某高速公路滑坡病害分析及治理措施

■楊麗芳

(福建省高速公路有限責(zé)任公司莆田管理分公司，莆田 351100)

1 引言

某高速公路K64+940～K65+360段邊坡(圖1)經(jīng)監(jiān)測(cè)確認(rèn)為滑坡地段。隨后對(duì)滑坡提出分區(qū)治理的方案，其中主滑坡區(qū)B區(qū)(K65+057-K65+215段)采用錨索抗滑樁進(jìn)行支擋，共27根，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)16～21m，抗滑樁截面尺寸2×2.5m，間距6m，要求抗滑樁進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于6m，樁頭設(shè)2根錨索，設(shè)計(jì)拉力700kN；A區(qū)(K64+940～K65+057段)和C區(qū)(K65+215～K65+360段)均采用第一階擋墻支擋、第二階預(yù)應(yīng)力錨索框架進(jìn)行加固，預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)拉力700kN。該段落滑坡治理工程于2015年12月15日完成，同時(shí)該高速公路于2015年12月20日正式通車運(yùn)營(yíng)。

圖1 K64+940~K65+360段邊坡整體滑塌

該高速公路通車后，設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)單位繼續(xù)對(duì)該段落滑坡治理工程進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)自2016年3月以來(lái)，該邊坡在受持續(xù)強(qiáng)降雨影響后，邊坡部分監(jiān)測(cè)孔出現(xiàn)位移現(xiàn)象，但經(jīng)進(jìn)一步分析，認(rèn)為目前滑坡仍處于工程治理后的應(yīng)力調(diào)整階段。2016年6～9月，該區(qū)域強(qiáng)降雨仍在持續(xù)，且 7～9 月又遭受了“尼伯特”、“莫蘭蒂”、“鲇魚”等超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)影響，坡體及抗滑樁樁身監(jiān)測(cè)孔均發(fā)生較大程度的位移，其中4#、9#樁樁頂位移發(fā)展至3cm左右，18#樁樁頂位移發(fā)展至5cm左右，24#樁樁頂位移快速增大至25cm左右。通過對(duì)該邊坡進(jìn)行多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘，發(fā)現(xiàn)變形主要集中于B區(qū)大樁號(hào)及C區(qū)段落。B區(qū)樁前及樁間土坍塌程度加大(見圖2)；路基邊溝底隆起、路肩開裂；緊急停車帶路面距路肩約80cm處出現(xiàn)一道長(zhǎng)約6m的路面縱向裂縫(見圖4)；C區(qū)第一階坡面錨索十字面板錨頭及錨索墊墩錨頭均發(fā)生開裂等現(xiàn)象(見圖3)。

圖2 B區(qū)樁前及樁間土坍塌

圖3 C區(qū)錨索十字面板錨頭崩裂

圖4 緊急停車帶路面縱向裂縫

鑒于后期高速運(yùn)營(yíng)過程中，仍會(huì)受臺(tái)風(fēng)及強(qiáng)降雨天氣影響，若該段落邊坡未及時(shí)進(jìn)行加固處理，滑坡體病害將繼續(xù)發(fā)展，勢(shì)必影響高速公路的運(yùn)營(yíng)安全。

2 地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

該段落斜坡位于山坡坡麓上，屬剝蝕低山丘陵地貌區(qū)，天然坡度約10°～15°，上陡下緩，山坡上植被較發(fā)育，坡體上多為人工種植果樹。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

場(chǎng)區(qū)已發(fā)現(xiàn)發(fā)育有三條構(gòu)造帶。其中構(gòu)造帶F201A產(chǎn)狀為：75°∠75-85°，寬約 9.0m，長(zhǎng)約 3km，為壓性正斷層，K65+000至K65+080左側(cè)邊坡處土質(zhì)塌方主要受該構(gòu)造帶影響致使土質(zhì)松散易于崩塌；構(gòu)造帶F201B產(chǎn)狀為：132°∠75-85°，寬約 1～3m，長(zhǎng)約 2km，為壓性正斷層，發(fā)育全風(fēng)化構(gòu)造巖，砂土狀全風(fēng)化構(gòu)造巖，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化構(gòu)造巖；構(gòu)造帶F201C產(chǎn)狀為：138°∠45-75°，寬約1～2m，長(zhǎng)約650m，為壓性正斷層，發(fā)育全風(fēng)化構(gòu)造巖，砂土狀全風(fēng)化構(gòu)造巖，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化構(gòu)造巖。這三條構(gòu)造帶的巖層產(chǎn)狀及發(fā)育程度對(duì)該滑坡區(qū)域的變形產(chǎn)生較大影響。

2.3 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)址區(qū)發(fā)育地下水主要為坡殘積層、風(fēng)化層孔隙水：分布于沿線坡地，水位埋深受降水影響大，地下水主要沿基巖面起伏地勢(shì)自然排泄，雨季水量較豐富，在土石界面等排水隔水層面及連通裂隙面等處可能形成集中排泄通道。根據(jù)附近地段水質(zhì)分析結(jié)果，場(chǎng)址區(qū)地下水對(duì)混凝土不具腐蝕性。

3 病害分析

3.1 氣候影響

根據(jù)莆田市氣象局提供的氣象資料，2016年開年以來(lái)，當(dāng)?shù)亟涤晏鞌?shù)較多，進(jìn)入4月以后，降雨更加頻繁。2016 年 7～9 月間受“尼伯特”、“莫蘭蒂”及“鲇魚”數(shù)個(gè)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)影響，當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)嚴(yán)重暴雨災(zāi)害，降雨量暴增，大量雨水入滲坡體，且無(wú)法及時(shí)排出，使上覆松散土體迅速飽水軟化，土體自重增加，坡體下滑力大大增加，同時(shí)土體抗剪強(qiáng)度降低，抗滑能力減弱。結(jié)合監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)來(lái)看，每次強(qiáng)降雨過后一段時(shí)間，坡體位移均出現(xiàn)明顯增大，隨著降雨減少，坡體位移均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)甚至停止，故持續(xù)的強(qiáng)降雨系滑坡再次發(fā)生位移的主要外因之一。同時(shí)短時(shí)間持續(xù)暴雨造成抗滑樁樁前土體發(fā)生大面積的淺表層滑塌，樁前抗力喪失大半，導(dǎo)致抗滑樁出現(xiàn)向線路方向的外傾現(xiàn)象。

3.2 地形影響

病害邊坡斜坡位于山坡坡麓上，屬剝蝕低山丘陵地貌區(qū)，地形相對(duì)較緩，匯水面積較大，易于積水。地形上陡下緩地貌，有利于地表水下滲和地表水、地下水匯集，加之坡體排水措施實(shí)施不到位，坡體水不易排出，坡體長(zhǎng)期處于富水狀態(tài)，對(duì)滑坡穩(wěn)定不利。

3.3 原工程影響

根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，抗滑樁樁頭預(yù)應(yīng)力錨索鎖定張拉力不足，尤其是大樁號(hào)方向22#～27#抗滑樁，由于第一次施打的原設(shè)計(jì)上兩孔700kN錨索能夠入巖，故未降噸位進(jìn)行使用，下排只補(bǔ)打一孔900kN，但監(jiān)測(cè)結(jié)果22#樁上右孔錨索鎖定張拉力僅剩29%，24#樁上兩孔錨索僅剩21%及20%，樁頭錨固力不足造成樁頂位移偏大；C區(qū)錨固力預(yù)應(yīng)力錨索框架鎖定張拉力為設(shè)計(jì)值的40%～50%，預(yù)應(yīng)力錨索墊墩鎖定張拉力為設(shè)計(jì)值的40%～78%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，現(xiàn)場(chǎng)排水平孔排水率不足，且排水平孔長(zhǎng)度不足，坡體排水能力較差，地下水難以排出。

綜上所述，現(xiàn)滑坡體范圍有所增大，其中滑坡后緣基本保持不變，未向后擴(kuò)展 (監(jiān)測(cè)孔ZK1-4#孔未發(fā)現(xiàn)位移)，滑坡左緣擴(kuò)大至A區(qū)，右緣擴(kuò)大至C區(qū)山脊大樁號(hào)一側(cè)；B區(qū)大樁號(hào)方向(24#樁左右)可見明顯滑動(dòng)面向下改造，滑體深度25 m左右，在路肩與緊急停車帶剪出；C區(qū)山脊第一階坡腳4 m以上風(fēng)化層受牽引帶動(dòng)向下變形滑動(dòng)；整個(gè)滑動(dòng)區(qū)域長(zhǎng)度約150m，沿線路方向約200m。

4 治理措施

根據(jù)滑坡病害成因的分析，對(duì)滑坡提出分區(qū)加固治理措施：

(1)A區(qū)第一階邊坡?lián)鯄ι喜科脚_(tái)坡腳處部分段落打設(shè)抗滑樁，抗滑樁為方樁，截面尺寸為：2.0m×3.0m，樁間距8m，要求抗滑樁進(jìn)入碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化巖層不小于12m；距樁頂1.75m處設(shè)置2孔預(yù)應(yīng)力錨索，孔徑165mm，8束鋼絞線錨索，錨固段長(zhǎng)均為12m，單孔設(shè)計(jì)拉力均為900kN，要求錨索錨固段進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于12m；，在坡腳增設(shè)長(zhǎng)度25m，間距5.0m的平孔排水。

(2)B區(qū)第一階邊坡?lián)鯄ι喜科脚_(tái)坡腳處部分段落打設(shè)抗滑樁，抗滑樁為方樁，截面尺寸為：2.0m×3.0m，樁間距補(bǔ)-B28#～補(bǔ)-B36#樁為 8m，補(bǔ)-B37#～補(bǔ)-B50#為 6m，要求補(bǔ)-B37#～補(bǔ)-B50#抗滑樁進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于6m，補(bǔ)-B28#～補(bǔ)-B36#樁進(jìn)入碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化巖層不小于12m；距樁頂1.75m處設(shè)置2孔預(yù)應(yīng)力錨索，孔徑165mm，8束鋼絞線錨索，錨固段長(zhǎng)均為12m，單孔設(shè)計(jì)拉力均為900kN，要求錨索錨固段進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于12m。

(3)C區(qū)拆除第二階坡面預(yù)應(yīng)力錨索框架 (不包含預(yù)應(yīng)力錨索墊墩)及錨頭發(fā)生崩裂的錨索十字面板，并重新施打錨索十字面板；第一階平臺(tái)設(shè)置抗滑樁，截面尺寸2m×2.5m，樁間距6m，樁頭伸出平臺(tái)6m做成彎頭緊貼樁頭后嵌補(bǔ)C30素砼并設(shè)置3孔錨索，錨索孔徑165mm，8束鋼絞線錨索，錨固段長(zhǎng)均為12m，設(shè)計(jì)拉力900kN；要求錨索錨固段進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于12m。

除了采取上述加固措施后，在施工及運(yùn)營(yíng)中仍繼續(xù)對(duì)坡體進(jìn)行穩(wěn)定性觀測(cè)。

圖5 抗滑樁處理設(shè)計(jì)方案

圖6 新增抗滑樁及樁前土處理大樣圖

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)該段落滑坡工程特點(diǎn)，對(duì)不同區(qū)域采用不同的處理方式，同時(shí)加強(qiáng)滑坡處理后及高速運(yùn)營(yíng)期間監(jiān)測(cè)。通過處理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，經(jīng)過處理后的坡體已處于穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡治理達(dá)到了預(yù)期的效果。