山區(qū)公路滑坡處治設(shè)計(jì)分析

張紅星

摘要：文章以河池某山區(qū)公路工程項(xiàng)目為例，分析了山區(qū)公路滑坡產(chǎn)生的原因，包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、近期降雨量較大、系統(tǒng)排水能力較差、邊坡設(shè)計(jì)不合理等，并提出了刷坡卸載、抗滑樁支擋、完善排水系統(tǒng)、平整坡面結(jié)構(gòu)、坡體的變形監(jiān)測(cè)等滑坡處治措施，以提高山區(qū)公路使用的安全性，降低滑坡事故的發(fā)生幾率。

關(guān)鍵詞：山區(qū)公路;滑坡;邊坡設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U418.5⁺5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.033

文章編號(hào)：1673—4874（2020）11—0123-04

0引言

相比于其他區(qū)域的公路工程，山區(qū)的公路工程施工難度和施工總量較大，并且在后續(xù)使用過(guò)程中，受到氣候條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地基穩(wěn)定性等因素影響，更容易出現(xiàn)山體滑坡的情況。針對(duì)滑坡產(chǎn)生的具體原因，制定相應(yīng)的處理措施，對(duì)于降低公路滑坡情況的發(fā)生幾率，提高公路工程運(yùn)行穩(wěn)定性有著積極的意義。

1山區(qū)公路工程概況分析

1.1基本情況

廣西河池某山區(qū)公路邊坡原設(shè)計(jì)為3級(jí)邊坡，第一級(jí)邊坡坡比為1：1.25，第二級(jí)與第三級(jí)邊坡坡比為1：1.5。邊坡按原設(shè)計(jì)方案自上而下開(kāi)挖至第二級(jí)時(shí)坡面及坡頂處局部出現(xiàn)裂縫，逐步發(fā)展形成滑坡。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，提出了“完全卸載+坡面防護(hù)”“完全卸載+加筋土柔性支護(hù)”和“部分卸載+抗滑樁支擋”三種方案，在對(duì)比對(duì)環(huán)境影響（棄土）、經(jīng)濟(jì)性、安全性等問(wèn)題后，經(jīng)專家會(huì)評(píng)審后采納“部分卸載+抗滑樁支擋”方案。

1.2滑坡特征

該滑坡分布高程約250～285m，寬約100m，長(zhǎng)約170m，滑坡形態(tài)以圈椅狀為主，主滑方向?yàn)?17。，滑坡平面面積約11753m²，滑體厚度為2.00～19.30m，平均厚度約6.0m，滑坡方量約70000m³;滑坡已形成高約2～3m的次級(jí)臺(tái)坎，陡坎坡度為60°～75°;滑坡后緣已下挫滑移形成高0.5m陡坎，陡坎坡度為60°～70°，局部直立，滑坡后緣見(jiàn)多處裂隙，滑坡前緣剪出口開(kāi)挖的邊坡坡腳處，剪出口位置已被堆積。根據(jù)《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3334—2018）判定，按土的性質(zhì)和物質(zhì)組成分類為風(fēng)化殘積土滑坡;按滑坡體積分類為中型滑坡;按滑動(dòng)面埋藏深度分類為中層滑坡;按滑動(dòng)力學(xué)特征分類為牽引式滑坡;按時(shí)間分類為新滑坡。該滑坡為中型中層順層牽引式中型新滑坡。

2山區(qū)公路滑坡產(chǎn)生原因

2.1地質(zhì)情況

滑體：滑坡滑體主要組成物質(zhì)為第四系人工填土①、第四系含礫黏土②、全風(fēng)化砂巖③、強(qiáng)風(fēng)化砂巖④和全風(fēng)化泥巖⑤?；w一般厚2.00～19.30m，平均厚度約6.0m?；玻夯禄仓饕獮閺?qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r，灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙很發(fā)育，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，遇水軟化，稍有崩解，巖芯呈碎塊狀，局部夾全風(fēng)化，巖質(zhì)較軟，風(fēng)干易裂，結(jié)構(gòu)易破壞?；瑒?dòng)面：根據(jù)鉆探情況，滑動(dòng)面產(chǎn)生于全風(fēng)化泥巖與強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r交界面處，深度在2.00～19.30m，為折線型滑面。

對(duì)該路段地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)生滑坡的位置地形相對(duì)較低，相比于其他區(qū)域，該區(qū)域更利于地表水的富集，這也為滑坡事故的發(fā)生創(chuàng)造了前提條件。再次，邊坡物質(zhì)以含礫黏土、全風(fēng)化砂巖及全風(fēng)化泥巖為主，局部土體的物理力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差，薄層狀順層結(jié)構(gòu)是形成滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)坡體整體坡度角較大，巖體呈順層結(jié)構(gòu)，坡度為26。，邊坡坡腳開(kāi)挖后，新臨空面的存在，是滑坡形成的有利地形條件。對(duì)區(qū)域高邊坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)部應(yīng)力主要受順坡向結(jié)構(gòu)面的控制，其巖層性狀相對(duì)較緩。不過(guò)在山區(qū)公路修建過(guò)程中，所開(kāi)挖的坡角大于結(jié)構(gòu)面本身的傾角，而且該區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在著較多的節(jié)理裂隙，結(jié)構(gòu)的整體性較低，這樣在發(fā)展過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的順層滑動(dòng)，而且該路段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)組成，以鈣質(zhì)泥巖為主，在泥巖表面存在著泥膜，這也會(huì)減少地質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的摩擦力，在遇到水分浸泡之后，非常容易形成助推結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滑坡的情況。

2.2近期降雨量較大

該區(qū)域的邊坡為泥質(zhì)灰?guī)r和泥巖，泥膜的存在會(huì)減小地質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的摩擦力。在滑坡事故發(fā)生之前，該區(qū)域曾出現(xiàn)過(guò)強(qiáng)降雨天氣。在降雨天氣出現(xiàn)之后，會(huì)出現(xiàn)地表水下滲的情況，整體的補(bǔ)給量雖然大，不過(guò)結(jié)構(gòu)的排水能力較差，這也導(dǎo)致大量水分富集在了灰?guī)r當(dāng)中，從而導(dǎo)致該路段地質(zhì)結(jié)構(gòu)的整體含水量大幅度提升。鈣質(zhì)泥巖在富集水的作用下，發(fā)生了結(jié)構(gòu)軟化的情況，不過(guò)泥巖本身的固水能力較強(qiáng)，同時(shí)富集的雨水作用于泥巖泥膜，使路段坡體的下部灰?guī)r結(jié)構(gòu)與外部的接觸面積增大，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)外泄的情況，增加了額外坡體的固有質(zhì)量。隨后結(jié)構(gòu)的力學(xué)參數(shù)指標(biāo)大幅度降低，導(dǎo)致整個(gè)邊坡結(jié)構(gòu)出現(xiàn)節(jié)理面斷裂的情況，使其沿著既定結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力拉伸，在超過(guò)既定承載拉力負(fù)荷之后，便會(huì)出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。降雨是影響滑坡的主要因素，連續(xù)降雨，雨水滲入土體，不但使滑體土重度增大，而且使滑帶土飽水軟化，降低其抗剪強(qiáng)度，引起斜坡土體沿軟弱面滑移、變形破壞。

2.3系統(tǒng)排水能力較差

在出現(xiàn)滑坡事故后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，該路段的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不合理現(xiàn)象。在截水溝的設(shè)計(jì)中，其所處位置地勢(shì)較低，只能滿足一些常規(guī)性截水需求，在遇到強(qiáng)降雨天氣時(shí)，該設(shè)計(jì)很難滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。在最初的設(shè)計(jì)階段，所采用的設(shè)計(jì)方式是沿著邊坡開(kāi)挖方向進(jìn)行邊溝設(shè)置，從而起到將邊坡外的水分順利排出的作用。不過(guò)實(shí)際設(shè)計(jì)并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的排水效果，反而成了雨水匯集的主要區(qū)域，這也使得雨水通過(guò)下滲的途徑進(jìn)入到公路工程路基和周邊邊坡情況的出現(xiàn)。另外，考慮到山區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特殊性，在實(shí)際進(jìn)行深層排水管的設(shè)計(jì)時(shí)，該區(qū)域所設(shè)計(jì)的排水管道排水效果較差，很多排水管道已經(jīng)出現(xiàn)了擁堵的情況，在長(zhǎng)時(shí)間地表水匯集的情況下，會(huì)加速管道老化的速度，從而導(dǎo)致局部外有水滲出的情況出現(xiàn)。

2.4邊坡設(shè)計(jì)不合理

在原來(lái)邊坡設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了起到固定周圍邊坡的作用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中添加錨桿，以此來(lái)固定整個(gè)邊坡結(jié)構(gòu)，而且還會(huì)在邊坡上加裝水泥柵格，起到固定邊坡的作用。不過(guò)結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，在公路工程邊坡施工過(guò)程中，錨桿框架所在的位置較高，其標(biāo)高高出了原坡面的綜合高度，此類情況的出現(xiàn)，非常不利于邊坡排水的正常進(jìn)行，而且在施工過(guò)程中，忽略了排水通道的設(shè)計(jì)工作，從而導(dǎo)致坡面排水不良的情況出現(xiàn)。在降雨天氣出現(xiàn)時(shí)，由于雨水無(wú)法從排水系統(tǒng)中順利排出，加上邊坡結(jié)構(gòu)本身內(nèi)部的節(jié)理裂隙較多，因此在施工過(guò)程中，出現(xiàn)了地表水下滲的情況，降低了邊坡結(jié)構(gòu)的原有應(yīng)力強(qiáng)度，導(dǎo)致了滑坡事故的發(fā)生。

3山區(qū)公路滑坡處治設(shè)計(jì)

3.1滑坡穩(wěn)分析

從宏觀地貌、地質(zhì)鉆探和調(diào)查綜合分析，滑坡巖土體主要為第四系人工填土、殘坡積含礫黏土、全風(fēng)化砂巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖及全風(fēng)化泥巖組成?；律喜刻钔撩軐?shí)程度不均勻，土體結(jié)構(gòu)松散，第四系殘坡積層結(jié)構(gòu)欠致密，力學(xué)強(qiáng)度低，全風(fēng)化砂巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖及全風(fēng)化泥巖力學(xué)強(qiáng)度較低。從滑坡的變形特征分析，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。目前滑坡變形特征較明顯，滑坡后緣已出現(xiàn)張拉裂縫，若不盡快展開(kāi)治理，在持續(xù)降雨工況下，必然加劇滑坡變形，繼續(xù)牽引后緣邊坡向下滑動(dòng)，擴(kuò)大滑坡范圍。

根據(jù)鉆探結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪，滑動(dòng)面產(chǎn)生于全風(fēng)化泥巖與強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r交界面處，成為折線型滑面。按照原設(shè)計(jì)開(kāi)挖線，采用指定滑動(dòng)面對(duì)人工邊坡進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果顯示，原設(shè)計(jì)邊坡在天然狀態(tài)下和暴雨或連續(xù)降雨?duì)顟B(tài)下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，原方案在實(shí)際情況下已經(jīng)不具備安全條件，必須采取設(shè)計(jì)變更處理。

該滑坡體在主滑方向長(zhǎng)度約有170m，占地32畝，項(xiàng)目位置靠近河池市區(qū)，如此大面積和大方量的滑坡采用完全卸載的方案，在環(huán)境、社會(huì)影響、經(jīng)濟(jì)效益、土地征用等方面都存在巨大的困難。針對(duì)該實(shí)際情況，對(duì)于該邊坡的處治以邊坡加固為主，盡量減少征地和棄方，采用抗滑樁分段支擋和部分卸載的方案。

3.2進(jìn)行刷坡卸載

針對(duì)該公路工程邊坡，首先進(jìn)行刷坡卸載的操作。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地面線，第一級(jí)邊坡坡比采用1：2.0，坡高8m，坡頂設(shè)置3m寬平臺(tái);第二邊坡坡比采用1：1.75，坡高8m，坡頂設(shè)置8m寬平臺(tái);第三級(jí)邊坡坡比采用1：2.0，坡高3m，坡頂設(shè)置6m寬平臺(tái);第四級(jí)采用1：3.0一坡到頂（見(jiàn)圖1）。通過(guò)放緩邊坡對(duì)已經(jīng)發(fā)生滑坡事故的發(fā)生路段的土方進(jìn)行清理，在完成所有材料清理操作之后，在邊坡上設(shè)置寬平臺(tái)，從而起到加固坡體結(jié)構(gòu)的作用。在具體操作過(guò)程中，可以借助運(yùn)輸車輛對(duì)已經(jīng)坍落的土體進(jìn)行清除，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將部分土方推送到路段的低洼位置，避免低洼處雨水聚集情況的出現(xiàn)。

3.3抗滑樁分段支擋

該滑坡主滑方向的長(zhǎng)為170m，長(zhǎng)度很大，按照變更后卸載方案的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，卸載后人工開(kāi)挖邊坡在天然狀況下整體剩余下滑力為775kN/m，在暴雨工況下剩余下滑力為985KN/m，且整個(gè)滑坡體長(zhǎng)度較長(zhǎng)。針對(duì)該滑坡的具體情況，對(duì)該滑坡進(jìn)行分段抗滑設(shè)置。在第三級(jí)邊坡頂部的6m平臺(tái)上設(shè)置一排24m長(zhǎng)φ2m的圓形抗滑樁，樁身選用強(qiáng)度為C20的混凝土進(jìn)行澆筑，全部埋置于地下，頂部用冠梁連接。在第一級(jí)邊坡坡腳處設(shè)置一排8m長(zhǎng)φ1.5m的圓形抗滑樁，樁身選用強(qiáng)度為C20的混凝土進(jìn)行澆筑，樁身埋深5m，出露3m，樁間設(shè)置拱形擋土板，頂部用冠梁連接。另外，在樁體后方設(shè)置碎石盲溝與泄水管結(jié)構(gòu)，在遇到降雨天氣時(shí)，可以及時(shí)將積水排出，從而提高抗滑樁結(jié)構(gòu)的使用價(jià)值。

根據(jù)計(jì)算在暴雨工況下，第三級(jí)坡頂?shù)穆裰每够瑯短幍氖Ｓ嘞禄?12.5kN/m;坡腳抗滑樁處的剩余下滑力為243kN/m。兩排抗滑樁設(shè)計(jì)均滿足抗滑要求，同時(shí)邊坡整體穩(wěn)定性也滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

3.4完善排水系統(tǒng)

導(dǎo)致該區(qū)域滑坡事件產(chǎn)生的主要誘因?yàn)轫?xiàng)目區(qū)域過(guò)強(qiáng)降水天氣。對(duì)此在進(jìn)行滑坡處理時(shí)，排水系統(tǒng)的完善屬于非常重要的內(nèi)容。在具體應(yīng)用過(guò)程中，首先，對(duì)于發(fā)生坍落路段的排水系統(tǒng)損壞情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)于現(xiàn)有排水系統(tǒng)進(jìn)行重新規(guī)劃，規(guī)劃內(nèi)容包括排水口位置、排水管道管徑、排水結(jié)構(gòu)參數(shù)等。其次，在該路段施工改造的過(guò)程中，做好坡體基礎(chǔ)與路基的保護(hù)工作，嚴(yán)格按照相應(yīng)操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，同時(shí)將深入排水管道內(nèi)部堆積的雜物進(jìn)行清除，在管道外側(cè)加裝過(guò)濾網(wǎng)，起到過(guò)濾雜物的作用。最后，做好質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)返工不合規(guī)路段，并在后期做好維護(hù)工作，及時(shí)清理排水溝壑處的雜物，提高排水過(guò)程的穩(wěn)定性。

3.5平整坡面和坡面綠化

在完成刷坡卸載操作之后，需要及時(shí)進(jìn)行坡面結(jié)構(gòu)平整工作，在具體操作過(guò)程中，對(duì)于坡面上殘留的松動(dòng)土體進(jìn)行清理，尤其是體型較大的石頭，應(yīng)提前進(jìn)行清理，避免后續(xù)降雨天氣導(dǎo)致落石情況的出現(xiàn)。并且在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行清理時(shí)，還需要做好結(jié)構(gòu)裂縫的處理，結(jié)合以往的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際操作過(guò)程中，可以利用10%的水泥漿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。對(duì)表層中存在的碎石土層及一些附著在結(jié)構(gòu)上的雜物需要及時(shí)進(jìn)行清理，從而避免結(jié)構(gòu)積水或者地下水滲漏情況的出現(xiàn)。

坡面平整以后采用掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)噴播植草護(hù)坡。掛網(wǎng)前先進(jìn)行錨桿施工，錨桿鉆孔孔眼應(yīng)垂直坡面，錨桿注漿7d后選取2%的錨桿進(jìn)行抗拔試驗(yàn)，要求錨桿極限抗拔力>1.0t/m。鐵絲網(wǎng)采用14^#鍍鋅鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為80m×80m，網(wǎng)間搭接寬度≥5cm，并間隔30cm用18^#鐵絲綁扎牢固，保證網(wǎng)與網(wǎng)間的牢固連接和控制網(wǎng)與坡面的距離一致，以有利于控制網(wǎng)面基材混合物的厚度一致及穩(wěn)定。噴基材植被是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的工藝，施工前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，提出該路段的施工方案，并精心施工。

3.6坡體的變形監(jiān)測(cè)

除了做好以上處理措施之外，在實(shí)際操作過(guò)程中還需要做好相應(yīng)的變形監(jiān)測(cè)工作，在具體操作過(guò)程中，需要做好相應(yīng)的水平位移監(jiān)測(cè)和深層位移監(jiān)測(cè)工作，采用定量監(jiān)測(cè)的方法，將目前的坡面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為初始應(yīng)用數(shù)據(jù)。在選定位置架設(shè)好監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備之后，設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)間隔，定期采集數(shù)據(jù)信息?？紤]到坡面結(jié)構(gòu)面積范圍相對(duì)較大，因此在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，還需要對(duì)控制測(cè)量網(wǎng)進(jìn)行合理布置，借助所布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)來(lái)完成全方位的監(jiān)測(cè)任務(wù)。需要注意的是，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，還需要在抗滑樁的位置進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，縮短相應(yīng)的探測(cè)間隔，對(duì)于異常數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀分析，及時(shí)確定滑坡可能存在的問(wèn)題，從而提高山區(qū)公路工程使用的安全性。

4處治效果

該邊坡經(jīng)過(guò)以上的措施治理以后，滑坡已被有效地治理，整個(gè)邊坡整體穩(wěn)定，完善了邊坡綠化和排水措施以后，整個(gè)邊坡與周圍自然景觀融為一體。邊坡設(shè)計(jì)中減少了開(kāi)挖面積，對(duì)自然環(huán)境影響較小，同時(shí)兩排抗滑樁對(duì)整個(gè)滑坡體進(jìn)行分塊抗滑，抗滑效果明顯，且提高了抗滑樁的安全性和經(jīng)濟(jì)性，是對(duì)滑坡分段抗滑治理的一個(gè)成功案例。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在施工技術(shù)體系不斷完善的背景下，公路工程的覆蓋范圍也在擴(kuò)大。在具體應(yīng)用過(guò)程中，由于山區(qū)公路所處環(huán)境的復(fù)雜性，在遇到強(qiáng)降水天氣之后，非常容易出現(xiàn)滑坡事故，通過(guò)采取相應(yīng)措施對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理，從而提高公路工程的使用安全性，延長(zhǎng)公路工程的使用壽命。