貴州省貴都高速公路K281+135～K281+215段路基滑坡整治研究

盛斌（中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅蘭州730000）

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貴州省貴都高速公路K281+135～K281+215段路基滑坡整治研究

盛斌
（中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅蘭州730000）

摘要：貴州省貴都高速公路K281+135～K281+215段路基滑坡，是運(yùn)營(yíng)中的高速公路一處路基滑坡災(zāi)害?；轮卫響?yīng)考慮搶險(xiǎn)施工以便于施工、盡快處治為原則，盡量減小擾動(dòng)以降低對(duì)滑坡整體穩(wěn)定性的影響。該滑坡的處治是在查明路基工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)路基變形情況和滑坡病害產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，提出微型鋼管樁、錨索和排水工程綜合處理的工程措施，成功根治了滑坡病害，為類(lèi)似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；滑坡；微型鋼管樁；錨索

2011年10月，貴州省貴都高速公路通車(chē)運(yùn)營(yíng)約7個(gè)月，建設(shè)單位發(fā)現(xiàn)貴都高速K281+150～K281+215段路面出現(xiàn)環(huán)狀裂縫和下沉變形現(xiàn)象，路堤下?lián)跬翂υ谏炜s縫處拉開(kāi)，擋墻上泄水孔局部有滲水現(xiàn)象，通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，裂縫仍在繼續(xù)發(fā)展，有形成路基滑坡病害的趨勢(shì)。

根據(jù)勘察結(jié)果，該段路基位于采空區(qū)上部，區(qū)段內(nèi)填土層較厚，斜坡上部堆載較大，受長(zhǎng)期地下水的浸潤(rùn)作用和連續(xù)降雨影響堆載作用等因素作用，（路基）斜坡體穩(wěn)定性逐步降低，該段路基上部巖土體沿著堆填接觸面和風(fēng)化界面滑移，以及沿煤層頂部的軟弱夾層產(chǎn)生順層滑動(dòng)變形，形成路基滑坡病害。

運(yùn)營(yíng)中高速公路路基滑坡病害較普通滑坡病害產(chǎn)生危害更大，影響更廣，損失更嚴(yán)重，工程設(shè)計(jì)中不但要考慮治理工程措施的可靠性，還要考慮高速公路運(yùn)營(yíng)及治理工程施工安全等，而微型鋼管樁樁錨支護(hù)對(duì)場(chǎng)地要求低,施工便捷高效的優(yōu)勢(shì)[1]，正好符合本工程特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)該路段工程地質(zhì)條件詳細(xì)勘察，制定了獨(dú)立錨索墩、微型鋼管樁，結(jié)合排水工程的綜合治理措施，實(shí)施后治理效果較好，近年內(nèi)無(wú)再次變形跡象。

1　路基滑坡病害狀況

貴都高速公路K281+135～+215段路基受2011 年10月上旬持續(xù)降雨的影響，線路右側(cè)局部出現(xiàn)路面下沉、開(kāi)裂變形、路堤擋墻拉開(kāi)下沉變形現(xiàn)象，墻身泄水孔出現(xiàn)滲水，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，裂縫在不斷變寬、變形范圍擴(kuò)大，路基變形病害惡化，變形表現(xiàn)為明顯滑坡變形特征，逐步向線路左側(cè)和（大里程端）大沙坡高架橋發(fā)展，有形成整體滑動(dòng)的趨勢(shì)。上述變形跡象表明，滑坡變形有加速發(fā)展趨勢(shì)，已危及路基和橋臺(tái)的穩(wěn)定，影響到高速公路運(yùn)行安全。

2　路基病害路段工程地質(zhì)概況

2.1邊坡地形、地貌、地層及分布情況

貴都高速K281+130～K281+220段位于貴州省龍里縣大井關(guān)村附近，有一鄉(xiāng)村道路，交通較為方便，地貌屬低中山斜坡堆積地貌，自然斜坡橫坡坡度一般在10°～35°之間，地面標(biāo)高在1170.00～1230.00之間，相對(duì)高差最大約60.00m。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)繪資料和勘察資料[2]，場(chǎng)地地層分布有筑路人工填土層（Qml），第四系坡殘積（Qdl+el）成因的角礫土、碎石土，二疊系吳家坪組（P2w）泥巖、頁(yè)巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r及煤層組成。其中，強(qiáng)風(fēng)化泥巖、頁(yè)巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)泥巖、煤層，薄層狀，巖層局部褶曲發(fā)育，巖層破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈，遇水易軟化，巖層順傾，為易滑地層，層厚1.0～8.0m。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

受多期構(gòu)造影響，巖層破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈。場(chǎng)地附近巖層小褶曲發(fā)育，巖層產(chǎn)狀略有變化，該區(qū)巖層的總體走向大致為NE向，傾向NW，產(chǎn)狀300°～330°∠12°～32°，順向坡傾斜和略向大里程端傾伏。自然坡度10°～35°左右，巖層傾角與自然坡度基本一致，這種巖層層面與山坡自然坡度的關(guān)系對(duì)山坡的穩(wěn)定性是不利的。

場(chǎng)地附近未發(fā)現(xiàn)區(qū)域斷裂構(gòu)造通過(guò)。

2.3水文地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔水文地質(zhì)觀測(cè)，結(jié)合地形地貌、巖性和構(gòu)造特征分析判斷，場(chǎng)地處于斜坡地帶，地下水不發(fā)育。地下水的主要來(lái)源為降水補(bǔ)給，以及采煤巷道和基巖張節(jié)理裂隙水補(bǔ)給。

3　路基穩(wěn)定性分析

3.1路基變形情況分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及補(bǔ)充地質(zhì)勘察情況，該段路基變形嚴(yán)重，逐步發(fā)展，穩(wěn)定性差，后緣裂縫下錯(cuò)明顯，且大里程端向線路左側(cè)山坡方向牽引發(fā)展，小里程端側(cè)界清晰，路基下衡重式擋墻外錯(cuò)明顯，變形增大，持續(xù)發(fā)展，擋墻墻身未見(jiàn)剪斷，墻體位移由下沉拉裂變形為主轉(zhuǎn)為整體外錯(cuò)滑動(dòng)變形為主，擋墻“坐船”，路基滑坡病害變形處于擠壓蠕動(dòng)變形向滑動(dòng)變形發(fā)展階段。

3.2邊坡病害原因分析

路基位于大沙坡采空區(qū)上部，煤層埋深較淺，一般位于9～20m，煤層產(chǎn)狀較為平緩，一般在10°～30°之間，因無(wú)序亂掘，巷道大部未支護(hù)，形成較大的采空區(qū)，造成斜坡地表塌陷較為明顯，形成塌陷坑，地表裂縫發(fā)育，表水及雨水易沿變形裂縫和采煤巷道下滲，構(gòu)成路基的儲(chǔ)水構(gòu)造和排泄通道。組成路基坡體巖層順傾向外，采空區(qū)上部巖層主要為強(qiáng)風(fēng)化泥巖、頁(yè)巖和軟弱風(fēng)化硅質(zhì)巖，薄層狀，巖層破碎，頁(yè)巖和泥巖遇水易軟化，巖土體強(qiáng)度降低較大，存在沿頁(yè)巖泥巖軟弱夾層順層滑動(dòng)的可能性，斜坡體穩(wěn)定性較差。

路堤下衡重式擋墻基礎(chǔ)位于強(qiáng)風(fēng)化泥巖、頁(yè)巖中，巖層軟弱遇水易軟化，擋墻附近地下水易于富集，巖土體含水量相對(duì)較大，墻體荷載較大，基礎(chǔ)巖土在長(zhǎng)期載荷作用下可能產(chǎn)生蠕變，巖土強(qiáng)度逐步降低，造成墻體下沉形變作用，上部土體產(chǎn)生沉降，表水下滲，墻踵范圍巖土含水量增大，加劇墻體基礎(chǔ)的蠕動(dòng)變形作用，路堤邊坡穩(wěn)定性逐漸變差。受長(zhǎng)期地下水的浸潤(rùn)作用和連續(xù)降雨影響及堆載作用等因素作用，路基斜坡體穩(wěn)定性逐步降低，穩(wěn)定性差，路基坡體沿著堆填接觸面和風(fēng)化界面滑移，以及沿煤層頂部的軟弱夾層產(chǎn)生順層滑動(dòng)變形，形成路基滑坡病害，路面下沉開(kāi)裂，推擠大沙坡0號(hào)橋臺(tái)，危及線路行車(chē)安全。

4　治理工程設(shè)計(jì)

滑坡處理過(guò)程比較復(fù)雜，技術(shù)性比較強(qiáng)，在實(shí)際操作中一定要根據(jù)滑坡的成因、類(lèi)型，制定出合適的治理方案，以取得好的治理效果[3]。該路基變形目前已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的滑動(dòng)變形跡象，而且，滑坡有向大里程端橋臺(tái)向后部發(fā)展的趨勢(shì)，如果引起較大規(guī)模的滑動(dòng)變形很有可能會(huì)影響到高速公路的安全運(yùn)營(yíng)，甚至造成斷道等危險(xiǎn)。因此，病害治理工程設(shè)計(jì)需適合搶險(xiǎn)施工的需要，以便于施工，盡快處治為原則，盡量小擾動(dòng)以降低對(duì)滑坡整體穩(wěn)定性的影響，在雨季期間工程措施盡快發(fā)揮作用，而且，考慮到路基的長(zhǎng)久安全，需技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，一次根治，不留后患。

基于以上設(shè)計(jì)思路，經(jīng)過(guò)治理工程方案的比選，采取對(duì)坡體擾動(dòng)較小的主動(dòng)防護(hù)工程對(duì)坡體予以加固處理，確保坡體的長(zhǎng)久穩(wěn)定安全。本病害治理工程設(shè)計(jì)采用微型鋼管樁+錨索+排水工程設(shè)計(jì)方案，該方案在路堤下衡重式擋墻上設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索加固路基，在擋墻墻趾前設(shè)置一排微型鋼管樁注漿加固支擋，結(jié)合坡體疏排水措施綜合治理。微型樁指樁徑小于300mm的灌注樁[4]，具有施工方便、對(duì)巖土體撓動(dòng)小、場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[5]。

4.1微型鋼管樁

在路堤下衡重式擋土墻墻趾前K281+160～+ 220段以及K281+220處0號(hào)橋臺(tái)錐坡與路基結(jié)合部端頭擋墻前設(shè)置一排微型樁，每單元微型樁由3× 3根鋼管樁為一單元，每單元鋼管樁頂采用C25鋼筋砼承臺(tái)將各鋼管樁連接在一起，微型樁排采用頂部設(shè)置連系梁進(jìn)行整體連接，每單元微型樁由9根φ108鋼管樁組成。

4.2錨索墩

在樁號(hào)路基下衡重式擋土墻上設(shè)置上、中、下三排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索間距水平間距為3.0～3.5m，垂直間距為2.5m，錨索由6束ΦS15.24高強(qiáng)度、低松弛的1860級(jí)鋼絞線組成；錨墊板采用兩塊鋼板疊加組成。

4.3排水工程

為疏排坡體地下水，在路堤下?lián)鯄ι辖Y(jié)合擋墻泄水孔位置和滲水情況，在擋墻設(shè)置兩排仰斜疏干排水孔。

4.4施工順序

治理工程應(yīng)在在應(yīng)急臨時(shí)坡體疏排水工程的基礎(chǔ)上，首先施工錨索工程和橋臺(tái)錐坡處微型樁，其次為擋墻前微型鋼管樁工程，然后坡體疏排水工程，最后為擋墻和排水系統(tǒng)的修復(fù)完善以及路面的修復(fù)工程。

5　治理效果及結(jié)論

該路段實(shí)施微型鋼管樁+錨索+排水工程的綜合治理措施后，在截止目前的四個(gè)雨季中，該路段無(wú)明顯變形，根治了路基滑坡病害。綜合該路段工程地質(zhì)條件和滑坡產(chǎn)生的原因分析，得出以下主要結(jié)論：

1）該段滑坡路基位于大沙坡采空區(qū)上部，受長(zhǎng)期地下水的浸潤(rùn)作用和連續(xù)降雨影響及堆載作用等因素作用，路基斜坡體穩(wěn)定性逐步降低，穩(wěn)定性差，路基坡體沿著堆填接觸面和風(fēng)化界面滑移，以及沿煤層頂部的軟弱夾層產(chǎn)生順層滑動(dòng)變形，形成路基滑坡病害。

2）該滑坡路基位于運(yùn)營(yíng)高速公路上，變形速度快，且變形范圍有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)，因此，治理工程設(shè)計(jì)需適合搶險(xiǎn)施工的需要，以便于施工，盡快處治為原則，盡量小擾動(dòng)以降低對(duì)滑坡整體穩(wěn)定性的影響?；谝陨显O(shè)計(jì)思路，采用非開(kāi)挖式微型樁+獨(dú)立錨索墩+排水工程設(shè)計(jì)方案，對(duì)該滑坡進(jìn)行綜合治理。

3）在貴州山區(qū)營(yíng)運(yùn)中高速公路搶險(xiǎn)治理中，提出非開(kāi)挖式微型樁應(yīng)急處置方案，由3×3根鋼管樁為一單元，每單元鋼管樁樁頂采用C25鋼筋砼承臺(tái)將鋼管樁連接在一起，加上鋼管內(nèi)注漿，在推力作用下，微型樁、頂板和巖土體組合形成“樁-土”復(fù)合結(jié)構(gòu)，可視為等效的抗滑樁，對(duì)類(lèi)似工程具有一定參考意義。

參考文獻(xiàn)：

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