廈蓉高速公路某滑坡病害分析及處治措施研究

段小強(qiáng),李俊鵬,侯懷亮

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司,陜西西安710075)

0 引 言

近年來,隨著國家高速公路事業(yè)的飛速發(fā)展,在丘陵、山區(qū)地區(qū)進(jìn)行路塹邊坡開挖而引起的工程滑坡成為一個經(jīng)常遇到的問題。針對滑坡的變形特征、滑坡性質(zhì)、地質(zhì)條件、作用機(jī)理,邊坡開挖影響坡體穩(wěn)定的敏感因素及所保護(hù)的對象等進(jìn)行綜合分析,評價滑坡目前的穩(wěn)定狀態(tài)和工程活動影響下的發(fā)展趨勢;在安全適用、技術(shù)可行的前提下,通過多方案比較選擇最經(jīng)濟(jì)合理的方案對滑坡進(jìn)行根治是滑坡設(shè)計的一個基本原則。由于滑坡對公路安全運行的危害性巨大,往往治理費用較高,因此,滑坡治理工程中進(jìn)行多方案比選和對滑坡的治理方案進(jìn)行優(yōu)化以降低工程投資具有重要意義。

廈蓉高速公路某滑坡位于某特大橋與某隧道之間,滑坡沿路線方向長約300 m,路線在該段以挖方路塹通過,路線右側(cè)設(shè)有停車區(qū)廣場,開挖后右側(cè)形成最大高度為48 m的五級高邊坡。當(dāng)路線邊坡第三級邊坡開挖基本到位,停車區(qū)廣場第四級邊坡開挖至近一半坡高時,受降雨影響發(fā)生了工程滑坡。

1 滑坡工程地質(zhì)特征

1.1 滑坡地貌特征

滑坡所在位置自然坡體地貌類型屬構(gòu)造剝蝕中低山斜坡地貌,為傾向西南的單斜坡體,地形北東高、西南低,地面自然坡度23°～27°。沿路線方向坡面表現(xiàn)為東南側(cè)高、西北側(cè)低的特點?，F(xiàn)坡面已被人工改造為梯田。

滑坡后緣標(biāo)高825 m,前緣標(biāo)高735 m,前后高差約90 m。沿滑動方向,地貌上因邊坡開挖表現(xiàn)為多級階梯狀。

1.2 滑坡水文地質(zhì)簡況

勘察區(qū)地形坡度前緩后陡,覆蓋層中后部較厚、前部較薄,大氣降水在坡面迅速形成地表徑流易向坡面前部的沖溝匯集,滲入土層的孔隙中,進(jìn)而下滲到下部破碎巖體中,順著節(jié)理裂隙向下部滲流。經(jīng)調(diào)查,地下水主要以基巖裂隙水為主,分布在基巖的強(qiáng)風(fēng)化裂隙中,其流量受季節(jié)性變化影響,主要受大氣降水補(bǔ)給,弱風(fēng)化泥質(zhì)板巖裂隙不發(fā)育,巖體完整性較好,為相對隔水層。

滑坡坡體地下水豐富,在自然沖溝等地勢低洼處形成3處泉水出露。其流量為0.01 L/s～0.02 L/s。現(xiàn)因邊坡開挖,改變了地下水的滲流條件,原地表泉水出露處未見泉水。

1.3 不良地質(zhì)現(xiàn)象

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和地形、地貌特征分析,該段所在坡體為一古滑坡[1,2],該古滑坡影響路線長度454 m。古滑坡后壁由于后期的崩塌形成局部坡面較緩的崩塌堆積山坡地貌。

從坡體地形地貌特征、路線位置弱風(fēng)化板巖頂面高程與左線左邊坡地層特征及左線左側(cè)沖溝形態(tài)、沖溝深度等因素綜合分析認(rèn)為,古滑坡整體上屬牽引—推移復(fù)合式滑坡,路線施工前,該古滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1.4 地層與地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)地層主要由第四系殘坡積碎石土、亞粘土及下伏二疊系清江組板巖組成。第四系覆蓋層厚度8 m～22 m,強(qiáng)風(fēng)化板巖厚度1.25 m～30.4 m,其下為弱風(fēng)化板巖,薄層構(gòu)造,產(chǎn)狀340°∠5°。

根據(jù)邊坡工程地質(zhì)勘察資料,F7斷層由路線右側(cè)邊坡坡頂外通過,為張扭性裂隙帶,斷層產(chǎn)狀190°∠70°,破碎帶寬度8 m～13 m。

坡體巖體裂隙發(fā)育,主要發(fā)育三組裂隙。①組:產(chǎn)狀 210°∠70°,密度 7 條/m;②組 :產(chǎn)狀 320°∠80°,密度4條/m;③組:產(chǎn)狀140°∠70°,密度2條/m。其中,第①組裂隙傾向與邊坡傾向(215°)基本相同,構(gòu)成最不利結(jié)構(gòu)面。裂隙一般為張性裂隙,寬度1 mm～2 mm,無充填,延長長度大于5 m。

1.5 滑坡形態(tài)特征

該滑坡滑動后邊界特征較為清晰,滑坡體的后緣張開裂縫及兩側(cè)的剪切裂縫都在地表清晰可見?；虑熬壖舫隹诹芽p僅在左邊界附近可以看到,其余部分因滑坡滑動后坡腳填土反壓而覆蓋或已被開挖破壞。滑坡平面形態(tài)呈“圈椅”狀,前寬后窄,主滑方向218°,滑坡沿路線方向?qū)挾?00 m,縱向長度205 m,滑體厚度 13 m～25 m,估算滑坡體積約110×104m3,具體見圖1。滑坡在縱向上滑面呈折線型,中前部較緩,在滑坡后緣一帶,滑面較陡,傾角60°～70°,向下滑動面傾角變緩,剪出口滑面傾角為4°?？傮w上滑面表現(xiàn)為上中部較陡,中下部較緩的特征。

2 滑坡的形成機(jī)制分析及穩(wěn)定性評價

2.1 滑坡的形成機(jī)制分析[3～5]

該滑坡是由于工程活動引起的工程滑坡,其發(fā)生的主要原因為:

(1)物質(zhì)組成:由于滑體主要由粉質(zhì)粘土碎石土、殘坡積土、全～強(qiáng)風(fēng)化的板巖組成,在開挖斷面上表現(xiàn)為碎、塊石夾土狀,鉆孔內(nèi)巖芯呈土夾碎、塊石狀,結(jié)構(gòu)疏松,為滑坡形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2)大氣降雨與地下水活動:由于本區(qū)雨季時降雨集中,降雨強(qiáng)度大,降水量高,大氣降水不僅對滑體加載,也為地下水提供了充足的補(bǔ)給來源,在地下水的作用下,風(fēng)化巖體的抗剪強(qiáng)度降低,其抗滑性能變差。

(3)坡體裂隙發(fā)育構(gòu)成易滑地層:由于坡體內(nèi)巖體裂隙發(fā)育,裂隙面多有泥化現(xiàn)象,加之風(fēng)化作用強(qiáng)烈,坡體上部的風(fēng)化巖體在坡腳支撐應(yīng)力降低時,極易使上部坡體沿某軟弱帶產(chǎn)生滑動。

(4)斜坡前緣臨空:因邊坡開挖,使坡體前緣臨空,為滑坡的形成提供了滑動空間。

2.2 滑坡的穩(wěn)定性評價

根據(jù)該滑坡目前的裂縫特征及變形情況分析,沿著主滑方向的滑面已經(jīng)基本貫通,滑坡發(fā)生后,施工方已停止了下部邊坡的開挖,因正值雨季,地表降水沿裂縫入滲,不僅會造成前部滑體的進(jìn)一步滑動,還將會有牽引作用,造成整體滑坡的加速和大規(guī)模滑動。當(dāng)路基開挖到設(shè)計標(biāo)高后,坡腳處進(jìn)一步失去支撐,由于卸荷作用,當(dāng)遇連續(xù)降雨時,滑坡的穩(wěn)定性將會進(jìn)一步降低,必將造成邊坡失穩(wěn)和坡體的大規(guī)?；瑒印?/p>

3 滑坡治理方案及方案比選

3.1 滑坡治理方案[6,7]

針對該滑坡的變形特征、滑坡性質(zhì)、滑體物質(zhì)組成特征、邊坡開挖施工特征影響坡體穩(wěn)定的敏感因素、及所保護(hù)的對象等綜合分析,本著技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則,以綜合防排水措施與抗滑支擋相結(jié)合,通過必要的監(jiān)測預(yù)警,進(jìn)行綜合治理。

圖1 滑坡平面形態(tài)圖

因滑坡沿路線方向長度較長,滑坡治理工程量比較大,滑坡擬定的方案有3種。3種治理方案總體分為保留右線停車區(qū)方案和取消右線停車區(qū)方案(將停車區(qū)移至下一個標(biāo)段),保留右線停車區(qū)方案分為原設(shè)計停車區(qū)標(biāo)高方案(方案一)和抬高停車區(qū)標(biāo)高方案(方案二),方案三為取消右線停車區(qū)方案。3種方案具體如下:

3.1.1 方案一:普通抗滑樁+錨索抗滑樁+綜合排水

因主滑斷面滑坡推力較大,在停車區(qū)廣場北側(cè)的四級平臺上距五級邊坡坡腳約1 m沿路線方向布置一排錨索抗滑樁,在高程785 m附近沿路線方向布置第二排抗滑樁,對滑坡進(jìn)行支擋,在三級邊坡坡面滑坡剪出口附近設(shè)置仰斜排水孔。主滑斷面工程布置見圖2。

圖2 主滑斷面治理工程布置圖(方案一)

3.1.2 方案二:抬高停車區(qū)標(biāo)高+普通抗滑樁+錨索抗滑樁+綜合排水

在不降低高速公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的情況下,將右線停車區(qū)廣場的標(biāo)高抬高4 m,根據(jù)抬高后的停車區(qū)廣場標(biāo)高,將本段的一級邊坡高度由原來的10 m調(diào)整為6 m,從而四級平臺上的抗滑樁樁長可縮短4 m,其它工程同方案一。主滑斷面工程布置見圖3。

圖3 主滑斷面治理工程布置圖(方案二)

3.1.3 方案三:取消停車區(qū)廣場+錨索抗滑樁+綜合排水

停車區(qū)廣場取消后,根據(jù)本段的現(xiàn)有地形情況,路線的右邊坡最大邊坡高度為30 m,從而形成三級邊坡,一級邊坡采用錨桿框架進(jìn)行坡面防護(hù),二、三級邊坡采用錨索框架進(jìn)行邊坡加固。同時在三級邊坡坡頂外10 m沿路線方向設(shè)置一排錨索抗滑樁,對滑坡進(jìn)行支擋。主滑斷面工程布置見圖4。

圖4 主滑斷面治理工程布置圖(方案三)

3.2 滑坡的治理方案比選

保留停車區(qū)的方案一投資巨大,施工工期最長,難度最大。

保留停車區(qū)的方案二雖然保留了停車區(qū)廣場,投資規(guī)模稍有減少,但由于抬高了停車區(qū)廣場標(biāo)高,致使停車區(qū)的服務(wù)水平降低。

方案三為取消停車區(qū)廣場方案,相比之下,其投資較小,工期最短,易于施工,質(zhì)量和工期有保證。

綜合考慮工程投資、工期及其對工程質(zhì)量的影響等因素,最終選擇了方案三作為滑坡治理方案。

4 結(jié) 語

廈蓉高速公路某滑坡是山區(qū)公路建設(shè)中比較典型的滑坡,主要涉及到了工程線路主體及其附屬工程在結(jié)合應(yīng)用中的一種突出矛盾,本文以工程實例的形式介紹了該滑坡在安全適用、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理等設(shè)計原則下,通過多方案比較,選擇最佳滑坡治理方案。說明了在滑坡治理工程設(shè)計中,應(yīng)綜合考慮多方面因素,多方案進(jìn)行比較,選擇最佳方案作為滑坡的工程治理方案。同時,對于類似工程在綜合設(shè)計中的全面考慮具有一定的借鑒價值。

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[3] 中交第二公路勘察設(shè)計研究.JTGD30-2004.公路路基設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004:61-64.

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