西寧甘河工業(yè)園區(qū)道路滑坡原因分析及整治措施

童景盛

（中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

長期以來，路基邊坡的綜合防護(hù)技術(shù)一直是城市道路建設(shè)中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。城市道路因填挖量相對較小，高邊坡地段不多，由此引起的損失亦不大，因而防護(hù)工程不作為城市道路建設(shè)的主體工程，所以在工程中對邊坡的綜合防護(hù)研究常常被忽視。但近些年來，由于城市的擴(kuò)展建設(shè)，處于城郊地帶的道路也納入了城市建設(shè)的規(guī)劃范圍，出現(xiàn)了較多的高挖深填的地段，邊坡治理與防護(hù)也大量出現(xiàn)。尤其是位于青藏高原的青海省更是條件惡劣，地質(zhì)條件復(fù)雜，各種地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生。因此，道路兩側(cè)的邊坡滑坡設(shè)計(jì)與治理顯得越來越重要。

1 工程概況

甘河工業(yè)園區(qū)四號路位于甘河工業(yè)園區(qū)境內(nèi)的北側(cè)，總體走向?yàn)楸逼?0°～24°左右，按照城市II級次干道標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施修建，采用整體式路基，路面寬17.00 m。K2+400～700段左側(cè)山體陡坡，在修建四號路時(shí)，將左側(cè)高約20～30m的山體挖除近一半。在路床修建后，土、巖體出現(xiàn)向右側(cè)塌移，在塌移后施工方已將崩塌物鏟除，塌移后的邊坡為一高陡欠穩(wěn)定邊坡，陡坡體后緣出現(xiàn)了拉張裂縫跡象，穩(wěn)定程度較差。期間，恰逢連場大雨，導(dǎo)致部分山體發(fā)生滑坡，滑坡體寬度約60 m，滑體高度約13 m，滑體體積約6 000m3?；率鹿拾l(fā)生后，經(jīng)各方緊急商討，決定先做臨時(shí)保護(hù)措施以控制滑坡的繼續(xù)發(fā)展，再實(shí)施永久整治措施以消除滑坡病害。

2 工程地質(zhì)及邊坡穩(wěn)定分析

2.1 工程地質(zhì)

甘河工業(yè)園區(qū)位于甘河河谷，四號路的右側(cè)為甘河河谷Ⅰ級階地，左側(cè)為低山丘陵區(qū)，邊坡體形態(tài)呈梯形。根據(jù)工程地質(zhì)測繪及探井成果表明：邊坡頂部土層主要為第四系：①層耕土（Q4pl）、②崩積物（Q4col）、③－1層黃土狀土（濕陷性）（Q4al）和③－2層黃土狀土（非濕陷性）（Q4al），坡體巖性為第三系泥巖（E）地層。

第四系耕土屬欠固結(jié)，松散土；黃土狀土屬以粉粒為主的松散土，為上部土層的崩塌創(chuàng)造了條件；邊坡土層主要為第四系黃土和第三系強(qiáng)風(fēng)化泥巖，堆積層厚度大，邊坡呈陡坡地形，坡度在60°～80°之間，這是影響邊坡穩(wěn)定的地貌因素。在第三系泥巖中，裂隙及解理較發(fā)育，同時(shí)，發(fā)育有一組近垂直的裂隙組，這是影響邊坡穩(wěn)定的構(gòu)造因素。

2.2 邊坡穩(wěn)定性分析

從后緣拉裂來看，邊坡頂部的荷重很高，仍有新的接縫裂隙在發(fā)育。通過現(xiàn)場踏勘，發(fā)現(xiàn)在坡面上每天都有新的小范圍的掉塊在產(chǎn)生，少至幾立方，多至幾十立方。以上表明，坡面坡度仍大于主要裂隙組的傾角。同時(shí)，坡頂?shù)暮芍厥鞘惯吰虏环€(wěn)定的另一主要原因。以上僅能產(chǎn)生小的、次生的崩塌，短期內(nèi)大的崩塌發(fā)生的可能性已不大。但隨著小的崩塌不斷發(fā)生，邊坡不斷接近直立，同時(shí)，暴露出的泥巖不斷進(jìn)行風(fēng)化和雨季的雨水作用，加劇了泥巖的軟化，破壞巖體的原有結(jié)構(gòu)，在今后，有可能形成較大的崩塌，即邊坡隨著時(shí)間的推移，將更加不穩(wěn)定。

3 滑坡原因分析及穩(wěn)定計(jì)算

3.1 滑坡原因分析

滑坡的形成既有內(nèi)在因素，也有促成其形成的外在條件。如地質(zhì)、地貌、降雨及人類工程活動因素等。

（1）地質(zhì)因素。該工程邊坡體主要組成為覆蓋層黃土狀土及下覆強(qiáng)風(fēng)化泥巖。滑坡范圍內(nèi)的地層上部為第四系全新統(tǒng)堆積層，中部為角礫土，下覆基巖為志留系云母片巖。坡體的巖性為頁巖風(fēng)化殘積土或全風(fēng)化土，該層為軟弱層，一旦暴露和遇水即易軟化，這就為滑坡的形成創(chuàng)造了天然條件。

（2）人工切坡是造成陡坡土體塌移的主要誘發(fā)因素。由于開發(fā)建設(shè)，在古滑坡體前緣開挖要地，在滑坡滑動前，前緣切坡已達(dá)20 m以上，并未進(jìn)行有效支護(hù)，破壞了原陡坡地形的平衡系統(tǒng)而引起工程崩塌。

（3）挖土坡度影響。施工時(shí)為預(yù)留回填土，在山體挖土?xí)r未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行放坡，造成部分山體坡度過大。

（4）排水設(shè)施影響。山體土方開挖前，未在邊坡周邊設(shè)置排水溝，故地表水未能及時(shí)排走。

（5）天氣影響。施工期間正值雨季，且在邊坡、管坑土方開挖后突降連場大雨，雨水不斷滲入坡體內(nèi)，使土的含水量和重度增大，內(nèi)摩擦角減少，抗剪強(qiáng)度降低。邊坡體在天然狀態(tài)條件下處于欠穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

以上各種影響因素均與滑坡發(fā)生的成因吻合，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查觀察，發(fā)現(xiàn)滑坡體水平位移不大，滑坡后壁不高，主裂縫寬度較小，滑坡體前緣未形成鼓包，該滑坡按滑坡體規(guī)模劃分屬于小型滑坡，按照滑動受力狀態(tài)特征劃分則屬于牽引式滑坡。

3.2 穩(wěn)定計(jì)算

（1）滑坡推力的計(jì)算

采用條塊分割法，在順滑動主軸方向的地質(zhì)縱斷面圖上按滑帶的產(chǎn)狀和巖土性質(zhì)劃分為若干鉛直條塊，由后向前計(jì)算各條塊分界面上的剩余下滑力即是該部位的滑坡推力，其基本公式如下：

式中：K——穩(wěn)定系數(shù)，上部取1.1，中部取1.15，下部取1.20；

ψi——傳遞系數(shù)，由公式cos（ai-1－ai）－sin（ai-1－ai）tgφi計(jì)算；

Wi——第i條塊滑體的重量，kN/m；

ai——第i條塊所在滑面的傾角；

ai-1——第i-1條塊所在滑面的傾角；

φi——第i條塊所在滑面的摩擦角；

ci——第i條塊所在滑面的單位粘聚力，kPa；

li——第i條塊所在滑面的長度，kPa。

依據(jù)上述公式及勘察試驗(yàn)資料計(jì)算可得該滑坡的下滑推力如表1。

表1 推力計(jì)算匯總表

設(shè)計(jì)滑坡推力E=536.61 kN/m(主軸)。分三級抗滑，每級設(shè)計(jì)滑坡推力：E1=200 kN/m，E2=200 kN/m，E3=186.7 kN/m。

（2）滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡穩(wěn)定性分析的目的是判斷滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，為其整治提供分析數(shù)據(jù)。取單位寬度有代表性的剖面分析。見表2、表3。

表3 各種極限平衡條分法安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果對比

根據(jù)以上結(jié)果，以Spercer法為基準(zhǔn)，進(jìn)行誤差分析：簡化Bishop法計(jì)算結(jié)果最接近嚴(yán)格條分法，其誤差很小；瑞典法未考慮土條間有利的相互作用，其安全系數(shù)值最小，偏于保守。

滑坡推力安全系數(shù)K=1.06～1.356。邊坡處于極限平衡狀態(tài)，隨著地下水的作用，邊坡的穩(wěn)定性還會降低，因此需要治理。

4 整治措施

4.1 滑坡整治方案

滑坡整治應(yīng)針對滑坡發(fā)生的原因采取相應(yīng)的措施，消除觸發(fā)滑動的不利因素，使山體長期穩(wěn)定。該工程的滑坡整治方案中主要包括以下技術(shù)措施。

（1）排水：必須盡快實(shí)施邊坡周邊排水設(shè)施，防止地表水滲入滑坡地段土層，特別要保證在大雨和暴雨期間所有排水溝排水順暢。

（2）反壓：加快排水管道敷設(shè)施工進(jìn)度，及時(shí)回填管坑，回填土要分層壓實(shí)至路基標(biāo)高，在滑坡體的牽引段增加豎向荷載，以提高滑體的抗滑安全系數(shù)。

（3）卸載：對滑體土體適當(dāng)削方，將原設(shè)計(jì)的1∶1坡度調(diào)整為1∶1.25，在滑坡體的主滑段卸載。

（4）護(hù)面：在滑體面進(jìn)行平整和修坡，夯實(shí)坡體表面裂縫；坡面做漿砌片石骨架網(wǎng)格；山體坡面采用噴草籽綠化措施，防止坡面水滲入坡體。

（5）支擋：根據(jù)地質(zhì)資料和滑坡穩(wěn)定分析，取單位寬度計(jì)算出滑坡體幾個(gè)有代表性剖面的推力大小、方向和作用點(diǎn)，然后根據(jù)各斷面滑坡推力分段設(shè)置擋土墻。

由于甘河園區(qū)四號路K2+400～700段邊坡影響到四號路建設(shè)和運(yùn)營，失穩(wěn)后產(chǎn)生的推力巨大，人工切坡后邊坡體下伏泥巖出漏，屬極軟巖，且節(jié)理極發(fā)育，極易導(dǎo)致其牽引垮塌。因此在路線左側(cè)其前緣有利部位采用擋墻支護(hù)。

對現(xiàn)崩塌坡面進(jìn)行三級放坡錯(cuò)臺處理。自下而上，第一級坡面高寬為1∶0.75，設(shè)碎落臺寬2.0 m；第二級坡面高寬比為1∶1，碎落臺寬度2.0 m；第三級坡面高寬比為1∶1.75。對于頂部的黃土狀土全部剝除，在總體考慮安全與經(jīng)濟(jì)的條件下，對于強(qiáng)風(fēng)化泥巖采取部分剝除，并做好坡體及坡面的排水措施，防止大氣降水滲入坡體內(nèi)。

4.2 各種工程布設(shè)及注意事項(xiàng)

（1）坡面防護(hù)工程的布設(shè)

擋土墻上設(shè)等截面護(hù)墻，場坪四周的斜坡采用液壓噴播植草防護(hù)，頂邊坡設(shè)拱型骨架內(nèi)液壓噴播植草護(hù)坡，護(hù)墻墻身部分，上、下、左、右間隔2～3 m交錯(cuò)設(shè)置泄水孔，擋土墻、護(hù)墻與擋土板相接處，設(shè)伸縮縫一道，骨架護(hù)坡每10～20 m設(shè)伸縮縫一道。

（2）排水工程的布設(shè)

在滑坡體最外裂縫外側(cè)設(shè)置一道截水溝，以最高點(diǎn)為分水嶺，向兩側(cè)包含所有裂縫后，排入泄水渠。骨架下部的排水溝底部設(shè)一道塑料盲溝，沿道路側(cè)邊排出。

（3）其他工程措施

滑體范圍內(nèi)所有裂縫，開挖后均用三七灰土回填夯實(shí)。在已開挖的平臺靠既有鐵路一側(cè)邊緣做碼砌砂袋，防止開挖面土體錯(cuò)落沖向鐵路。砂袋頂寬1.0 m，底寬2.0 m，高2.0 m，長100 m。

（4）施工注意事項(xiàng)：

a.場坪開挖前須事先做好天溝、排水溝等排水設(shè)施，以防地表水流入場坪和基坑。

b.護(hù)墻墻背必須與挖方坡面密貼，邊坡有局部超挖或凹陷時(shí)應(yīng)先行挖臺階，然后用與墻體相同砌體砌筑，不可回填土或干砌片石。

c.邊坡開挖后，如有松動巖石，應(yīng)先行清除，再施工。

d.石料應(yīng)選用不易風(fēng)化的硬石，其抗壓強(qiáng)度不小于30 MPa。

e.墻身砌體不得有水平通縫，墻址臺階應(yīng)與墻基同時(shí)砌筑。

5 滑坡變形檢測

為了檢驗(yàn)該工程滑坡整治效果，對滑坡、擋墻、路面的位移、沉降等變形情況進(jìn)行觀測，經(jīng)過幾年的跟蹤觀測，各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定收斂，完全滿足要求，達(dá)到預(yù)期目的。

6 結(jié)語

對于邊坡的防治，要貫徹以防為主，整治為輔的原則。在設(shè)計(jì)防治措施之前，應(yīng)詳細(xì)勘察場地地形、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，分析滑坡性質(zhì)及其發(fā)展階段，了解滑坡產(chǎn)生的原因，以便“對癥下藥”，嚴(yán)格按照施工規(guī)程進(jìn)行操作。否則一旦發(fā)生巖土工程意外，不但影響工期，還將額外增加投資，造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。

本滑坡按上述整治方案整治，于2007年8月開工，10月整治工程竣工。現(xiàn)道路正常運(yùn)營3年多時(shí)間，經(jīng)歷3個(gè)雨季未發(fā)生任何斜坡變形和其他病害現(xiàn)象，證明對該滑坡的整治是有效的和成功的。