高速公路路基滑坡機(jī)理及加固技術(shù)研究

摘 要：路基滑坡是一種比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，在全球范圍內(nèi)都普遍發(fā)生，已經(jīng)給世界各地人們帶來(lái)了巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。本文結(jié)合貴州省三穗至黎平高速公路第11合同段路基滑坡治理項(xiàng)目，分析了路基滑坡產(chǎn)生因素。

關(guān)鍵詞：路基；滑坡機(jī)理；滑坡孕育機(jī)制；預(yù)應(yīng)力錨索

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.082

1 滑坡工程地質(zhì)特性

1.1 高速公路路基滑坡過(guò)程

本路段高速公路路基滑坡發(fā)生在2013年8月，由強(qiáng)風(fēng)暴雨誘發(fā)，坡長(zhǎng)為20m，高度為1.5m-3m，滑坡面積為30-60m2，呈現(xiàn)為后陡前緩的折線形ABCDEF，淺部屬于順層滑動(dòng)，后部為切層，滑坡體BCDEFGHI以土與強(qiáng)風(fēng)化板巖碎塊為主。

FED為邊坡上部滑線，首先發(fā)生損傷產(chǎn)生裂隙，隨著降雨及地表水的深入，中部DCB逐漸出現(xiàn)損傷裂隙，并與上部滑線FEF貫通。隨著強(qiáng)風(fēng)暴雨大量滲入坡體，F(xiàn)EDCB中、上部滑帶土滲水補(bǔ)給飽和，坡體很快處于飽水狀態(tài)，并由原有坡面FGHI流淌水和泥漿。邊坡底部ABC對(duì)上部滑體的抑制下降作用降低。臨滑前，F(xiàn)EDCB中上部坡體己發(fā)生蠕動(dòng)位移，對(duì)下部 ABC 坡體產(chǎn)生巨大推力，使下部坡體被突然剪斷而發(fā)生路基滑坡。

1.2 工程地質(zhì)特性

高速公路路基滑坡的地方其實(shí)是一種屬于低丘陵類型的地形狀況，整體為從南向北走勢(shì)，南部高北部低，邊坡形成由東向西走勢(shì)，這里的邊坡都是人工的，整個(gè)地形起伏都非常大，坡的高度在1.5到3.0m之間，長(zhǎng)度大概有20m左右，地形邊坡的高度大多數(shù)在2.0m左右。而整個(gè)坡度在60°到80°之間不等，個(gè)別地區(qū)有直立現(xiàn)象。組成邊坡巖土層為素填土、粉質(zhì)粘土、中風(fēng)化板巖。場(chǎng)地邊坡上部為0.30-0.8m厚度不等的松散土體，下伏中風(fēng)化板巖。邊坡的頂部基本上是由0.50到1.20m之間的厚耕土和部分粉質(zhì)粘土組合而成，土質(zhì)整體比較濕潤(rùn)，也比較松散，一般遇水的話就很快會(huì)飽和，土質(zhì)的工程物理綜合性能比較差。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探結(jié)果，組成邊坡基巖主要為中風(fēng)化板巖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，中風(fēng)化板巖為軟巖，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)劃分巖體基本質(zhì)量分級(jí)為Ⅳ級(jí)巖體。

2 本路段路基滑坡機(jī)制分析

強(qiáng)風(fēng)暴雨與截洪渠底部的滲流匯聚了地表水，滲入到邊坡巖土體內(nèi)部，使得邊坡巖土體內(nèi)部含水量增加，巖土體中孔隙水應(yīng)力增大，巖土體結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，巖體土體強(qiáng)度降低。

邊坡巖土體是一種天然損傷材料，因無(wú)法準(zhǔn)確獲得無(wú)損時(shí)的彈性模量，故將邊坡體形成狀態(tài)作為基準(zhǔn)損傷狀態(tài)，將地表水滲入邊坡體作為正損傷狀態(tài)。根據(jù)Lemaitre提出了等效應(yīng)變假設(shè)，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)得出基準(zhǔn)狀態(tài)損傷表達(dá)式：

D = 1-E′/E 式中，E為無(wú)損材料的彈性模量，E′為損傷材料的彈性模量。

類似損傷有效應(yīng)變假設(shè)，設(shè)基準(zhǔn)狀態(tài)的有效應(yīng)力和有效面積為σ，A，正損傷狀態(tài)的有效應(yīng)力和有效面積為σ′，A′。則有基準(zhǔn)狀態(tài)：F =σA，正損傷狀態(tài)：F′=σ′A′設(shè)：D=（A-A′）/A 推得σ′=σ/ （1-D），E′=（1-D）/E。在該路段進(jìn)行了水入邊坡破壞離心模型試驗(yàn)研究，得出了邊坡穩(wěn)定高度、邊坡巖土體損傷與含水率的關(guān)系]。邊坡含水量低，坡腳未見(jiàn)較明顯的外鼓，坡頂也只出現(xiàn)少數(shù)淺拉裂縫，此時(shí)頂部巖土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，出現(xiàn)明顯的損傷，邊坡尚處于穩(wěn)定。當(dāng)含水量繼續(xù)增加時(shí)，坡腳有一局部土體有產(chǎn)生一條明顯裂縫，邊坡底部巖土體出現(xiàn)損傷，坡頂巖土體損傷進(jìn)一步加大，原有裂縫成非線性增加。

可見(jiàn)，坡腳是邊坡整體穩(wěn)定的重要影響因素，邊坡的滑裂面在坡頂豎直向下，表明坡頂土體為拉破壞，達(dá)到一定深度后坡體變?yōu)榧羟衅茐模衙娲笾聻閳A弧滑裂面。含水量與邊坡最大穩(wěn)定高度呈非線性，隨含水量增大，最大穩(wěn)定高度下降幅度越來(lái)越大。一定含水量范圍內(nèi)邊坡變形破壞形式基本相同。

3 路基滑坡加固方案

3.1 截洪渠加固

該路段邊坡坡頂因?yàn)樵瓉?lái)存在的截洪渠的外側(cè)壁整體比周邊路基高許多，搜易山坡上的降雨無(wú)法流到渠里。所以，只有把截洪渠的整體外面形狀改造為長(zhǎng)城口的類型，按照每1m左右就開一個(gè)0.02m寬的出口，口子的深度必須要比周邊的路基坡面低一些，然后在安裝尺寸為5×5mm塑料網(wǎng)，這個(gè)塑料網(wǎng)主要是用來(lái)防止污水中的雜物堵塞截洪渠，最后在渠的底部采取加固措施，可以采用注漿方式加固。

3.2 噴錨支護(hù)參數(shù)

滑坡加固一級(jí)坡采用錨桿支護(hù)、二級(jí)坡采用預(yù)應(yīng)力錨索，坡面噴射混凝土加固技術(shù)。錨桿支護(hù)參數(shù)為錨桿長(zhǎng)度為3m，直徑為25mm，間排距為1.0m，漿液為M30水泥漿，漿液中須加膨脹劑。下傾角度為15°。錨索支護(hù)參數(shù)為：錨索鉆孔孔徑為130mm，水平方向的孔距偏差不大于50mm，垂直方向的孔距偏差不大于100mm。錨索采用3×7φ5鋼絞線（設(shè)計(jì)值1260），水平間距1m，垂直間距1m；下錨索時(shí)，每隔2米作一道支架，自由段用塑料薄膜包裹嚴(yán)密。漿液為M30水泥漿，漿液中須加膨脹劑。注漿時(shí)，注漿管嵌入錨索支架內(nèi)與錨索一同放入孔內(nèi)，注漿管距孔底0.1m，邊注漿邊提注漿管，直到孔口開始冒漿為止。表面噴砼為C20，鋼筋網(wǎng)為φ8@200×200，厚度δ=150。槽鋼采用2[14a，長(zhǎng)1.0m]，槽鋼固定時(shí)應(yīng)保證錨索與錨墊呈垂直狀態(tài)。沿邊坡縱向每10m設(shè)置豎向伸縮縫，縫中填充瀝青木條。

4 結(jié)論與建議

（1）高速公路路基素填土、粉質(zhì)粘土及強(qiáng)風(fēng)化板巖的巖層結(jié)構(gòu)分布是造成路基滑坡的主要影響因素，也是起到主導(dǎo)作用的內(nèi)因，坡頂截洪渠結(jié)構(gòu)是使渠底地層處于損傷狀態(tài)的主要原因，強(qiáng)風(fēng)暴雨是誘發(fā)路基滑坡的直接原因。

（2）高速公路滑坡機(jī)制分析表明是坡腳為低丘陵地貌單元邊坡整體穩(wěn)定的重要影響因素，邊坡的滑裂面在坡頂豎直向下，達(dá)到一定深度后坡體變?yōu)榧羟衅茐?，滑裂面大致為圓弧滑裂面。含水量與邊坡最大穩(wěn)定高度呈非線性，隨含水量增大，最大穩(wěn)定高度下降幅度越來(lái)越大。

（3）本文針對(duì)滑坡機(jī)理進(jìn)行了深入分析，找到了其中的主要影響因素，探討了削坡和截洪渠結(jié)構(gòu)改進(jìn)等措施，并研究加固和錨索噴射混凝土治理措施，由坡頂水平位移、錨索承載及深部水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果，表明治理措施合理有效。

參考文獻(xiàn)：

[1]王恭先，徐峻齡，劉光代等.滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2007：13-22.

[2]熊智彪，王啟云.某復(fù)雜平面基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)及加固[J].巖土力學(xué)，2009，30（02）：572-576.