山區(qū)高速公路建設(shè)期間滑坡治理方案探討

葛世偉

河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限責任公司，河南 鄭州 450000

1 項目概況

2010年8月，因強降雨導致焦（作）桐（柏）高速葉縣至舞鋼段正在實施過程中的K32+350～K32+720（位于舞鋼市境內(nèi)山區(qū)）路段右側(cè)出現(xiàn)山體滑坡，滑坡體總方量達563752立方，路基和邊坡被毀。

該路段原施工圖設(shè)計為挖方路基，平曲線半徑1000m，縱坡1.5%，中心最大挖方高度28.7m，最小挖方高度13.2m，右側(cè)邊坡最大挖方高度38m，最小挖方高度16.5m。

從8月10號到8月13號對布設(shè)的9處觀測點觀測結(jié)果判斷，滑坡體還處于不穩(wěn)定狀態(tài)，仍在緩慢滑移，同時，滑坡體變形量正在不斷變小，趨于穩(wěn)定。

表1 滑坡體觀測結(jié)果一覽表

2 方案擬定

滑坡治理應貫徹安全、合理、經(jīng)濟的原則，在保證安全和正常使用的前提下，尋求方便施工、周期短、對環(huán)境影響小、最經(jīng)濟的設(shè)計方案。在方案選擇時，需在技術(shù)合理性、施工的可行性、施工周期和經(jīng)濟4個主要方面綜合考慮。筆者有幸負責了本項目的具體設(shè)計工作，綜合本項目所有情況、本路段具體特征及相關(guān)專家意見，對此滑坡治理設(shè)計了3個方案進行論證分析，詳細介紹如下：

1）繞行（改線）方案；

2）抗滑明洞方案；

3）防護方案。

3 方案介紹

3.1 繞行方案

本項目全線橋梁上部結(jié)構(gòu)及涵洞通道已經(jīng)全部實施完畢，路基工程也全部完成，故改線繞行方案首先應在滿足設(shè)計標準的前提下，最大限度的縮小改線范圍，綜合本路段特征，提出如下兩個繞行方案。

圖1 繞行方案示意圖

3.1.1 左繞行方案（即圖1中的②號方案）

該方案是以最小的改線范圍向原路線東側(cè)繞過現(xiàn)在的滑坡體，改線長度1560m，最小平曲線半徑650m，最大縱坡3.8%，不設(shè)隧道，最大挖深23.1m。

優(yōu)點：

1）改線長度小，只有1560m；

2）造價較低，工期較短。

缺點：

1）路線所經(jīng)之處與目前線位處地質(zhì)情況相似，同樣存在不良地質(zhì)災害發(fā)生的可能；

2）平曲線達到規(guī)范規(guī)定極限最小值，且縱坡達3.8%，平面小半徑和大縱坡組合，運營期存在安全隱患；

3）原有地方道路改路困難。

鑒于以上論證，研究認為：該方案不宜推薦。

3.1.2 右繞行方案（即圖1中的①號方案）

該方案是從原路線右側(cè)徹底繞開滑坡體，并以隧道的形式通過，改線長度3.0km，改線范圍內(nèi)設(shè)隧道 185m（分離式路基，即兩車道斷面隧道），大橋一處510m，最小平曲線半徑6000m，最大縱坡2.5%。

優(yōu)點：

1）以隧道的形式通過山體，徹底繞開滑坡體，永久消除安全隱患；

2）平縱線形指標較高，行車舒適；

3）原地方路基本不受影響，現(xiàn)有滑坡治理相對容易；

4）對原地表的破壞小，利于環(huán)保。

缺點：

1）原有已建成的一座18m×30m大橋、5處涵洞和全路段路基需全部廢棄；

2）改線長度達3000m，工程量大，工程造價高，工期長；

3）現(xiàn)在山體滑坡仍需要治理恢復。

此方案工程造價13540萬，工期9個月，結(jié)合本項目情況，不宜推薦。

3.2 抗滑明洞方案

滑坡淺層滑動時，可視地基情況設(shè)置明洞，洞頂回填土石支撐滑體，或滑體越過洞頂落在線路之外。當下部存在較好的基巖時，明洞和基巖共同作用，亦可治理滑動面較深，下滑力較大的滑坡?？紤]到本滑坡路段滑坡規(guī)模大、地質(zhì)條件差等因素，提出了地表注漿加抗滑樁明洞方案。

優(yōu)點：

1）明洞和樁為一整體結(jié)構(gòu)體系，可充分發(fā)揮抗滑樁明洞結(jié)構(gòu)的整體抗滑功效及抗滑樁的群樁效應；

2）明洞采用回填、反壓滑坡，抵消了部分下滑力；

3）結(jié)構(gòu)新穎、美觀，整體抗滑性能好。

缺點：

由于滑坡推力作用于明洞的部位不同，明洞整體和各部分，尤其是拱腳連接部分的穩(wěn)定性差。

3.2.1 基礎(chǔ)處理方案

為了對邊坡施加有效的反壓荷載，洞頂需進行較高的土石回填，因此對基礎(chǔ)承載力要求較高，且滑坡段地質(zhì)條件較差，故提出以下基礎(chǔ)處理方案：

1）地表注漿

地表注漿可有效提高基礎(chǔ)承載力及基礎(chǔ)的整體抗剪能力，從而抵抗部分滑坡剩余推力。注漿孔間距1.0m×1.0m，深度16m，孔徑Φ42。

2）樁基礎(chǔ)

明洞兩側(cè)邊墻及中墻底部基礎(chǔ)設(shè)左、中、右 3 排C25鋼筋混凝土樁；明洞和樁為一整體結(jié)構(gòu)體系，可充分發(fā)揮抗滑樁明洞結(jié)構(gòu)的整體抗滑功效及抗滑樁的群樁效應，明洞結(jié)構(gòu)和抗滑樁共同承擔上部覆土反壓荷載和滑坡推力。

樁基礎(chǔ)：樁徑1.8m，樁頂圓形墩帽直徑2.4m，高度2.0m。混凝土樁縱向間距6m。

3.2.2 明洞結(jié)構(gòu)

與暗洞結(jié)構(gòu)不同的是，明洞洞頂回填土石完全作為荷載施加于明洞結(jié)構(gòu)，同時，考慮到明洞的水平側(cè)壓力及滑坡的剩余推力，提出以下結(jié)構(gòu)方案：

內(nèi)輪廓參數(shù):面積2×90.4m2；周長2m×38.2m；凈高7.8m；凈寬14.3m；

襯砌：1.0m厚C35鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（含仰拱）。

3.2.3 防排水方案

明洞防排水：以“防排結(jié)合，保證拱墻、路面、設(shè)備箱不滲水”為原則，確定明洞防排水方案：

襯砌外側(cè)鋪設(shè)外貼式防水層，襯砌混凝土抗?jié)B等級不低于P8；

邊墻兩側(cè)各設(shè)縱向排水盲管，縱向排水盲管通過三通接頭與橫向排水波紋管相連，將水引入隧道內(nèi)排水盲溝，通過排水盲溝引出洞外，排至洞外路基邊溝；

洞內(nèi)兩側(cè)設(shè)置Ω型排水溝沿隧道縱向?qū)⑺龆赐猓胖炼赐饴坊厹稀?/p>

邊坡防排水：本方案滑坡排水工程主要包括截排地面水和疏排地下水兩部分。在坡頂、滑坡中部及滑坡周界外各設(shè)截水溝一道，與既有截水溝順接；在邊坡平臺，既有墻頂平臺均設(shè)截水溝，通過吊溝引排人側(cè)溝;夯填地表裂縫，減少地表水下滲，防止外來水流人邊坡體內(nèi)，并使地面水能迅速順暢地排出滑體以外。

本方案工程造價8422萬，工期4個月，造價適當，工期合適，采用原來的路線，利于環(huán)保，故作為推薦方案。

3.3 防護方案

3.3.1 清方工程+抗滑樁+格構(gòu)錨索

該滑坡為第四系堆積物滑坡，下盤巖質(zhì)為強風化泥巖，巖土體具有中等強度膨脹性。

對右側(cè)滑坡體進行一定的清方后，采用剛度較大的抗滑樁加固邊坡。樁徑為2.5m，間距初步定為5m，樁頂布置一束預應力錨索，以改善抗滑樁的受力狀態(tài)。

左側(cè)第一級邊坡設(shè)置樁板墻，其他邊坡采用錨桿框架+復合土工膜+三維網(wǎng)植草的防護形式，可以有效避免雨水侵入土體，同時對土體也進行了加固。

3.3.2 排水設(shè)計

該滑坡土體含水量豐富，且土體為中等強度膨脹土，因此，排水設(shè)計包括坡體內(nèi)排水及坡面防排水。

坡體內(nèi)排水采用仰斜式排水孔方案，以及時有效排除坡體內(nèi)滲水；仰斜式排水孔孔深和間距將根據(jù)水文地質(zhì)情況及坡體內(nèi)滲水量大小確定。

坡面排水主要采用截水溝+平臺排水溝+復合土工膜坡面防護。根據(jù)坡頂匯水情況，坡頂設(shè)置兩道截水溝。外圍截水溝設(shè)置在滑坡體后緣最遠處裂縫5m以外的穩(wěn)定斜坡面上，平面上依地形而定，溝底縱坡無特殊要求，以順利排除攔截地表水為原則。第二道設(shè)置距第一道30m左右，同時可采用“人”字形排水溝聯(lián)系上下兩級截水溝，在坡面形成排水溝網(wǎng)。

邊坡平臺均設(shè)置平臺排水溝，并通過急流槽將匯水引入邊溝內(nèi)。為防止雨水進入土體，坡面采用復合土工膜防護，同時采用三維網(wǎng)植草綠化；對坡頂裂縫采用粘土或水泥漿予以封堵，對坡頂池塘進行清干后回填，同時，對坡面流水不暢的區(qū)域予以整平，以減少雨水下滲。

抗滑明洞方案優(yōu)點：

1）不需要另行選線而占用大量的土地；

2）對環(huán)境的破壞相對較??；

3）相對改線方案工期短、造價低。

缺點：

1）本方案相對明洞方案造價高；

2）存在大量棄方，且永久占地較大；

3）施工困難，且對施工技術(shù)要求高，施工周期較長；

4）本路段地質(zhì)情況復雜，膨脹土危害性巨大，且裂隙水發(fā)育，在實施過程中仍存在繼續(xù)滑坡的可能。

本方案工程造價10540萬，工期6個月，而且仍存在較大的安全風險。綜合比較認為，不宜推薦此方案。

4 結(jié)論

筆者從事過多條山區(qū)高速的設(shè)計工作，山區(qū)高速在設(shè)計期間往往會因為造價、施工難度大及后期養(yǎng)護困難等原因，設(shè)計者會考慮盡可能的少設(shè)隧道，但筆者認為，類似本文論述的情況，的確應在設(shè)計時設(shè)置隧道通過，消除安全隱患的同時，減少占地，保護沿線環(huán)境。故此建議：在山區(qū)高速設(shè)計期間，必須徹底詳查沿線地質(zhì)情況，對不良地質(zhì)路段及中心挖高大于25m或邊坡挖高大于35m的路段，應做多方案設(shè)計，通過準確計算論證比較，并堅持安全第一的原則。

[1]葉縣至舞鋼高速公路施工圖設(shè)計.

[2]李斌.公路工程地質(zhì).

[3]方左英.路基工程.

[4]公路隧道設(shè)計規(guī)范.