福建某高速互通順層滑坡治理設(shè)計(jì)

陳平燕

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，福州 350004)

福建三明和龍巖地區(qū)為沉積巖區(qū)，砂巖、粉砂巖、泥巖、煤系地層等易滑巖組廣泛發(fā)育。在此類地層區(qū)域的公路建設(shè)過程中，開挖山體形成的邊坡，隨著降雨和微裂隙的張開，往往會(huì)沿著層面或順層節(jié)理面滑動(dòng)。在福建省永武高速三明段、漳永高速龍巖段建設(shè)過程中，順層節(jié)理邊坡的滑坡病害較為嚴(yán)重。對(duì)于陡傾結(jié)構(gòu)面坡體，在完成上部坡體錨索框架加固后，大拉槽式開挖底階坡體時(shí)，錨索出現(xiàn)剪斷現(xiàn)象。本文以典型的順層滑坡治理為工程實(shí)例，詳細(xì)闡述滑坡病害成因和治理過程， 以供順層滑坡病害治理借鑒。

1 工程概況

長深高速三明永安貢川互通D 匝道右側(cè)DK0+300～DK0+400 邊坡原設(shè)計(jì)為四階邊坡，最高約35m，原設(shè)計(jì)坡率為1∶0.75～1∶1.25，采用護(hù)面墻及植草防護(hù)。

2014 年邊坡開挖期間發(fā)生坡體開裂，上部采用預(yù)應(yīng)力錨索框架加固，下部增設(shè)加厚護(hù)面墻。上部施工時(shí)坡體下部臨時(shí)堆土反壓。 2015 年5、6 月份雨季，施工至清除第一階反壓體后，邊坡開始緩慢變形，并于2015 年6 月26 日急劇變形滑動(dòng)，在第一階高約3～5m 處見剪出口(其裂隙產(chǎn)狀與坡體巖層產(chǎn)狀基本一致)，滑坡體后緣下錯(cuò)約3～6m，坡體變形開裂或拱出(拱出最大處平移約5m)，坡面上出現(xiàn)多處不規(guī)則裂縫(整體坡面呈頁片狀向下、向外開裂、滑塌)，坡體上多處裂縫開裂錯(cuò)動(dòng)。 滑坡體表面出現(xiàn)較多裂縫，并有不同程度的塌陷現(xiàn)象，其裂縫寬0.3～3m不等，深度在0.5～6m 不等，最深裂縫未探測到底，裂縫延伸走向和長度不一，后緣裂縫呈拱形，后緣錯(cuò)動(dòng)裂縫距離D 匝道中心線約100m 處， 繼而發(fā)展成為較大規(guī)模的滑坡。 詳見圖1～2

圖1 滑動(dòng)區(qū)域現(xiàn)場圖

圖2 滑坡平面圖

2 工程地質(zhì)條件

場區(qū)坡殘積層覆蓋厚度約7.0～11.5m，下伏基巖為中薄層狀?yuàn)W陶系淺變質(zhì)砂巖， 其風(fēng)化層較厚， 約7.0～24.5m，產(chǎn)狀為220∠25°，開挖坡面部位巖體極破碎，可見多處不利結(jié)構(gòu)面，其中較為重要的有3 組，其特征分別為：

(1)90°∠70°，約8-10 條/米，裂面呈褐灰色，平直光滑，無填充。

(2)走向200°近直立，約8～10 條/m，裂面呈褐灰色，平直光滑，無填充。

(3)走向245°近直立，約5～8 條/m，裂面呈褐灰色，平直光滑，無填充。

地質(zhì)斷面圖如圖3 所示。

圖3 地質(zhì)斷面圖

3 滑坡成因分析

⑴坡體表層發(fā)育7.0～11.0m 的坡殘積粘性土， 液限值為53～62%，為高液限土，下伏3.0～8.0m 全-砂土狀強(qiáng)風(fēng)化奧陶系淺變質(zhì)砂巖，且?guī)r層產(chǎn)狀(220°∠25°)為順坡向，為邊坡變形和滑坡的形成提供了地質(zhì)條件。結(jié)合勘察和位移監(jiān)測資料的對(duì)比(詳見表1)，坡體變形較大位置位于全-砂土狀強(qiáng)風(fēng)化層內(nèi)，因此本次滑坡可判定為沿著下伏全-砂土狀強(qiáng)風(fēng)化層滑動(dòng)的順層滑坡。

表1 勘察與位移監(jiān)測資料對(duì)比分析表

(2)貢川地區(qū)自5 月起多日普降大暴雨，大量雨水入滲坡體使得上覆松散土體迅速飽水軟化，自重增加，并且雨水入滲也使得砂巖的層理面不斷浸潤、泥質(zhì)化，導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度降低。此外，由于第一階邊坡臨時(shí)堆土挖除后未及時(shí)施做護(hù)面墻，導(dǎo)致坡體抗滑力減小。邊坡在抗滑力減小和下滑力增大的背景下產(chǎn)生滑動(dòng)。 從初步監(jiān)測成果也反映雨后變形略有加大， 因此地下水排水不暢是形成山體滑坡的長期外因之一。

⑶根據(jù)勘察與監(jiān)測位移資料進(jìn)行對(duì)比分析(表1)，除了HP06、09 孔外，其余的地下水位在監(jiān)測期間均比勘察期間有不同程度的浮升，可從工程地質(zhì)剖面圖上判斷出，勘察期間滑坡體上的鉆孔的靜水位均在滑動(dòng)面之上，設(shè)置監(jiān)測位移孔后水位均有不同程度的浮升， 也證實(shí)了由于坡體滑動(dòng)后，使得地下水排水不暢，從而進(jìn)一步加速滑坡體的蠕滑變形。

4 滑動(dòng)面土層綜合抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值

考慮目前坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)， 安全系數(shù)應(yīng)略小于1，據(jù)此進(jìn)行滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)反分析計(jì)算(主要利用Geo-Slope 軟件的Bishop 法計(jì)算穩(wěn)定性， 并反求c、φ 值，利用Geo-Slope 軟件將各區(qū)內(nèi)的主滑斷面的滑坡體細(xì)分成若干塊，獲得各滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，詳見表2)。 滑動(dòng)面附近地層土樣的室內(nèi)重復(fù)剪試驗(yàn)成果，其平均值全風(fēng)化層為c=10.3kPa，φ=10.1°， 砂土狀強(qiáng)風(fēng)化層為c=8.0kPa，φ=16.3°，較反算結(jié)果相近。綜合分析，根據(jù)目前滑體破壞程度和滑移速度， 原滑坡體穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)取值在0.98～1.00 之間，并綜合考慮已有的室內(nèi)土工試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)， 故據(jù)此反算的各滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)也應(yīng)當(dāng)是合理的。 綜合土工試驗(yàn)結(jié)果及以上各參數(shù)的反算結(jié)果，得出滑坡體的各地層設(shè)計(jì)參數(shù)建議值，詳見表3。

表2 各滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)反算表

表3 各地層設(shè)計(jì)參數(shù)建議表

5 滑坡綜合治理

5.1 應(yīng)急措施

由于第一階臨時(shí)堆土開挖卸載引起坡體抗滑力減小，因此需立即停止土方開挖。

撤離邊坡上無關(guān)人員，并在四周布設(shè)警戒線。對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生滑動(dòng)的DK0+350～+365 段進(jìn)行堆載反壓， 并觀察坡面動(dòng)態(tài)。

5.2 治理工程措施

(1)清除坡面滑塌體，采用6 級(jí)放坡，除第三階設(shè)置20m 寬平臺(tái)外，其余平臺(tái)均為4m，且采用15cm 厚C20 砼封閉。

(2)第一階DK0+265～+300 段采用1∶1.25 刷坡，并且增設(shè)拱形骨架；DK0+300～+390 采用1∶1.0 刷坡，下部增設(shè)加厚護(hù)面墻，上部增設(shè)一排預(yù)應(yīng)力錨索框架；DK0+390～+402 采用1∶1.25 刷坡。

(3)第二階采用1∶1.25 刷坡，DK0+307～+388 增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索框架。

(4)第三階采用1∶1.25 刷坡，增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索框架。

(5)第四、五和六階采用1∶1.25 刷坡。

(6)各階邊坡均采用客土噴播植草灌。

圖4 邊坡加固立面圖

圖5 典型斷面加固圖

圖6 卸載前穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

圖7 卸載后穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

加固立面圖和典型斷面圖如圖4 和圖5 所示。采用Geo-Slope 軟件對(duì)滑坡體卸載前后的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，從圖6～7 中可得，未卸載的邊坡安全系數(shù)僅為0.997，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 卸載后， 邊坡安全系數(shù)提高至1.336，滿足規(guī)范要求。

5.3 截排水措施

(1)邊坡第一、二、四和五階平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置排水溝，第三階平臺(tái)外側(cè)設(shè)置排水溝。 排水溝通過急流槽與坡腳邊溝相連接。

(2)第一階加厚護(hù)面墻設(shè)置排水平孔(間距5m)。

6 結(jié)論

通過對(duì)該順層滑坡的應(yīng)急處置， 結(jié)合全面有效的勘察和成因分析，制定綜合治理方案，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)對(duì)于巖層產(chǎn)狀為順坡向的邊坡，應(yīng)特別注意防患順層滑坡的發(fā)生?？辈祀A段應(yīng)查明巖層的產(chǎn)狀，設(shè)計(jì)階段應(yīng)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。

(2)該順層滑坡的發(fā)生，與坡腳臨時(shí)反壓堆土開挖造成的下滑力減小有關(guān)， 因此， 應(yīng)從兩側(cè)跳槽挖除臨時(shí)堆土，跳槽施工支擋結(jié)構(gòu)。

(3)預(yù)應(yīng)力錨索框架支護(hù)結(jié)構(gòu)可有效地加固順層滑坡。