓弧滑動(dòng)條分法）雨季工況的邊坡穩(wěn)定性估算。

傳遞系數(shù)法計(jì)算公式[3]：

式（1）、（2）中，F(xiàn)s為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；Wi為土條重力；Ti為第i 塊段沿滑面的下滑力 （kN/m）；Ri為第i 塊段沿滑面的抗滑力（kN/m）；Ci為第i 塊段滑面巖土粘聚力（kN/m2）；αi、βi為第i 塊段滑面與水平面夾角；φi為第i 塊段沿滑面土的內(nèi)摩擦角；ψi為第i-1 塊段的剩余下滑力傳遞至第i 塊的傳遞系數(shù)；Li土條滑面長(zhǎng)度。

經(jīng)計(jì)算與分析，該邊坡現(xiàn)狀處于欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定性狀態(tài)中（表2），暴雨工況下邊坡產(chǎn)生滑坡的可能性極大，危險(xiǎn)性大。 潛在滑動(dòng)面巖土主要為殘坡積土或全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖，厚度大于15 m，屬中層土質(zhì)滑坡。 為確保邊坡穩(wěn)定安全，必須及時(shí)采取安全有效的治理措施。

表2 邊坡穩(wěn)定性估算值

5 滑坡治理方案

為了保證邊坡的安全穩(wěn)定和高速公路的正常運(yùn)營(yíng)，根據(jù)邊坡各部分的穩(wěn)定性、推力大小、微地形等特點(diǎn)，綜合考慮并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件情況，總結(jié)具體處理方案如下：

5.1 應(yīng)急治理措施

滑坡發(fā)生后，應(yīng)立即對(duì)邊坡進(jìn)行應(yīng)急處治，具體實(shí)施步驟為：（1）設(shè)置臨時(shí)排水系統(tǒng)[4]。 滑塌區(qū)1坡頂截水溝斷裂處上部設(shè)置截洪溝，將坡頂匯水與地表排水?dāng)r截后往另一側(cè)沖溝內(nèi)排出。 夯填后緣裂縫， 將坡體出現(xiàn)的裂縫用防水板鋪底后用粘土夯填；在已滑塌區(qū)兩側(cè)邊坡開(kāi)挖臨時(shí)截排水溝，防止降雨時(shí)地表水大量滲入坡體內(nèi)，進(jìn)一步加劇坡體的變形。 滑塌區(qū)2 第二級(jí)邊坡出水處設(shè)置臨時(shí)排水溝或外接排水管，及時(shí)將水流排出邊坡外圍。 （2）卸載反壓。 臨時(shí)排水系統(tǒng)設(shè)置完后在坡腳前緣進(jìn)行反壓，限制滑體前移。 雨水停止后，清除滑體上的松軟土體，并對(duì)后緣臨空面進(jìn)行卸載。 （3）坡面保護(hù)。 對(duì)裸露邊坡坡面設(shè)防沖刷彩布或防滲塑料膜。

5.2 綜合治理措施

針對(duì)本滑坡的巖土特征及形成原因， 采取重新設(shè)置攔、排、截水和上清下?lián)醯木C合治理方案[5]。具體治理方案（圖4）歸納如下：（1）邊坡第一階采用6 m 高抗滑擋墻，第二級(jí)及以上坡率為1∶1.5，一級(jí)平臺(tái)寬度6.5 m，二級(jí)平臺(tái)寬度14 m，第三、四級(jí)平臺(tái)寬度3 m。 （2）第三階采用孔徑Ф130，4 束的鋼絞線錨索框架梁防護(hù)；第四階K3+470-502、K3+522-562 段采用孔徑Ф130，4 束的鋼絞線錨索。 第二、四級(jí)邊坡其他部分及第五、六級(jí)邊坡均采用拱形骨架防護(hù)。 （3）地表排水：在邊坡坡頂外側(cè)5 m位置設(shè)置1 道截水溝， 截水溝兩側(cè)必須接入兩側(cè)溝谷； 截水溝與塹頂之間部分采用30 cm 的M7.5漿砌片石封閉。（4）地下排水：分兩期實(shí)施。第一期工程為邊坡平孔排水和支撐滲溝，第二期工程為排水滲井。 一期工程及邊坡防護(hù)完工后，對(duì)邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 邊坡存在滑動(dòng)跡象或者仰斜式排水平孔出水率小于80%時(shí)，應(yīng)立即施工二期滲井工程。 排水平孔在第一、二、五級(jí)邊坡坡面設(shè)置2 道，在第三、四級(jí)邊坡設(shè)置3 道，長(zhǎng)度穿過(guò)潛在滑動(dòng)面；第一、二級(jí)排水平孔豎向間距2.5 m，橫向間距5.0 m，第三、四、五級(jí)排水平孔豎向間距2.5 m，橫向間距3.0 m，梅花形布置，第一排排水管高于平臺(tái)高程約1 m；支撐滲溝設(shè)置于邊坡出水點(diǎn)附近，橫向間距5 m。

圖4 滑坡工程治理方案示意圖

5.3 施工期間變形監(jiān)測(cè)

主要采取地表位移和深孔位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為：地表位移監(jiān)測(cè)1 次/天，變形劇烈時(shí)每天數(shù)次；地下位移監(jiān)測(cè)1～2 次/周，變形劇烈時(shí)1 次/天。該邊坡布置2 個(gè)檢測(cè)斷面，6 個(gè)監(jiān)測(cè)孔，治理期間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 滑坡施工期間監(jiān)測(cè)情況

根據(jù)邊坡動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果并結(jié)合地表宏觀變形巡查情況，該邊坡在整治期間未發(fā)現(xiàn)明顯滑動(dòng)變形反應(yīng)，整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

6 治理效果

該滑坡綜合治理于2021 年9 月底施工完成，而后靖永高速公路于2022 年春節(jié)前順利通車試運(yùn)營(yíng)，截至2022 年5 月期間多次遇暴雨天氣，坡體均未發(fā)生滑移跡象，邊坡已基本穩(wěn)定，坡面美觀協(xié)調(diào)，基本達(dá)到了預(yù)期的整治效果，后期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果如圖5 所示。

圖5 監(jiān)測(cè)位移曲線圖

7 結(jié)語(yǔ)

高邊坡滑塌治理是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工程，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合考慮排水、支擋、防護(hù)及錨固等各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。 滑塌發(fā)生后選定治理措施前，應(yīng)再次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地詳盡勘察，認(rèn)真分析原因，綜合考慮各項(xiàng)因素，最終選擇因地制宜、合理有效的綜合治理方案。