龍巖市快速通道邊坡滑坡病害成因分析及工程整治對(duì)策

■嚴(yán)莉萍

(龍巖市交通工程試驗(yàn)檢測(cè)中心，龍巖364000)

龍巖市快速通道邊坡滑坡病害成因分析及工程整治對(duì)策

■嚴(yán)莉萍

(龍巖市交通工程試驗(yàn)檢測(cè)中心，龍巖364000)

在分析龍巖市城區(qū)至高新園區(qū)城際快速通道工程K13+770～K14+140段右側(cè)高邊坡滑坡工程地質(zhì)概況的基礎(chǔ)上，闡述了滑坡的變形特征、性質(zhì)，并探討了滑坡的成因。分析認(rèn)為邊坡的臨空面大小及地下水對(duì)基巖順傾邊坡演變?yōu)榛缕鸬街匾淖饔茫槍?duì)該滑坡的病害特征，對(duì)該滑坡的整治采取刷方卸載、錨固工程強(qiáng)腰、擋墻支擋固腳以及排水工程相結(jié)合的工程措施，結(jié)合必要的錨索張拉質(zhì)量檢測(cè)及抗拔力檢測(cè)證明錨固工程滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，通過(guò)后期的深孔監(jiān)測(cè)，滑坡趨于穩(wěn)定。期望對(duì)類(lèi)似的基巖順傾滑坡整治具有借鑒意義。

滑坡病害順傾基巖滑坡錨索框架刷方卸載

1 引言

龍巖市城區(qū)至高新園區(qū)城際快速通道工程K13+ 770～K14+140段右側(cè)高邊坡滑坡位于龍巖市高陂鎮(zhèn)的東北側(cè)，地貌類(lèi)型屬丘陵低山剝蝕地貌。2016年2月在該邊坡中部錨固工程、坡腳擋墻施工后，在連續(xù)降雨影響下發(fā)生整體滑坡，坡腳擋墻外翻，中部錨索框架破壞，后緣坡體按80°不利結(jié)構(gòu)面傾角下錯(cuò)約8m，滑坡左右側(cè)周界明顯貫通，邊坡病害演變成體積約7×104m3的小型滑坡，嚴(yán)重影響快速通道路面工程的施工，對(duì)整條線路的按時(shí)通車(chē)運(yùn)營(yíng)形成阻礙。鑒于龍巖市快速通道的區(qū)域經(jīng)濟(jì)重要性，滑坡的發(fā)生嚴(yán)重影響公路的正常通車(chē)運(yùn)營(yíng)，故對(duì)該滑坡的整治已到了刻不容緩的地步。

2 滑坡區(qū)工程地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

該滑坡所在區(qū)為丘陵低山地貌單面傾斜的斜坡地貌，原地形坡度為中緩坡地形，地表坡度10°～15°，山坡植被發(fā)育一般，主要以草灌為主。人工開(kāi)挖邊坡相對(duì)較陡，約65°。

2.2 地層巖性

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、地質(zhì)測(cè)繪及鉆探揭示的巖土體特征，該段山體滑坡場(chǎng)區(qū)覆蓋層為坡殘積層（Q4el+dl），基巖為三疊系下統(tǒng)溪口組（T1x）泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖、鈣質(zhì)砂巖等。地層自上而下簡(jiǎn)述如下：

第四紀(jì)坡殘積粉質(zhì)粘土（Q4el+dl）：黃褐色、紅褐色，潮濕、硬塑，以黏粉粒為主，角礫、碎石占5%～30%等，最大厚度為3.8m。

土狀強(qiáng)風(fēng)化泥巖（T1x）：紫色夾灰白色，風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖結(jié)構(gòu)清晰，薄層狀構(gòu)造，風(fēng)化裂隙發(fā)育，遇水易軟化，局部夾碎塊狀泥巖。

碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化泥巖（T1x）：紫色夾灰白色，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，風(fēng)化裂隙發(fā)育，遇水易軟化，手可掰斷，為軟巖。

土狀強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（T1x）：紫色，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，遇水易軟化，手可掰斷，為軟巖。

碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（T1x）：紫色，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，遇水易軟化，手可捏碎，為軟巖。

碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)砂巖（T1x）：灰白色夾肉紅色，中厚層-薄層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，質(zhì)較硬，風(fēng)化裂隙發(fā)育，為較硬巖。

中風(fēng)化鈣質(zhì)砂巖（T1x）：灰白色夾肉紅色，中厚層-薄層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，質(zhì)硬，為硬質(zhì)巖。

斷層破碎帶：主要發(fā)生在鈣質(zhì)砂巖中，邊坡開(kāi)挖揭露厚度約0.5～1m，呈角礫狀，角礫粒徑0.5～2cm，松散，空隙大。本次滑坡左側(cè)側(cè)界基本受該斷裂帶控制。詳見(jiàn)圖1～3。

圖1 K13滑坡工程地質(zhì)平面圖

圖2 滑坡全貌圖

圖3 斷層角礫

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)區(qū)無(wú)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造斷裂帶，但是邊坡開(kāi)挖揭露存在小型的逆斷層，可見(jiàn)長(zhǎng)度150m，斷裂帶寬度0.5～1m，產(chǎn)狀318°∠60°，走向228°，斷裂帶附近影響區(qū)厚度約5m范圍影響區(qū)構(gòu)造節(jié)理產(chǎn)狀較密集，平均10cm一條。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造斷裂帶影響，滑坡后緣層理面產(chǎn)狀：135°∠32°，節(jié)理裂隙產(chǎn)狀：15°∠78°、350°∠72°；滑坡右側(cè)側(cè)界附近節(jié)理裂隙產(chǎn)狀：10°∠70°；滑坡前緣節(jié)理裂隙產(chǎn)狀：354°∠78°、323°∠55°、170°∠36°、230°∠20°、145°∠90°、210°∠80°；滑坡前緣路基對(duì)面邊坡層理產(chǎn)狀：125°∠28°。

2.4 水文地質(zhì)特征

場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水主要有第四系孔隙潛水、基巖裂隙水兩種類(lèi)型。第四系孔隙潛水主要賦存于粉質(zhì)粘土中，基巖裂隙水主要賦存于碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖裂隙中，邊坡塹頂自然山坡地表匯水面積較大，地下水一般，勘察期間未發(fā)現(xiàn)地下水出露點(diǎn)，但是泥巖地層容易隔水，造成滑坡巖體透水性一般，地下水不易向下順利排泄，誘發(fā)坡體容易沿軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生變形，場(chǎng)區(qū)地下水直接受大氣降水補(bǔ)給，具有明顯季節(jié)特征。

3 滑坡的變形破壞特征

坡腳擋墻外傾嚴(yán)重，第二級(jí)錨固工程破壞嚴(yán)重，滑坡后緣形成最大高約8m的滑壁，滑坡左右側(cè)界貫通明顯，其中滑坡左側(cè)界受逆斷層控制，與其接觸的高邊坡出現(xiàn)5m范圍的節(jié)理密集區(qū)裂縫均呈現(xiàn)張開(kāi)現(xiàn)象，節(jié)理間距約10cm，同時(shí)該區(qū)域框架梁均有所開(kāi)裂損壞。

4 滑坡病害成因分析

滑坡區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，層理產(chǎn)狀多變，節(jié)理裂隙發(fā)育，邊坡后部自然山坡較為高大，地下水一般，由于人工開(kāi)挖邊坡造成坡體卸荷裂隙張開(kāi)，邊坡中部存在一條逆斷層，斷裂帶破碎、松散、空隙大，有利于地表水的下滲補(bǔ)給地下水，泥巖、泥質(zhì)粉砂巖本身屬于易滑地層，而30°左右的順傾傾角有利于滑坡的發(fā)生，巖體中局部粘土礦物含量高，致使地下水排泄受阻，浸泡軟弱夾層，造成滑坡沿磚紅色土狀強(qiáng)風(fēng)化泥巖及泥質(zhì)粉砂巖層理面發(fā)生滑動(dòng)，滑體主要為坡殘積粉質(zhì)粘土覆蓋層、散體狀狀-碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖及部分鈣質(zhì)砂巖等，主要受坡體中不利結(jié)構(gòu)面（層理面）控制發(fā)生滑動(dòng)破壞。

根據(jù)滑坡變形現(xiàn)狀、滑坡工程地質(zhì)條件及防護(hù)加固支擋工程結(jié)構(gòu)等分析，邊坡發(fā)生變形主要原因如下：

（1）K13邊坡滑坡所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體風(fēng)化劇烈，地層層理順傾，傾角30°左右，這些為滑坡發(fā)生的地質(zhì)基礎(chǔ)之一。

（2）組成滑坡體的巖層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖及鈣質(zhì)砂巖等，砂巖及鈣質(zhì)砂巖斷裂帶屬于透水巖層，節(jié)理裂隙發(fā)育，而相對(duì)隔水的強(qiáng)風(fēng)化泥巖形成隔水帶，容易遇水浸泡而形成軟弱帶，抗剪強(qiáng)度降低，這也是發(fā)生滑坡的地質(zhì)基礎(chǔ)之一。

（3）該邊坡高度較大，存在順傾的層理結(jié)構(gòu)面，邊坡開(kāi)挖后由于卸荷作用引起坡頂巖土體節(jié)理裂隙進(jìn)一步張開(kāi)，形成垂直方向和水平方向的過(guò)水通道，為地表水的快速下滲補(bǔ)給地下水提供了有利條件，而地下水受軟弱夾層及弱風(fēng)化完整基巖隔水影響，排泄較慢，地下水水位提升較快，增加了滑坡體的動(dòng)靜水壓力及引起滑體的有效應(yīng)力降低，誘發(fā)了滑坡的發(fā)生。

（4）邊坡中部通過(guò)一條斷裂構(gòu)造帶，切割坡體，斷裂帶鈣質(zhì)砂巖呈角礫狀，松散，破碎，地表水容易通過(guò)該構(gòu)造帶集中補(bǔ)給地下水，造成坡體較大的靜水壓力，誘發(fā)滑坡的發(fā)生。

（5）塹頂自然山坡匯水面積較大，坡頂存在地方灌溉渠，因邊坡開(kāi)挖截?cái)喙喔惹?，?jù)調(diào)查截?cái)嗪笪磸氐追忾]灌溉渠斷口處，造成連續(xù)降雨后渠水集中從斷口處泄流至邊坡，大量補(bǔ)給邊坡地下水，迅速惡化坡體穩(wěn)定條件，這也是發(fā)生滑坡的重要誘發(fā)因素之一。

（6）該段公路以路塹的方式在山坡下部開(kāi)挖通過(guò)，并且形成較大的臨空面，觸發(fā)基巖滑坡的發(fā)生，這是滑坡發(fā)生的原因之一。

5 滑坡穩(wěn)定性分析

5.1 滑坡穩(wěn)定性定性分析

分析認(rèn)為：K13滑坡目前處于劇滑后的蠕動(dòng)擠壓階段，從穩(wěn)定性分析角度判斷處于穩(wěn)定性差，局部不穩(wěn)定。但是隨著雨季的到來(lái)，地表水容易通過(guò)滑坡體表面的松散物質(zhì)下滲補(bǔ)給坡體地下水，造成滑坡體土體飽和，再次發(fā)生滑動(dòng)，并為坡面型泥石流提供充足條件，一旦滑坡體再次發(fā)生劇滑下錯(cuò)，容易引發(fā)后部山體發(fā)生開(kāi)裂變形，加大滑坡治理投資，故對(duì)于該滑坡的治理應(yīng)該快速整治。

5.2 滑坡穩(wěn)定性定量分析

本文采用當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的邊坡工程專(zhuān)業(yè)軟件Geo-Slope之Slope/W軟件包進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算，反算主滑帶巖土強(qiáng)度參數(shù)，結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告有關(guān)滑帶巖土的成果資料，具體選用較為嚴(yán)格的剛體極限平衡方法——Morgensten&Price法，綜合確定本滑坡體各級(jí)滑帶巖土的強(qiáng)度指標(biāo)、計(jì)算滑坡推力及穩(wěn)定系數(shù)如表1。

表1 滑帶強(qiáng)度指標(biāo)與滑坡推力計(jì)算成果表

6 滑坡工程整治對(duì)策

針對(duì)該滑坡的變形特點(diǎn)，本次滑坡治理工程措施主要采用刷方減載、錨固工程強(qiáng)腰、坡腳擋墻固腳，并結(jié)合必要的地表地下排水工程。

6.1 刷方卸載

第一級(jí)邊坡坡率1∶1，高度8m，平臺(tái)寬度2m；第二級(jí)邊坡坡率1∶1，高度8m，平臺(tái)寬度4m；第三級(jí)邊坡坡率1∶1.25，高度8m，平臺(tái)寬度6m；第四級(jí)邊坡坡率1∶1.25，高度8m，平臺(tái)寬度2m；第五級(jí)邊坡坡率1∶1.25，高度8m，平臺(tái)寬度2m；第六級(jí)邊坡坡率1∶0.75，一坡到頂。

6.2 支擋工程

第一級(jí)邊坡采用半擋墻支擋固腳；第二級(jí)邊坡采用3排6節(jié)點(diǎn)錨索框架防護(hù)，錨索采用6束無(wú)粘結(jié)鋼絞線組成的壓力分散型結(jié)構(gòu)，錨索長(zhǎng)度30m，錨固段10m，設(shè)計(jì)荷載600kN；第三級(jí)邊坡采用系統(tǒng)錨桿+掛網(wǎng)噴砼防護(hù)；第四級(jí)邊坡采用3排6節(jié)點(diǎn)錨索框架防護(hù)，錨索采用6束無(wú)粘結(jié)鋼絞線組成的壓力分散型結(jié)構(gòu)，錨索長(zhǎng)度24m，錨固段10m，設(shè)計(jì)荷載600kN；第五級(jí)邊坡采用系統(tǒng)錨桿+掛網(wǎng)噴砼防護(hù)；第六級(jí)邊坡采用3排6節(jié)點(diǎn)錨索框架防護(hù)，錨索采用6束無(wú)粘結(jié)鋼絞線組成的壓力分散型結(jié)構(gòu)，錨索長(zhǎng)度30m，錨固段10m，設(shè)計(jì)荷載700kN。

6.3 排水工程

（1）地表排水

各級(jí)平臺(tái)設(shè)置必要的平臺(tái)水溝，其中第一級(jí)平臺(tái)、第四級(jí)平臺(tái)、第五級(jí)平臺(tái)采用擋水埂式平臺(tái)水溝；第二級(jí)平臺(tái)、第三級(jí)平臺(tái)采用下沉式平臺(tái)水溝；各級(jí)平臺(tái)采用厚度10cm的C20砼全封閉。邊坡開(kāi)口線以外3m位置設(shè)置梯形截水天溝。

（2）地下排水

第一級(jí)邊坡坡腳設(shè)置15m長(zhǎng)的仰斜排水孔，第三級(jí)邊坡坡腳設(shè)置25m長(zhǎng)的仰斜排水孔，排水孔間接4m，上仰角8°。排水孔應(yīng)采用跳一打一的原則施工，根據(jù)出水效果可對(duì)富水區(qū)域進(jìn)行加密，其他區(qū)域可適當(dāng)減少。詳見(jiàn)圖4。

圖4 K13滑坡工程地質(zhì)剖面及整治工程示意圖

圖5 6-1-7錨索張拉質(zhì)量檢測(cè)曲線（第6級(jí)第1排第7根地梁，從小里程至大里程算）

圖6 6-2-7錨索抗拔力檢測(cè)曲線（第6級(jí)第2排第7根地梁，從小里程至大里程算）

除采取上述工程治理措施外，對(duì)滑坡變形體進(jìn)行必要的變形監(jiān)測(cè)。

7 錨索張拉質(zhì)量及抗拔力檢測(cè)

通過(guò)對(duì)該滑坡錨固工程質(zhì)量檢測(cè)，來(lái)確保錨固工程滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，方能達(dá)到最終治理滑坡的目的。本次抽檢第6級(jí)、第4級(jí)邊坡部分錨索進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，張拉質(zhì)量檢測(cè)確保錨索是否滿足設(shè)計(jì)要求的錨固荷載，抗拔力檢測(cè)確認(rèn)錨索是否滿足規(guī)范要求的設(shè)計(jì)荷載1.5倍，檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求及規(guī)范要求。值得說(shuō)明的是，錨索張拉質(zhì)量檢測(cè)建立在錨索張拉鎖定后進(jìn)行，理論上應(yīng)該在700kN之前千斤頂內(nèi)缸位移為0，由于無(wú)受力的作用，千斤頂與錨板、夾片與鋼絞線之間均不能咬合緊密，故在700kN之前均存在千斤頂內(nèi)缸位移，但是通過(guò)曲線拐點(diǎn)處的兩個(gè)切線能夠判斷錨索張拉荷載為700kN，滿足設(shè)計(jì)要求；錨索抗拔力檢測(cè)曲線確定錨索滿足規(guī)范要求的1.5倍，即1050kN。圖5示出錨索張拉質(zhì)量檢測(cè)荷載-位移曲線，圖6示出錨索抗拔力檢測(cè)荷載-位移曲線。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該滑坡病害成因進(jìn)行詳細(xì)系統(tǒng)的分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)坡體進(jìn)行了定性與定量的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，最后結(jié)合工程實(shí)際給出了工程治理對(duì)策。通過(guò)錨索張拉質(zhì)量檢測(cè)及錨索抗拔力檢測(cè)結(jié)果，錨固工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求?；轮卫斫?jīng)過(guò)工后的深孔位移監(jiān)測(cè)，坡體趨于穩(wěn)定，滑坡的治理達(dá)到預(yù)期的目的。

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