填土反壓在山區(qū)滑坡治理中的應(yīng)用

李文祥

（昭通市高速公路投資發(fā)展有限責(zé)任公司，云南省 昭通市 657000）

一、引言

云南地處西南山區(qū)，地形地質(zhì)條件極為復(fù)雜，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，工程處治規(guī)模較大、費(fèi)用較高。高速公路作為線性工程，在項(xiàng)目建設(shè)階段，由于沿線山高谷深、地形高差大，往往會(huì)產(chǎn)生較多的路基棄方和隧道棄渣，需要設(shè)置較多的棄土場(chǎng)，這既占用大量土地，又對(duì)環(huán)境保護(hù)和水土保存造成極大威脅。由于西部山區(qū)人多地少，較多的棄土場(chǎng)設(shè)置與當(dāng)前社會(huì)所倡導(dǎo)的“綠色理念，生態(tài)保護(hù)，資源節(jié)約，節(jié)能低碳，安全智慧，服務(wù)提升，品質(zhì)建設(shè)”理念不符[1-2]。因此，山區(qū)高速公路在設(shè)計(jì)階段既要進(jìn)行地質(zhì)選線，又要結(jié)合工程規(guī)模進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比選，在不可繞避的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，一個(gè)可行、經(jīng)濟(jì)合理的處治方案將為工程的正常建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供保障。填土反壓方案處治滑坡，既消化了棄方，節(jié)約了土地資源，同時(shí)保證了工程的穩(wěn)定，降低了工程費(fèi)用，是山區(qū)公路滑坡治理中的常用方案[3-5]。

二、工程概況

建設(shè)項(xiàng)目位于云南省東北部云南高原的北緣，路線全長(zhǎng)25.525km，全線采用雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度80km/h，主線路基標(biāo)準(zhǔn)寬度25.5m，橋隧比例74.3%。項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)南高北低，溝谷切割深、密度大，構(gòu)造發(fā)育多為高峻的條帶狀山地，其山脈、河流的走向與構(gòu)造線方向基本一致，均呈近南北向展布。路線所經(jīng)過(guò)地段最高點(diǎn)海拔1631m，最低點(diǎn)起點(diǎn)處海拔725m，相對(duì)高差906m。根據(jù)地貌特征及山岳分類(lèi)，項(xiàng)目區(qū)地形地貌主要有河流侵蝕堆積地貌、構(gòu)造剝蝕中山地貌兩大類(lèi)型。

在建項(xiàng)目k2+420左側(cè)所跨沖溝左岸（大樁號(hào)側(cè)）斜坡發(fā)現(xiàn)滑坡。滑坡區(qū)上部有鄉(xiāng)村道路到達(dá)，下部在建大橋下汽車(chē)可勉強(qiáng)抵達(dá)，交通條件一般。滑坡體由老滑坡和在老滑坡堆積的基礎(chǔ)上重新發(fā)育的新滑坡組成，老滑坡周界明顯，在后緣兩側(cè)形成數(shù)米高的跌坎，滑坡縱向長(zhǎng)約160m，堆積前緣最寬約320m，根據(jù)鉆探和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，老滑坡體厚度大約15m～30m。新滑坡范圍大致由新出現(xiàn)的地表裂縫確定，寬約110m，長(zhǎng)約120m，發(fā)育厚度約22m，滑坡體積大約29.0×104m3，滑坡后緣和兩側(cè)已出現(xiàn)張拉裂縫，寬度5cm～30cm，可見(jiàn)深度約0.5m～1.0m，滑坡前緣位于下部溝道中土質(zhì)陡坎上，鼓出明顯，土質(zhì)疏松，陡坎下堆積小規(guī)模塌方。滑坡體坡腳處于在建大橋左側(cè)，后緣高程約926m，主滑方向?yàn)闇系追较?，溝底地面高程約880m～824m。項(xiàng)目區(qū)所在的小江及金沙江流域?yàn)閿M建的某水電站庫(kù)區(qū)范圍，水電站蓄水后，滑坡前緣沖溝出口處在建大橋的k2+395.0～k2+433段處于蓄水區(qū)域內(nèi)。庫(kù)區(qū)蓄水后，本滑坡坡腳將被水庫(kù)淹沒(méi)。

圖1 滑坡位置及地形地貌

圖2 滑坡后緣張拉裂縫及錯(cuò)壁

三、工程地質(zhì)條件

（一）地形地貌

滑坡區(qū)域的地貌形態(tài)屬河流侵蝕堆積地貌，具體位置位于在建大橋左側(cè)沖溝內(nèi)左岸斜坡，滑坡后緣高程約926m，主滑方向?yàn)闇系追较?，溝底高程約840m，高差約80m，滑坡區(qū)整體坡度一般20°～45°，滑坡后緣形成陡坎錯(cuò)壁。滑坡區(qū)地表植被茂密，多為雜草、灌木，少量樹(shù)木，少量農(nóng)田已荒蕪。

（二）地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料和前期高速公路勘察結(jié)果，滑坡所在場(chǎng)區(qū)斷層發(fā)育。小江斷裂為工程區(qū)的主要斷裂帶，工區(qū)斷層多受小江斷裂帶影響。該斷層線呈340°方向縱貫全區(qū)，在區(qū)域上延伸約76公里。斷層的東盤(pán)多為古生界，西盤(pán)中北部為昆陽(yáng)群，南部為古生界。地層界線與斷層線多呈平行關(guān)系，部分地區(qū)呈斜交至直交關(guān)系。在多數(shù)地段，兩盤(pán)地層斷失較多或不同地層沿走向相抵。小江斷裂以壓性為主兼具扭性，其扭動(dòng)方向一般以左行扭動(dòng)為主。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306－2015）及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5001—2010）要求，滑坡發(fā)送區(qū)域抗震設(shè)防烈度為9度，設(shè)計(jì)分組為第二組，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.30g，地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期0.45s。

圖3 滑坡平面位置圖及小江斷裂平面位置圖

（三）地層巖性

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、地質(zhì)調(diào)繪成果及鉆探揭露，場(chǎng)地區(qū)地層較復(fù)雜，上覆地層主要為更新統(tǒng)（Qpal）冰磧泥礫、礫砂；第四系全新統(tǒng)殘坡積(Q4dl+el)碎石土，和滑坡堆積物（Q4del）；下伏基巖為寒武系中統(tǒng)陡坡寺組（∈2d）砂、泥巖、灰?guī)r和西王廟組（∈2x）泥巖。

（四）水文地質(zhì)條件

1.地表水?？辈靾?chǎng)地區(qū)內(nèi)水文條件復(fù)雜，區(qū)域主要河流有小江及金沙江，項(xiàng)目區(qū)所在的小江及金沙江流域?yàn)閿M建的某水電站的庫(kù)區(qū)范圍，根據(jù)電站可行性研究結(jié)果，規(guī)劃水庫(kù)自2021年6月份從死水位765m附近開(kāi)始蓄水，蓄至防洪限制水位785m后，6～7月維持防洪限制水位785m，8月上旬開(kāi)始按每旬抬高10m的方式控制蓄水，9月上旬水位蓄至正常蓄水位825m，12月左右水庫(kù)開(kāi)始供水，2022年5月底水位消落至死水位765m附近。除小江及金沙江為現(xiàn)有地表水體外，其山坡之上地表水整體較為貧乏。水電站蓄水后，滑坡前緣沖溝出口處在建大橋的k2+395.0～k2+433段處于蓄水區(qū)域內(nèi)。

滑坡溝道內(nèi)勘察時(shí)未見(jiàn)地表水流。區(qū)地表水主要依靠大氣降水，以地表徑流、蒸發(fā)等方式排泄，水位季節(jié)性變化較大。

2.地下水。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要為第四系松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水，基巖裂隙水賦存于巖石的節(jié)理裂隙中，富水性取決于巖裂隙的發(fā)育程度及連通情況，一般富水性弱～中等。以大氣降水的入滲補(bǔ)給為主，循環(huán)交替強(qiáng)烈，無(wú)明顯的補(bǔ)給徑流區(qū)段，具有就地補(bǔ)給、就地排泄的特點(diǎn)，無(wú)統(tǒng)一排泄基準(zhǔn)面，動(dòng)態(tài)變化受季節(jié)控制明顯。地下水動(dòng)態(tài)水位受季節(jié)性影響較大，洪水期地下水位較高，枯水期、平水期地下水位較低?？辈炱陂g，鉆孔深度內(nèi)均為見(jiàn)到地下水。

（五）場(chǎng)地各巖（土）層的物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)地勘報(bào)告成果，滑坡段各巖（土）層的物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

表1 各巖（土）層的主要物理、力學(xué)指標(biāo)

四、滑坡體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

整個(gè)滑坡目前已形成整體滑移，滑坡前緣剪出口位于下方溝道土質(zhì)陡坎地帶，滑坡后緣和兩側(cè)已出現(xiàn)張拉裂縫，寬度5cm～30cm，深0.5m～1.0m不等?；麦w內(nèi)部已形成整體貫通滑動(dòng)面，受自身重力及雨水繼續(xù)下滲影響仍在蠕滑變形。

（一）滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)地勘報(bào)告，分別在天然狀態(tài)及工程狀態(tài)（暴雨工況，暴雨+地震工況）兩種工況下對(duì)坡體進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果如表2所示：

表2 2-2’剖面滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

說(shuō)明：Ks ＜1不穩(wěn)定，1≤Ks＜1.05欠穩(wěn)定，1.05≤Ks＜1.15基本穩(wěn)定，1.15≤Ks穩(wěn)定

上述計(jì)算結(jié)果表明，該滑坡在自重（無(wú)水）狀態(tài)下邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在“自重+暴雨”狀態(tài)下邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在“暴雨+地震”狀態(tài)下，邊坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。由此說(shuō)明邊坡穩(wěn)定性較差，在降雨、地震或其他不利因素作用下，該滑坡將失穩(wěn)，形成大型中層牽引式滑坡。

（二）庫(kù)岸再造對(duì)滑坡的影響

庫(kù)區(qū)蓄水后，滑坡坡腳將被水庫(kù)淹沒(méi)。該電站水庫(kù)最大蓄水位為825m，防洪限制水位為785m，死水位為765m，水庫(kù)總庫(kù)容206.27億m3。該水庫(kù)為年調(diào)節(jié)水庫(kù)，水庫(kù)從目前河水位蓄水抬升至825m后，正常運(yùn)行調(diào)度水位高程位于825m～765m之間。庫(kù)區(qū)水位年變化較大，庫(kù)水位上升引起地下水位上升，同時(shí)土體含水量增加，抗剪強(qiáng)度降低；在水動(dòng)力作用下易發(fā)生庫(kù)岸失穩(wěn)、滑塌。

五、處治方案

（一）工程處治方案

加固工程措施：

1.對(duì)滑坡體前緣的沖溝進(jìn)行填土反壓處治，為保證填土體穩(wěn)定，填土分級(jí)填筑壓實(shí)，填土坡度1∶4，平臺(tái)寬度15m，填土體壓實(shí)度≥93%，填土完成后，坡面采用植被防護(hù)。

2.反壓填土邊坡坡腳位置設(shè)置5根截面尺寸3m×2m抗滑樁，保證反壓填土體穩(wěn)定。

3.高程826m（最高蓄水位825m+1m）以下公路用地范圍內(nèi)原地表采用“干砌片石”進(jìn)行護(hù)岸加固，防止水庫(kù)蓄水后的庫(kù)岸再造。

截排水措施：

1.加強(qiáng)滑坡體的截排水，在滑坡體外圍設(shè)置0.6m×0.6m截水溝。

2.對(duì)滑坡地表已經(jīng)形成的裂縫進(jìn)行黏土夯填封閉處理，防止地表水匯入和下滲。

3.加強(qiáng)反壓土體的截排水，在反壓填土體滑坡側(cè)（大樁號(hào)側(cè)）設(shè)置1m×1m截水溝，小樁號(hào)側(cè)設(shè)置2.5m×2m排水溝(匯水面積0.772km)，以排出沖溝內(nèi)匯水；填土體平臺(tái)設(shè)置0.6m×0.6m截水溝，形成完整的排水系統(tǒng)。

4.沿沖溝底部設(shè)置2m×2m的碎石盲溝。

圖4 滑坡處治平面圖

圖5 A-A’反壓土體剖面圖

圖6 2-2’橫斷面圖（主滑方向）

（二）邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

取滑坡的主滑方向典型橫斷面2-2’和回填反壓土體沿沖溝方向滑動(dòng)A-A’橫斷面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析。

1.參數(shù)取值

各巖土層物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)地勘報(bào)告、反演計(jì)算、相關(guān)規(guī)范等，取值如表3所示。

表3 2-2’剖面滑坡主滑方向穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

穩(wěn)定性計(jì)算中，將C30抗滑樁模擬成巖土，取重度26 kN/m、黏聚力1000kPa、內(nèi)摩擦角50°。

2.計(jì)算工況

2-2’剖面

工況一：基本荷載；

工況二：基本荷載+降雨荷載；

工況三：基本荷載+地震荷載。

依據(jù)《滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 38059-2020)[5]等相關(guān)規(guī)范，確定工況一為設(shè)計(jì)工況，安全系數(shù)要求達(dá)到1.30；工況二為校核工況，安全系數(shù)要求達(dá)到1.25；工況三為校核工況，安全系數(shù)要求達(dá)到1.15。

A-A’剖面

工況一：基本荷載+825m庫(kù)水位；

工況二：基本荷載+825m庫(kù)水位降至765m高程庫(kù)水位；

工況三：基本荷載+825m庫(kù)水位降至765m高程庫(kù)水位+暴雨；

工況四：基本荷載+825m庫(kù)水位降至765m高程庫(kù)水位+地震。

依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG/D 30-2015)[6]等相關(guān)規(guī)范，確定工況一、二為設(shè)計(jì)工況，安全系數(shù)要求達(dá)到1.30；工況三為校核工況，安全系數(shù)要求達(dá)到1.2；工況四為校核工況，安全系數(shù)要求達(dá)到1.15。

3.計(jì)算結(jié)果

表4 A-A’剖面回填反壓土體沿沖溝方向滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

滑坡的主滑方向典型橫斷面2-2’和回填反壓土體沿沖溝方向滑動(dòng)A-A’橫斷面計(jì)算結(jié)果滿足如上表，滿足規(guī)范要求。

（三）處治費(fèi)用

經(jīng)過(guò)計(jì)算，該處治費(fèi)用總計(jì)預(yù)算金額為4470638元。

六、結(jié)論

根據(jù)計(jì)算結(jié)果表明，項(xiàng)目采用填土反壓的處治方案，對(duì)該滑坡的處治是經(jīng)濟(jì)合理的。隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)的山區(qū)公路工程建設(shè)的空前發(fā)展，我國(guó)對(duì)山區(qū)公路的設(shè)計(jì)逐漸重視起來(lái)，但是依舊存在很多值得設(shè)計(jì)人員深思的問(wèn)題需要去解決。如果地形、地質(zhì)、排水條件允許，利用棄渣對(duì)滑坡進(jìn)行處治既可以消化棄方，又降低了工程規(guī)模及施工難度，有效地緩解了西部地區(qū)人地矛盾突出的問(wèn)題，充分體現(xiàn)了綠色公路工程的發(fā)展理念。