北安—黑河高速公路K176～K179段路基邊坡綜合整治

尚云飛

(1.北黑高速公路建設(shè)指揮部;2.黑龍江省公路勘察設(shè)計院)

北安—黑河高速公路K176～K179段路基邊坡綜合整治

尚云飛1，2

(1.北黑高速公路建設(shè)指揮部;2.黑龍江省公路勘察設(shè)計院)

北安—黑河高速公路K176～K179段路基邊坡處于古滑坡地貌中，詳細的現(xiàn)場勘察和反復(fù)的邊坡穩(wěn)定分析表明，該段路基拓寬后基本穩(wěn)定。路基邊坡中的全風(fēng)化砂巖層和全風(fēng)化泥巖層的物理和力學(xué)性能、地下水和地表水，以及不合理的開挖和填筑是誘發(fā)路基邊坡失穩(wěn)的主要原因。針對K176+615～K176+750，K177+165～K177+250、K177+490～K177+600和K178+934～K179+150四段路基邊坡，考慮每一段路基邊坡不同的工程地質(zhì)水文地質(zhì)特征、地層的物理力學(xué)性質(zhì)，提出了不同的整治方法，為黑龍江省邊坡整治積累了寶貴的經(jīng)驗。

高速公路;路基邊坡;處理措施

1 概述

北安—黑河高速公路K176～K179段為低山丘陵區(qū)，地貌上屬于第三系孫吳組臺地，且沖溝發(fā)育，山坡中部和下部可見醉漢林和馬刀樹。2001年年初，在北安—黑河公路路基修建時，發(fā)生大面積滑坡，經(jīng)幾個月的發(fā)展，該段滑坡形成近400 m長路基下滑塌陷，最嚴(yán)重處路基僅剩4 m寬，沉降超過1 m，所路過山體也發(fā)現(xiàn)有許多地表裂縫，使路基已經(jīng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡滑體土方量超過30萬m3，迫使道路改線繞行。

隨著區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，北安—黑河公路拓寬改造K176～K179段途徑古滑坡區(qū)域，因此，為了保障公路的安全修建和運營，有必要對其進行地質(zhì)災(zāi)害勘察和邊坡穩(wěn)定性評價，采取有效防治措施以避免滑坡的發(fā)生。

2 工程地質(zhì)特征

該段主要地層為上白堊系嫩江組(K2n)，其上被第三系孫吳組(N1－2s)和第四系(Q)不整合覆蓋，詳細如下。

(1)上白堊系嫩江組。出露于山坡的中部和較低處，局部也在山脊出露，呈北東—北東東向展布，地層傾角10°～25°，其巖性主要為深灰色、黑灰色泥巖，灰色粉砂巖與含礫粗砂巖，灰綠色泥巖，黃褐色含礫的砂巖等。其巖性特征分述如下，①黑灰色泥巖:層狀構(gòu)造，強風(fēng)化，呈小碎片狀、碎塊狀;②黃白色砂質(zhì)泥巖:上部有粉砂質(zhì)泥巖夾層，下部發(fā)育島狀，透鏡狀粉砂巖，強風(fēng)化，呈土狀、散砂狀;③黃白色細(粉)砂巖:層狀構(gòu)造，強風(fēng)化，呈碎塊狀、散砂狀;④淺灰色、灰色泥巖:局部夾透鏡狀，島狀粉砂巖，層狀構(gòu)造，強風(fēng)化，呈土狀、散砂狀;⑤淺綠灰色含礫砂質(zhì)泥巖:強風(fēng)化，較堅硬，局部呈土狀;⑥黃灰色細砂巖夾粗砂巖:層狀構(gòu)造、稍具膠結(jié)，含鐵質(zhì)結(jié)核，強風(fēng)化，呈密實砂狀;⑦含礫粗砂巖:具球狀強風(fēng)化，層狀構(gòu)造，稍具膠結(jié)，呈密實砂狀。

(2)第三系中—上更新統(tǒng)孫吳組。主要分布于山脊及山腳等較高處，呈蓋帽狀不整合覆蓋在上白堊統(tǒng)嫩江組之上。該組巖性主要為半膠結(jié)的礫巖、砂礫巖、砂巖、含鐵質(zhì)砂礫巖。多呈北北東—北東向展布，傾角多小于10°。發(fā)育較簡單，且極為松散，地層分述如下，①砂巖為主夾薄層礫巖:黃白色，具鐵質(zhì)膠結(jié)，強風(fēng)化、呈較松散砂狀;②礫巖:褐、褐紅色，強風(fēng)化、呈稍密砂礫狀，成分復(fù)雜，見少量植物碎片，不整合接觸。

(3)第四系全新統(tǒng)現(xiàn)代河床低河漫灘相沖(堆)積層。主要分布于山前堆積扇、山前洼地內(nèi);其物質(zhì)組成主要為松散砂、礫(卵石)、粘土等;礫(卵)石磨圓較好，分選差，砂為中粗砂。

3 水文地質(zhì)條件

該路段地下水豐富，地下水位埋藏較淺，豐水期穩(wěn)定地下水位可達路基頂面下1 m。含水層巖性主要為全風(fēng)化砂巖，為第四系孔隙潛水，主要來自大氣降水和春融期上游冰雪融水的補給，例如K178+934～K179+150。而且，局部路段可見承壓水，如K178+500～K178+550。此外，地表水主要來自于大氣降水和降雪，受季節(jié)影響大。

4 邊坡失穩(wěn)主要原因

4.1 巖土材料因素

組成邊坡的巖土材料的物理和力學(xué)性質(zhì)是邊坡失穩(wěn)的本質(zhì)原因?，F(xiàn)場調(diào)查表明:該路段拓寬側(cè)地層主要巖性為全風(fēng)化砂巖和全風(fēng)化泥巖，其風(fēng)化程度較高，原巖結(jié)構(gòu)和構(gòu)造已經(jīng)消失，室內(nèi)剪切試驗表明，其原狀土樣抗剪強度指標(biāo)較低。

4.2 水的因素

水是誘發(fā)該段邊坡失穩(wěn)的最主要外在因素。一方面，在地表水的沖刷下，大量物質(zhì)被帶走，使得邊坡沖溝發(fā)育，如K176+615～K176+750和K178+934～K179+150;另一方面，由于地下水位較高，而且地下水坡降大，在動水壓力的作用下，路基內(nèi)細顆粒被帶走，因而導(dǎo)致路基外側(cè)的垮塌(如K178+500～K178+550)和路基橫向裂縫的產(chǎn)生(如K178+934～K179+150)。

4.3 人為因素

人為因素是邊坡失穩(wěn)的又一外在因素。現(xiàn)有公路已經(jīng)破壞該段山體原有的平衡狀態(tài)，加之舊路的擴建改造，路基的不合理開挖和填筑一方面擾動了原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，另一方面，在水的誘發(fā)作用下，也有可能誘發(fā)新的滑坡產(chǎn)生。

5 路基邊坡處理措施

5.1 K176+615～K176+750段

該段路基邊坡全長135 m，最大高差為8.0 m。拓寬側(cè)地層由淺至深依次為填筑土、粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化泥巖和全風(fēng)化砂巖，其巖土特性分述如下。

填筑土:為北黑公路修筑時廢棄土方堆積體;

粉質(zhì)粘土:最大厚度可達2.9 m，天然含水量為23.7% ～26.9%，內(nèi)摩擦角為18.0°～30.0°，粘聚力為28.1 ～35.5 kPa;

全風(fēng)化泥巖:厚度最大為4.7 m，天然含水量為35.6% ～47.8%，內(nèi)摩擦角為12.8°～16.6°，粘聚力為35.5 ～40.2 kPa;

全風(fēng)化砂巖:厚度為9.7～12.7 m，天然含水量為20.5% ～31.7%，內(nèi)摩擦角為15.6°～21.9°，粘聚力為38.5 ～47.2 kPa。

取最不利路基斷面進行邊坡穩(wěn)定性計算，采用強度折減有限元方法計算其邊坡安全系數(shù)為1.54，滿足工程的安全儲備要求，因此對該處邊坡處理的原則為清除棄方，加強排水。具體措施為首先清除現(xiàn)有路基邊坡左側(cè)填筑土，新老路基的結(jié)合部位采用臺階拼接，基底采用碎石換填，厚度為1.5 m;路基坡腳設(shè)置漿砌片石重力式擋土墻，墻頂寬1.5 m，墻長 15 m，墻面坡率為1∶0.2，墻背坡率為1∶0.25，各墻之間設(shè)計2 cm沉降縫;墻內(nèi)設(shè)置兩排直徑為75 mm的PVC排水管，立面上呈品字形，排水管水平間距為3 m;擋土墻基底采用碎石換填，考慮到季節(jié)凍融的影響，擋墻基底埋深為2.5 m;新路基采用碎石土填筑;同時，為了防止坡面沖刷，坡面設(shè)置拱形骨架植被防護。

5.2 K177+165～K177+250段

該段路基邊坡全長85 m，最大高差為13.3 m。拓寬側(cè)地層由淺至深依次為全風(fēng)化砂巖和全風(fēng)化泥巖，其巖土特性分述如下。

全風(fēng)化砂巖:厚度為4.5～10.3 m，原巖呈強風(fēng)化，無法取原狀試樣，其強度參數(shù)參考K176+615～K176+750段選取;

全風(fēng)化泥巖:厚度大于6.8 m，天然含水量為23.3% ～36.5%，內(nèi)摩擦角為16.6°～21.9°，粘聚力為42.0 ～50.8 kPa。

取最不利路基斷面進行邊坡穩(wěn)定性計算，采用強度折減有限元方法計算其邊坡安全系數(shù)為1.24，滿足工程的安全儲備要求，因此對該處邊坡處理的原則為清除地表殘土，并加強排水。具體措施為首先清除現(xiàn)有路基邊坡左側(cè)地表殘土，新老路基的結(jié)合部位采用臺階拼接，基底采用碎石換填，厚度為1.5 m;當(dāng)路基邊坡高度大于6 m時，設(shè)置一個平臺，平臺寬度為2.0 m，表面采用漿砌片石防護;路基坡腳設(shè)置漿砌片石重力式擋土墻，擋墻尺寸、排水方式和坡面防護同K176+615～K176+750段。

5.3 K177+490～K177+600段

該段路基邊坡全長110 m，最大高差為12.6 m。拓寬側(cè)地層由淺至深依次為全風(fēng)化砂巖和全風(fēng)化泥巖，其巖土特性分述如下。

全風(fēng)化砂巖:厚度為2.2～6.3 m，原巖呈強風(fēng)化，無法取原狀試樣，其強度參數(shù)參考K176+615～K176+750段選取;

全風(fēng)化泥巖:厚度為9.8～14.5 m，天然含水量為24.9% ～37.7%，內(nèi)摩擦角為14.7°～18.4°，粘聚力為36.8 ～45.5 kPa。

取最不利路基斷面進行邊坡穩(wěn)定性計算，采用采用強度折減有限元方法計算該處邊坡安全系數(shù)為1.23。路基邊坡處理措施同K177+165～K177+250，但在施工中，該段新路基頂面出現(xiàn)裂縫，為了保障安全運營，K177+490～K177+560設(shè)置抗滑樁。其中，抗滑樁為直徑2.4 m的圓樁，樁長為21 m，間距4 m，共18根樁。采用機械鉆孔樁，施工時隔兩孔進行(即按 1、4、7、10、13、16、2、5、8、11、14、17、3、6、9、12、15、18的順序進行)，且等前一孔混凝土澆筑完工后才進行下一孔的施工?？够瑯躲@孔時應(yīng)設(shè)置護壁和鎖口盤，樁頂設(shè)置2.0 m×2.0 m橫系梁，6根樁為一組，兩組之間設(shè)置一條伸縮縫，縫寬20 mm。

5.4 K178+934～K179+150段

該段路基邊坡全長216 m，最大高差為17.2 m。拓寬側(cè)地層由淺至深依次為填筑土、粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化泥巖和全風(fēng)化砂巖，其巖土特性分述如下。

填筑土:為北黑公路修筑時廢棄土方堆積體;

粉質(zhì)粘土:厚度為 1.3～3.4 m，天然含水量為 25.3% ～29.6%，內(nèi)摩擦角為10.1°～19.6°，粘聚力為17.8 ～26.6 kPa;

全風(fēng)化泥巖:厚度為7.5～11.4 m，天然含水量為29.2% ～52.1%，內(nèi)摩擦角為9.0°～17.5°，粘聚力為28.0 ～45.5 kPa;

全風(fēng)化砂巖:厚度為2.3～15.2 m，天然含水量為12.6% ～36.1%，內(nèi)摩擦角為12.8°～18.4°，粘聚力為35.0 ～45.5 kPa。

取最不利路基斷面進行邊坡穩(wěn)定性計算，采用強度折減有限元方法計算該處邊坡安全系數(shù)為1.20，其處于臨界狀態(tài)，加之該段水文地質(zhì)條件復(fù)雜，為了防止路基邊坡失穩(wěn)，因此設(shè)置路堤抗滑樁。具體措施為首先清除現(xiàn)有路基左側(cè)填筑土，采用分級開挖臺階，基底采用碎石換填，厚1.5 m;整個邊坡共設(shè)置兩階，上階設(shè)計坡高為6 m，下階高度根據(jù)現(xiàn)場拓寬路基高度而變化，施工時完成下階填筑后，開始抗滑樁的施工;其中 K178+934～K179+018和 K179+098～K179+150抗滑樁為直徑1.5 m的圓樁，樁間距4.0 m，設(shè)計樁長分別為12 m和15 m，頂設(shè)置1.2 m×1.2 m的橫系梁;K179+018～K179+098抗滑樁為直徑1.8 m的圓樁，樁間距4.0 m，設(shè)計樁長分別為18 m和21 m，樁頂設(shè)置1.5 m×1.5 m的橫系梁。此外，為了路基右側(cè)加強排水，在K178+800～K179+200右側(cè)設(shè)置漿砌片石匯水區(qū)，并由路基涵洞排至路基左側(cè)下游。

6 結(jié)論

北安—黑河高速公路K176～K179段四段路基邊坡處于古滑坡地貌中，詳細的現(xiàn)場勘察和反復(fù)的邊坡穩(wěn)定分析表明，該段路基拓寬后其基本穩(wěn)定。路基邊坡中的全風(fēng)化砂巖層和全風(fēng)化泥巖層的物理和力學(xué)性能、地下水和地表水，以及不合理的開挖和填筑是誘發(fā)路基邊坡失穩(wěn)的主要原因。

針對 K176+615～K176+750，K177+165～K177+250、K177+490～K177+600和K178+934～K179+150四段路基邊坡，考慮到每一段路基邊坡不同的工程地質(zhì)水文地質(zhì)特征、地層的物理力學(xué)性質(zhì)，采用了不同的整治方法，實踐證明，該段路基迄今處于穩(wěn)定運營中。

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［2］黑龍江省公路勘察設(shè)計院.吉黑高速公路北安至黑河段K176～K179段古滑坡段邊坡防治巖土工程勘察報告［R］.2010.

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1008－3383(2011)12－0001－02

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