S302線南平段某路塹邊坡水毀滑坡穩(wěn)定性分析及治理

■胡鳳鑒

（福建弘沁工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，南平 353000）

1 引言

福建地處我國(guó)東南，依山面海，山嶺峻、河流急，邊坡水毀滑坡時(shí)有發(fā)生。隨著福建普通國(guó)省干線公路向深山峽谷延伸，其建設(shè)難度越來(lái)越大，經(jīng)常出現(xiàn)高陡邊坡，甚至要穿越一些地質(zhì)不良地帶，通常在強(qiáng)降雨的影響下發(fā)生路基邊坡溜方、坍塌、潰坡等水毀現(xiàn)象，留下了較大的交通安全隱患。因此，水毀滑坡病害治理及加固防護(hù)技術(shù)就成為日益突出的問(wèn)題，本文結(jié)合S302線南平段某路塹邊坡水毀滑坡綜合治理方案的設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)重點(diǎn)和處治措施進(jìn)行探討。

2 工程概況

2.1 滑坡體特征

S302線南平段某路塹邊坡位于政和縣深度坑村，原建設(shè)為二級(jí)邊坡，第一階邊坡高8m，采用半窗式護(hù)墻支擋，第二階邊坡高10m，采用噴播草籽防護(hù)。2013年8月受臺(tái)風(fēng)及強(qiáng)降雨天氣影響，造成該段邊坡南北橫寬20～40m，東西縱長(zhǎng)60m內(nèi)不同程度的滑坡，在邊坡頂部邊緣出現(xiàn)多條拉張裂縫，縫寬8～15cm，滑坡主滑方向朝北，滑坡體厚度約6～8m，總滑坡方量約1.5萬(wàn)m3，滑坡舌已覆蓋半個(gè)路基造成交通中斷。滑坡現(xiàn)狀見(jiàn)圖1。

2.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，結(jié)合坡面開(kāi)挖揭示的地質(zhì)情況表明：該處滑體表層為粉質(zhì)粘土，厚度約3.4～5.2m；石英云母片巖殘積粘性土，厚度約2.8～4.1m；其下層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化石英云母片巖，厚度約2.3～4.3m；中風(fēng)化石英云母片巖，厚度約5.2～10.3m（未揭穿）。如圖2所示?；麦w北側(cè)為山澗小溪，地下水主要賦存和運(yùn)移于基巖縫隙水。地下水類型以潛水為主，地下水與北側(cè)山澗小溪成互補(bǔ)關(guān)系，并總體隨地形由北側(cè)方向滲流排泄。

圖1 滑坡現(xiàn)狀圖

3 滑坡成因分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘成果及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生滑坡主要原因有：

（1）降雨因素：原邊坡排水系統(tǒng)不夠完善，在2013年受臺(tái)風(fēng)及強(qiáng)降雨天氣的影響，雨水不能及時(shí)排出路基直接沖刷坡面，一方面造成土體含水量增大，大大增加了土體的容重，另一方面邊坡滑帶土長(zhǎng)期泡水軟化削弱了土體的抗剪強(qiáng)度，再者受地下水變化所產(chǎn)生的滲透壓力對(duì)邊坡穩(wěn)定性也造成一定的影響。

（2）巖土體因素：滑坡體表層主要為3.4～5.2m粉質(zhì)粘土，其特點(diǎn)為質(zhì)地松軟，孔隙發(fā)育，吸水性強(qiáng)，強(qiáng)降雨入滲后容易軟化崩解，抗剪強(qiáng)度急劇降低。飽水后在石英云母片巖殘積粘性土和碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化石英云母片巖交界面處形成水平方向位移，從而促使邊坡形成軟弱結(jié)構(gòu)面，并沿該軟弱結(jié)構(gòu)面滑坡失穩(wěn)。

圖2 地質(zhì)剖面圖

（3）人類工程活動(dòng)因素：路線通過(guò)山坡前緣地段，由于邊坡的開(kāi)挖卸載切斷了抗滑地段，降低了抗滑力，同時(shí)形成了新的臨空面，改變了原有山坡的自然平衡狀態(tài)，使坡體內(nèi)部應(yīng)力釋放，牽動(dòng)坡頂后緣產(chǎn)生拉裂縫，形成滑坡。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)滑坡的地形、地貌以及滑坡裂縫等情況，取滑體厚度大，縱向延伸長(zhǎng)的I-I斷面作為計(jì)算剖面。自重是滑體的主要作用力，由于受暴雨的影響，地表水滲入裂縫中，土體處于飽和狀態(tài)，土體的抗剪強(qiáng)度急劇下降，并且還受地下水滲透壓力的作用，完全改變了土體的力學(xué)性質(zhì)；滑坡體未形成統(tǒng)一的地下水位，故不考慮地下水的荷載作用；滑坡地處地震烈度為VI度，不考慮地震荷載及其影響因素。

4.1 工況條件的確定

（1）正常工況：自重，正常工況即為晴天或零星小雨的氣候條件下，滑體處于天然狀態(tài)。取天然滑體濕容重。

（2）非正常工況Ⅰ：自重+暴雨，非正常工況Ⅰ即為暴雨或持續(xù)強(qiáng)降雨的氣候條件下，地表水沿裂縫滲入滑體，將受到浮力和動(dòng)水壓力作用的，按飽和濕容重考慮。

4.2 不同工況下計(jì)算參數(shù)的確定

參考地質(zhì)勘探報(bào)告，邊坡計(jì)算參數(shù)選取如表1所示。

4.3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

采用Geo-slope邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算程序，滑動(dòng)面按折面，對(duì)Ⅰ-Ⅰ坡面分兩種工況進(jìn)行穩(wěn)定分析，不考慮地下水和地震荷載，其計(jì)算結(jié)果如圖3、圖4所示。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示，正常工況和非正常工況I的安全系數(shù)均小于《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，故應(yīng)對(duì)該處邊坡采取加固處治措施。

表1 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)表

圖3 正常工況Fs=1.056

圖4 非正常工況I Fs=0.902

5 滑坡治理方案

通過(guò)該處滑坡地形、地質(zhì)情況及水文條件調(diào)查分析以及邊坡穩(wěn)定分析，經(jīng)過(guò)綜合考慮，按降低滑坡下滑力，提高滑體的抗滑力的處治原則，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件情況，決定采用“削坡卸載+支擋工程+錨固工程+防護(hù)工程+坡體排水工程”進(jìn)行綜合治理的方案，具體治理工程如下（詳見(jiàn)圖 5、圖 6）：

（1）削坡卸載：第一階坡率 1∶0.5，設(shè) 4m 平臺(tái)；第二階坡率 1∶1，設(shè) 2m 平臺(tái)；第三階坡率 1∶1，設(shè) 2m 平臺(tái)；第四階坡率1∶1.25，削坡卸載后立即采用粘土夯填坡頂裂縫，并及時(shí)對(duì)坡面裂縫進(jìn)行封閉；在坡面表面覆蓋彩條布或塑料薄膜；其中第二、三階平臺(tái)需進(jìn)行硬化，并設(shè)臨時(shí)排水溝。為加快施工進(jìn)度，平臺(tái)硬化時(shí)可在平臺(tái)壓實(shí)后噴15cm厚C15砼。錨桿框架施工完成后，硬化層表面再噴2～3cm厚水泥砂漿調(diào)平，并鋪一層EVA防水板，然后再鋪2～3cm厚水泥砂漿調(diào)平，最后采用M7.5漿砌片石鋪砌。

（2）支擋工程：邊坡第一階設(shè)仰斜式擋土墻支擋，維持滑坡體穩(wěn)定，擋土墻高度6m，頂寬2m。

（3）錨固工程：第二階、第三階采用普通砂漿錨桿框架梁進(jìn)行加固，以確?；轮胁科麦w的穩(wěn)定。在平臺(tái)以上2m、6m設(shè)置兩排錨桿，長(zhǎng)度分別為13m、14m，平面間距3m，入射角為 25°，設(shè)計(jì)抗拔力為 250kN，孔徑 110mm，孔內(nèi)灌注M25水泥砂漿，桿體采用高強(qiáng)精扎螺紋鋼筋。

圖5 滑坡平面圖

（4）防護(hù)工程：第四階采用M7.5漿砌片石拱形骨架防護(hù)，并在骨架內(nèi)植草，可以利用植物根系固化一定厚度的坡面土，從而減少坡面水的侵蝕。

（5）坡體排水工程：排水系統(tǒng)主要有截水溝、平臺(tái)排水溝和仰斜式透水管組成。截水溝設(shè)置在坡頂5m外斜坡穩(wěn)定處，平面根據(jù)現(xiàn)有地形而定，在第一階、第二階、第三階平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置下沉式排水溝，平臺(tái)橫向傾向排水溝坡度不小于3%，縱向由中間往兩側(cè)排水與截水溝相連。仰斜式透水管設(shè)置在邊坡體內(nèi)，直徑Φ100mm，仰角不小于6°，長(zhǎng)度應(yīng)伸至地下水富集或潛在滑動(dòng)面。透水管外側(cè)應(yīng)包裹滲水土工布，防止?jié)B水孔堵塞。通過(guò)完善排水系統(tǒng)可以快速疏干地表水和地下水，從而提高坡體抗剪強(qiáng)度，防止邊坡失穩(wěn)。

6 效果評(píng)價(jià)

6.1 位移監(jiān)測(cè)

地表位移監(jiān)測(cè)主要包括水平位移、垂直位移，使用的儀器為全站儀、水平儀、標(biāo)樁等；本邊坡工程在邊坡頂部布置3個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2個(gè)垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，于2014年3月～2014年5月期間，每間隔10天對(duì)邊坡位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖7所示。

圖6 Ⅰ-Ⅰ剖面圖

圖7 位移監(jiān)測(cè)曲線圖

6.2 效果分析

本段邊坡2013年8月產(chǎn)生整體滑移后，緊接著對(duì)滑坡體進(jìn)行勘察鉆探和監(jiān)測(cè)孔布置，在施工過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用信息化施工和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，及時(shí)調(diào)整施工工藝方法，通過(guò)滑體實(shí)施削坡卸載、抗滑擋土墻、錨桿框架以及拱形骨架防護(hù)，同時(shí)利用有效途徑將坡體和坡面的水排出等技術(shù)措施的綜合治理方案，使滑坡體的變形得到有效的控制。通過(guò)位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明通車運(yùn)營(yíng)后該滑坡已基本趨于穩(wěn)定，治理效果良好。

7 結(jié)語(yǔ)

路基邊坡水毀滑坡治理選定防治工程措施前，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查滑坡體的地形地貌、水文條件和地質(zhì)情況，認(rèn)真分析滑坡形成的主、次要因素及其相互作用規(guī)律，確定滑坡體類型及其發(fā)展的階段，并通過(guò)不同工況下的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析，結(jié)合公路的重要程度、施工條件，綜合考慮工程措施的適宜性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性以及工期等方面的因素，最終確定邊坡加固處治方案。

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