某高速公路淺層滑坡的治理措施研究

圖1 坡面土層分層狀態(tài)

圖2 坡頂裂縫形態(tài)

治理已經(jīng)發(fā)生滑動的坡體，主要原理是減小滑動力或增大抗滑力，由于以上兩者的機理存在極大的不同，因此產(chǎn)生了眾多不同的治理措施，概括起來，目前常用的治理措施有以下幾種：

改變坡體的幾何形態(tài)。通過刷坡放緩坡率降低下滑力，或者在坡腳處反壓回填增大抗滑力。這種方法經(jīng)濟有效，技術(shù)上簡單易行，已取得了廣泛且豐富的應用經(jīng)驗，特別是在厚度較大、牽引段較陡的滑坡體治理方面效果極其明顯。

設置合理的排水工程。地下水主要增大土體重度，降低滑動帶土體抗剪強度，同時降低法向作用力，使摩擦力進一步降低，增大滑坡風險，因此，設置合理的排水措施可以使滑坡體的穩(wěn)定性提高。

抗滑擋墻。在坡腳修建擋墻是一種有效的治理措施，擋墻一般采用漿砌片石、混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修建，可以增大坡腳的阻滑力，還可以防止局部坍塌。

抗滑樁。一般用于深層滑坡，抗滑樁嵌入滑動面以下土體中，可以很好地阻擋滑動體下滑，施工過程中一般不會因施工影響其整體穩(wěn)定性。

預應力錨索。單獨在滑坡體中、前部打若干排錨索，錨于滑動面以下穩(wěn)定地層中，施加預應力，增加對滑動面的垂直壓力從而提高摩擦阻力和水平抗力，變被動受力為主動抗滑。破表面用梁或錨墩作反力裝置給滑體施加預應力來穩(wěn)定滑坡，這樣能有效地阻止滑坡的移動。

普通砂漿錨桿錨固。利用水泥砂漿將錨桿和孔壁牢牢地粘結(jié)在一起，該方法的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，適應性強，可適用于各種地層，抗震動性能較好；缺點是強度較低、注漿時易造成空洞、不夠密實等，安裝后不能及時提供錨固力。

改變土體性質(zhì)。最常見的方法就是注漿法，將水泥或化學材料灌入滑動帶以及上下部位的裂隙中，以提高土的密實性和強度，提高穩(wěn)定性。

設置土錨釘。即將金屬棒、桿、管等打入原土體，或?qū)⒐酀{置入土中預先鉆好的鉆孔內(nèi)，它們和土體共同構(gòu)成有內(nèi)聚力的土結(jié)構(gòu)物，以阻止不穩(wěn)定斜坡的運動或支撐臨時挖方邊坡。錨釘屬被動單元，打入或置入后不再施加拉張應力。土錨桿可用以支撐潛在不穩(wěn)定斜坡或蠕動斜坡，最適用于密實的顆粒土或低塑性指數(shù)堅硬粉質(zhì)黏土。

本文針對目標滑坡體的工程地質(zhì)條件，提出采用刷坡和設置坡面擋墻的方式提高滑坡體的穩(wěn)定性，通過不同的方案試算最終確定治理方案，最后通過分析驗證該治理措施的可靠性。本文主要研究以下兩點內(nèi)容：

第一，根據(jù)邊坡當前的破壞形態(tài)和裂縫分布范圍進行參數(shù)反演分析，得到邊坡巖土體合適的力學參數(shù)；

第二，研究邊坡合理的治理措施，分析該邊坡治理后在正常工況、暴雨工況和地震工況下的穩(wěn)定性。

工程概況

滑坡體路段地處于河北山區(qū)某高速公路路段，長度共計120m。根據(jù)當前揭露的地層形態(tài)，坡高約為25m，邊坡地層分為3層，上部為土體，中間為風化的泥質(zhì)巖，底部為土石混合膠結(jié)物，巖土體強度皆較低，且整個坡面尚未采取防護措施（圖1）。該滑坡體緊鄰高速公路，坡面近似直立，邊坡頂部已出現(xiàn)3條圈椅狀的張拉裂縫，裂縫寬度約為0.3m-0.6m，滑動體土體呈錯臺狀，錯臺后緣的滑坡壁近似直立，最靠近臨空面的錯臺往下錯動1.0m左右，后面兩級錯臺朝臨空面發(fā)生傾倒變形，其距離坡頂臨空面的距離大約為3.0m-4.0m（圖2）。由此可見，當前此處的滑坡體已處于危險狀態(tài)，隨時都有滑塌的可能，嚴重威脅高速公路上的行車安全。

土體力學參數(shù)反演

根據(jù)該路剖面形態(tài)建立邊坡的二維地質(zhì)模型，整個邊坡模型分為3層，坡高為25m，土層高度約為6m，坡率為1：0.5，泥巖厚度約為17m，土石混合膠結(jié)物高度約為7m，泥巖和土石混合膠結(jié)物的坡度為75°，坡頂土體的傾角為15°，如圖3所示。通過反復試算，把得到的滑動面和位移場與現(xiàn)場進行對比，土體力學參數(shù)反演的參數(shù)結(jié)果見表1。

工程項目竣工結(jié)算審計是對基本建設項目竣工結(jié)算編制，及有關經(jīng)濟活動的真實性、合法性、效益性進行審計監(jiān)督和評價的過程，工程審計是工程造價控制的重要環(huán)節(jié)，是提高建筑項目管理水平的內(nèi)在動力，是工程建設項目資金真實性、合法性、效益性的重要保障。

反演得到邊坡狀態(tài)安全系數(shù)、臨界滑動面和位移場如圖4、圖5所示。由圖5可知，邊坡現(xiàn)狀的最小安全系數(shù)為0.897，共存在3條安全系數(shù)較小的滑動面，且最外面一條滑動面距離邊坡外緣臨空面約為3.5m；由圖6可知，邊坡現(xiàn)狀的最大位移值達到1.08m，主要分布在距離邊坡外緣臨空面4m左右附近。由此可見，以上數(shù)據(jù)邊坡現(xiàn)場實際情況較為吻合，表明反演的參數(shù)較為可靠。

表1 參數(shù)反演結(jié)果

圖3 土體力學參數(shù)反演模型

圖4 反演的邊坡滑動面分布示意圖

圖5 反演的邊坡位移場

滑坡體治理措施研究

根據(jù)《公路路基設計規(guī)范》JTG D30-2004中坡面防護的相關要求，并反復試算，建議此邊坡防護方案如下：

（1）泥巖和土石混合體層的坡率為1:0.5，上部土體的坡率為1:0.75；

（2）整個坡面采用漿砌片石防護，漿砌片石的厚度不小于250mm，砂漿強度等級不小于M7.5，片石的強度不小于MU30；

（3）漿砌片石護面上設置泄水口，泄水口直徑為150mm，橫向和縱向間距為2.0m。

《公路路基設計規(guī)范》JTG D30-2004中規(guī)定，高速公路邊坡的安全系數(shù)符合以下規(guī)定，則可認為邊坡處于穩(wěn)定性狀態(tài)：

正常工況：1.20～1.30

地震工況：1.05～1.10

下面采用極限平衡法（Bishop法、Spencer法、Morgenstern-price法）和強度折減法對支護后邊坡進行安全系數(shù)計算。根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50003-2011中的規(guī)定，M7.5砂漿和MU30的片石組成的砌體結(jié)構(gòu)的抗壓強度等級為2.93MPa，根據(jù)摩爾庫侖準則的換算公式，可漿砌片石的摩擦角取35°，黏結(jié)力取763kPa。

正常工況

支護后正常工況下，以上4種計算方法的安全系數(shù)見表2，位移場分布如圖6所示。由表2可知，各種計算方法的安全系數(shù)均大于規(guī)范的要求值，同時，由圖5可知，治理后正常工況的最大位移值為2.16cm，因此，可認為邊坡在正常工況下是符合穩(wěn)定性要求的。

表2 不同工況下治理后邊坡的安全系數(shù)

圖6 治理后正常工況下的位移場

圖7 治理后暴雨工況下的位移場

圖8 治理后地震工況下的位移場

暴雨工況

暴雨工況下的降雨量取50mm/d。支護后暴雨工況下各種計算方法得到的安全系數(shù)見表2，位移云圖如圖7所示。由表2可知，各種計算方法的安全系數(shù)均大于規(guī)范的要求值，同時，由圖7可知，治理后正常工況的最大位移值為6.0cm，因此，可認為邊坡在暴雨工況下是符合穩(wěn)定性要求的。

地震工況

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》GB 50011-2010中的要求，承德地區(qū)的地震加速度峰值取0.05g。根據(jù)《公路工程抗震規(guī)范》JTG B02-2013中的規(guī)定，采用擬靜力法進行抗震穩(wěn)定性驗算，該邊坡的水平地震作用系數(shù)為0.034，豎向地震作用系數(shù)為0.0。因此，支護后地震工況下各種計算方法得到的安全系數(shù)見表2，位移云圖如圖8所示。由表2可知，各種計算方法的安全系數(shù)均大于規(guī)范的要求值，同時，由圖8可知，治理后正常工況的最大位移值為2.18cm，因此，可認為邊坡在地震工況下是符合穩(wěn)定性要求的。

結(jié)論

根據(jù)以上分析，采取以上處置措施對坡體進行治理后，在正常工況、暴雨工況和地震工況下的穩(wěn)定性是符合《公路路基設計規(guī)范》JTG D30-2004要求的，因此，建議邊坡的治理措施如下：

第一，泥巖和土石混合體層的坡率為1:0.5，上部土體的坡率為1:0.75；

第二，整個坡面采用漿砌片石防護，漿砌片石的厚度不小于250mm，砂漿強度等級不小于M7.5，片石的強度不小于MU30；

第三，漿砌片石護面上設置泄水口，泄水口直徑為150mm，橫向和縱向間距為2.0m。