資興高速公路邊坡滑塌治理措施分析

高 龍

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043)

0 引言

資興高速公路路線呈南北走向，起點(diǎn)是廣西壯族自治區(qū)資源縣梅溪鄉(xiāng)螞蝗沖，終點(diǎn)是興安縣嚴(yán)關(guān)鎮(zhèn)塘堡，全長(zhǎng)83 km。路線經(jīng)過(guò)地區(qū)主要為山地地貌，以低山為主，越城嶺、貓兒山是區(qū)域內(nèi)最重要山脈。區(qū)域內(nèi)主要的山脈長(zhǎng)達(dá)40 km以上。路線依次經(jīng)過(guò)低山區(qū)、資江河谷區(qū)、黃柏江峽谷區(qū)、清水河峽谷區(qū)及丘陵區(qū)。路線主要沿資-新斷陷帶走行，受構(gòu)造影響，沿線的花崗巖體普遍具碎裂結(jié)構(gòu)及硅化現(xiàn)象，斷層構(gòu)造單面山在區(qū)域內(nèi)線性展布。由于資-新斷裂帶走向基本與路線平行，路線所經(jīng)過(guò)斷裂帶的破碎帶給工程造成一定影響。受區(qū)域內(nèi)地層巖性、構(gòu)造、地形、氣象和水文多種條件的共同作用，在施工過(guò)程中出現(xiàn)多處邊坡滑塌。

文章針對(duì)不同的情況對(duì)所有邊坡滑塌治理進(jìn)行分類，并針對(duì)不同類型有代表性的邊坡滑塌進(jìn)行治理。

1 K0+570～K0+650段右側(cè)邊坡

1.1 地質(zhì)概況

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)開挖后工程地質(zhì)調(diào)查，工程范圍地層及其主要工程地質(zhì)特征如下：

邊坡地層主要為第四系坡積粉質(zhì)黏土，石炭系砂巖、頁(yè)巖；石炭系砂巖與頁(yè)巖為互層狀，在工點(diǎn)處表現(xiàn)為，上部約3.3 m石炭系全風(fēng)化砂巖；下伏石炭系強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖，約6.4 m；最后為石炭系強(qiáng)風(fēng)化砂巖。其主要工程地質(zhì)特征為：

(1)第四系坡積粉質(zhì)黏土主要分布于山坡表層，厚約4 m，褐黃色，以黏粒為主，土質(zhì)不均勻，約含10%的礫石，局部夾塊石土，硬塑。

(2)石炭系全風(fēng)化砂巖：青灰色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，巖石風(fēng)化呈砂土狀，局部夾強(qiáng)風(fēng)化巖塊。

(3)石炭系強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖：灰黑色，成分以黏土礦物為主，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)狀構(gòu)造，頁(yè)理發(fā)育，輕微污手，強(qiáng)風(fēng)化，巖體較破碎。

(4)石炭系強(qiáng)風(fēng)化砂巖：灰黑色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖體較破碎。

1.2 原設(shè)計(jì)概況

K0+570～K0+650右側(cè)為一般挖方，設(shè)計(jì)為3級(jí)邊坡，邊坡最大高度26.3 m。各級(jí)之間設(shè)置2.0 m寬向外傾斜4%的邊坡平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)置平臺(tái)截水溝。

第一級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.0，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

第二級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.0，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

第三級(jí)邊坡高度5 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.0，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

1.3 變更原因

由于炭質(zhì)頁(yè)巖遇雨水極速軟化，致使邊坡下部強(qiáng)風(fēng)化砂巖沿層面發(fā)生開裂并導(dǎo)致垮塌，進(jìn)而引起邊坡上部風(fēng)化地層及坡積層垮塌。

1.4 變更設(shè)計(jì)概況

對(duì)滑塌體進(jìn)行清方，加大碎落臺(tái)寬度至4 m，第一～三級(jí)邊坡坡率由1∶1.0變更為1∶1.25，第一～二級(jí)邊坡坡面防護(hù)由掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材變更為拱形骨架護(hù)坡，第三邊坡坡面防護(hù)由掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材變更為掛三維網(wǎng)噴播植草。

2 K4+400～K4+570段左側(cè)邊坡

2.1 地質(zhì)概況

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)開挖后工程地質(zhì)調(diào)查，工程范圍地層為第四系坡積粉質(zhì)黏土、白堊系礫巖、石炭系頁(yè)巖、震旦系硅質(zhì)巖。其主要工程地質(zhì)特征如下：

(1)第四系全新統(tǒng)坡積粉質(zhì)黏土：厚約6～12 m，褐黃色，以黏粒為主，土質(zhì)不均勻，約含10%的礫石，局部夾塊石土，軟塑～硬塑。

(2)白堊系全風(fēng)化礫巖：厚約10 m，土黃色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，巖石風(fēng)化呈砂土狀，局部夾強(qiáng)風(fēng)化巖塊。

(3)白堊系強(qiáng)風(fēng)化礫巖：厚約5～9 m，土黃色、黃褐色，層狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石呈碎塊狀。

(4)石炭系強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁(yè)巖：厚約5～10 m，下伏于粉質(zhì)黏土，與礫巖呈斷層接觸?；液谏⒒野咨?，薄層狀結(jié)構(gòu)，局部有石英巖脈填充，巖體較破碎，巖質(zhì)較軟。遇水易軟化成泥土狀，強(qiáng)風(fēng)化。

(5)石炭系中風(fēng)化炭質(zhì)頁(yè)巖：厚約3～6 m，灰黑色，成分以粘土礦物為主，泥炭質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)狀構(gòu)造，頁(yè)理發(fā)育，污手，巖體較完整，遇水易軟化成泥土狀，中風(fēng)化。

(6)硅質(zhì)巖：下伏于第四系粉質(zhì)黏土，與白堊系礫巖及石炭系頁(yè)巖呈斷層接觸?；野咨?，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅(jiān)硬，錘擊聲脆，受構(gòu)造影響，節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體完整，主結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀310°∠30°，中風(fēng)化。

工點(diǎn)位于區(qū)域性大斷裂—資新斷裂帶內(nèi)，斷層面產(chǎn)狀310°∠30°。受斷裂構(gòu)造影響，巖體較破碎，節(jié)理產(chǎn)狀紊亂。

2.2 原設(shè)計(jì)概況

(1)K4+400～K4+516段線路左側(cè)為一般挖方路基，設(shè)計(jì)為3級(jí)邊坡，各級(jí)之間設(shè)置2.0 m寬向外傾斜4%的邊坡平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)置平臺(tái)截水溝。邊坡最大高度為28.1 m。

第一級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.0，防護(hù)采用0.2×0.2 m錨桿框架+框架內(nèi)掛網(wǎng)噴有機(jī)基材，第一排錨桿采用1φ18，錨桿長(zhǎng)度為4.0 m，第二、三排錨桿采用1φ25，錨桿長(zhǎng)度分別為6 m、8 m。

第二級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.0，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

第三級(jí)邊坡最大高度8.1 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.0，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

(2)K4+516～K4+556段線路左側(cè)為一般挖方路基，沿硅質(zhì)巖層理面刷方，設(shè)計(jì)坡率1∶1.56，邊坡最大高度25.1 m，無(wú)防護(hù)。

(3)K4+556～K4+570段線路左側(cè)為一般挖方路基，邊坡最大高度7.3 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.0，防護(hù)采用三維網(wǎng)噴播植草防護(hù)。

2.3 變更原因

路基邊坡開挖后，由于受長(zhǎng)期降水的作用，頂部粉質(zhì)黏土層土體含水量飽和，出露的炭質(zhì)頁(yè)巖遇雨水后極速軟化，致使邊坡巖體力學(xué)性質(zhì)持續(xù)降低，導(dǎo)致邊坡一次次開裂變形、失穩(wěn)垮塌。

2.4 變更設(shè)計(jì)概況

在K4+400～K4+570段路線左側(cè)增設(shè)重力式路塹擋土墻，K4+400～K4+470段擋土墻墻頂放緩邊坡坡率，采用邊坡滲溝+拱形骨架護(hù)坡防護(hù)。K4+470～K4+570段路線左側(cè)擋土墻墻頂邊坡沿硅質(zhì)巖面刷坡，采用獨(dú)立墩錨索加固硅質(zhì)巖邊坡。

3 YK10+273.706～YK10+288.562段右側(cè)邊坡

3.1 地質(zhì)概況

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)開挖后工程地質(zhì)調(diào)查，邊坡地層主要為強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化白堊系礫巖。棕紅色，礫石成份以砂巖、花崗巖為主，大部分呈尖棱狀，部分為渾圓狀，分選性差，排列雜亂，粒徑以2～20 mm為主，最大可達(dá)50 mm，礫狀結(jié)構(gòu)，巨厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)為主?，F(xiàn)場(chǎng)中風(fēng)化白堊系礫巖沿節(jié)理面剝落，導(dǎo)致上覆部分強(qiáng)風(fēng)化層礫巖崩塌。

3.2 原設(shè)計(jì)概況

YK10+173～YK10+323右側(cè)深挖方設(shè)計(jì)為5級(jí)邊坡，各級(jí)之間設(shè)置2.0 m寬向外傾斜4%的邊坡平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)置平臺(tái)截水溝，邊坡最大高度42.7 m。

第一級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶0.75，防護(hù)采用0.2×0.2 m錨桿框架+框架內(nèi)掛網(wǎng)噴有機(jī)基材，錨桿采用一排φ18錨桿長(zhǎng)度為4 m，兩排φ25錨桿長(zhǎng)度分別為6 m、6 m。

第二級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶0.75，防護(hù)采用0.4×0.3 m錨桿框架+框架內(nèi)掛網(wǎng)噴有機(jī)基材，錨桿采用一排φ25錨桿長(zhǎng)度為4 m，兩排3φ18錨桿長(zhǎng)度分別為6 m、8 m。

第三級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

第四級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

第五級(jí)邊坡高度2.7 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

3.3 變更原因

路基邊坡節(jié)理發(fā)育受山體卸荷與雨水浸泡作用，導(dǎo)致中風(fēng)化礫巖沿節(jié)理面發(fā)生剝落，進(jìn)而導(dǎo)致上部的強(qiáng)風(fēng)化層、全風(fēng)化層礫巖及上覆第四系坡積層發(fā)生坍塌。

3.4 變更設(shè)計(jì)概況

將YK10+273.706～YK10+288.562右側(cè)第一級(jí)崩塌體清除，直至穩(wěn)定巖層；第二～五級(jí)邊坡坡率和防護(hù)維持原設(shè)計(jì)；第一級(jí)邊坡坡腳設(shè)置一道C30鋼筋混凝土地梁，第一級(jí)邊坡坡面設(shè)置錨桿支撐肋墻、錨桿支撐肋墻間采用拱形骨架護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)(如圖1所示)。

圖1 YK10+273.706～YK10+288.562右側(cè)深挖路基崩塌處理立面設(shè)計(jì)圖

4 K63+610～K63+675.2段左側(cè)邊坡

4.1 地質(zhì)概況

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)開挖后工程地質(zhì)調(diào)查，工程范圍地層主要為第四系坡積層、寒武系邊溪組砂巖夾頁(yè)巖、F/3斷層壓碎巖。其主要工程地質(zhì)特征如下：

(1)第四系坡積層

①粉質(zhì)黏土：黃褐色、棕紅色，黏粒為主，土質(zhì)不均，含碎石約10%，軟塑～硬塑。揭示厚度2～14 m。

②碎石：廣泛分布于地表，灰黃色，厚度1～6 m，棱角狀，粒徑>60 mm約占55%，20～60 mm約占20%，余為雜砂、黏性土充填，中密～密實(shí)，潮濕。

(2)寒武系邊溪組：砂巖夾頁(yè)巖

砂巖，青灰色～灰白色，巖質(zhì)較硬，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀；頁(yè)巖，灰色～黑色，巖質(zhì)較軟～極軟，局部夾炭質(zhì)板巖，泥炭質(zhì)結(jié)構(gòu)，葉片狀構(gòu)造。巖體受構(gòu)造影響較重，揉皺現(xiàn)象較發(fā)育。主要發(fā)育兩組節(jié)理：J1：270°∠49°，間距0.5～2 m，延伸1～2 m，密閉，無(wú)充填；J2：130°∠90°，間距1.5 m，延伸0.5～1 m，密閉，無(wú)充填。

①全風(fēng)化砂巖夾頁(yè)巖：灰色、灰黑色，厚度8～15 m，巖質(zhì)極軟～軟，巖體極破碎，呈角礫、泥土狀。

②強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾頁(yè)巖：灰色、灰黑色，厚度5～13 m，巖質(zhì)較軟，巖體破碎，呈角礫夾泥土狀。

③中風(fēng)化砂巖夾頁(yè)巖：灰色、灰綠色，巖質(zhì)較軟，巖體較破碎，呈碎塊、短柱狀。

(3)斷層壓碎巖

斷層壓碎巖：為F/3斷層帶主要物質(zhì)，灰黑色～黑色，原巖為砂巖、頁(yè)巖，局部具硅化現(xiàn)象，碎石、角礫狀散體結(jié)構(gòu)，夾泥，巖體極易破碎。

4.2 原設(shè)計(jì)概況

K63+610～K63+675.2段左側(cè)深挖方設(shè)計(jì)為8級(jí)邊坡，各級(jí)之間設(shè)置2.0 m寬向外傾斜4%的邊坡平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)置平臺(tái)截水溝，第三級(jí)邊坡頂部設(shè)置6 m寬邊坡平臺(tái)，第五級(jí)邊坡頂部設(shè)置20 m寬邊坡平臺(tái)。邊坡最大高度80.65 m。

第一級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1，防護(hù)采用0.4×0.3 m錨桿框架+框架內(nèi)掛網(wǎng)噴有機(jī)基材，錨桿采用3φ18，三排錨桿長(zhǎng)度分別為6 m、8 m、10 m。

第二級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1，防護(hù)采用0.4×0.3 m錨桿框架+框架內(nèi)掛網(wǎng)噴有機(jī)基材，錨桿采用3φ18，三排錨桿長(zhǎng)度分別為16 m、16 m、16 m。

第三級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1，防護(hù)采用0.4×0.3 m錨桿框架+框架內(nèi)掛網(wǎng)噴有機(jī)基材，錨桿采用3φ18，三排錨桿長(zhǎng)度分別為16 m、16 m、16 m。

第四級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1，防護(hù)采用0.4×0.3 m錨桿框架+框架內(nèi)掛網(wǎng)噴有機(jī)基材，錨桿采用3φ18，三排錨桿長(zhǎng)度分別為6 m、8 m、10 m。

第五級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

第六級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.25，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

第七級(jí)邊坡高度10 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.25，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

第八級(jí)邊坡高度10.65 m，設(shè)計(jì)坡率1∶1.25，防護(hù)采用掛雙網(wǎng)噴有機(jī)基材。

4.3 變更原因

坡面為砂巖夾頁(yè)巖風(fēng)化層，較散碎，其上覆的斷層壓碎巖受斷層影響本身極為破碎，節(jié)理極發(fā)育，由于暴雨等原因，造成斷層壓碎巖沿巖層接觸面剝落而導(dǎo)致滑塌。

4.4 變更設(shè)計(jì)概況

對(duì)滑塌體進(jìn)行清方，路塹坡腳設(shè)置路塹擋土墻，清方后對(duì)砂巖夾頁(yè)巖段范圍(K63+617～K63+636段)仍按施工圖設(shè)計(jì)采用錨桿框架防護(hù)，對(duì)斷層壓碎巖范圍(K63+636～K63+668段)，為了封閉壓碎巖，防止壓碎巖遇水滑塌，采用M7.5漿砌片石護(hù)面墻防護(hù)(如圖2所示)。

圖2 YK63+610～YK63+675.2左側(cè)深挖路基立面圖

5 結(jié)語(yǔ)

資興高速公路邊坡滑塌主要原因?yàn)椋禾抠|(zhì)頁(yè)巖遇水自重增加極速軟化滑塌，連續(xù)降雨或暴雨工況下巖體節(jié)理面或?qū)永砻嬉蚍e水產(chǎn)生靜水壓力導(dǎo)致巖體剝落。邊坡滑塌現(xiàn)象在雨季表現(xiàn)得非常明顯，因此在邊坡開挖過(guò)程中永久和臨時(shí)的排水措施必須要引起重視。嚴(yán)格按照科學(xué)的工序施工，加強(qiáng)施工建設(shè)管理，做好邊坡開挖后的位移觀測(cè)。當(dāng)邊坡滑塌發(fā)生后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌、地質(zhì)條件、性質(zhì)、成因類型、規(guī)模等，分析評(píng)價(jià)邊坡滑塌的穩(wěn)定狀況、發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)工程的危害程度，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的治理措施，保證工程的安全使用。