滑坡路段錨索固坡方案設(shè)計(jì)研究

李春鮮

文章以梧柳高速公路某路段滑坡事件為例，分析了其滑坡成因，并綜合對比了不同固坡方案的優(yōu)劣，選定了最佳固坡方案。

滑坡;錨索框架;刷方;抗滑樁

U418.5+2-A-05-014-3

0?引言

我國山脈眾多，高勢能的土體或巖體沿著軟弱帶向下滑動(dòng)的滑坡現(xiàn)象較多。而隨著我國各地土地開發(fā)建設(shè)活動(dòng)的加劇，滑坡更為頻繁。穿越山區(qū)或丘陵地帶的道路十分容易遭遇滑坡侵襲，因此，防治和整治滑坡是工程建設(shè)中的重要研究課題[1]。本文以梧柳高速公路某路段滑坡事件為例，分析滑坡成因及固坡方案。

1?梧柳高速K97+300～K97+500段滑坡案例分析

本案屬于典型的施工中滑坡案例。梧柳高速公路K97+300～K97+500路段在前期施工中，邊坡采用常規(guī)固坡方案，設(shè)計(jì)為三級邊坡，最大坡高約25 m，坡率均為1∶1，邊坡防護(hù)均采用拱形骨架植草防護(hù)形式。2016年11月，該路段第三級坡頂發(fā)生“圈椅狀”貫通裂縫，當(dāng)時(shí)裂縫長約70 m，滑體厚度約4 m，為強(qiáng)風(fēng)化層沿節(jié)理面、層面形成的順層組合破壞。當(dāng)月，施工單位對該邊坡進(jìn)行了首次治理，于第一級邊坡坡頂增設(shè)平臺(tái)，平臺(tái)寬6～8 m，再按1∶1.25坡率進(jìn)行削坡，挖除不穩(wěn)定坡體，并于第一、第三級邊坡增設(shè)系統(tǒng)錨桿框架加固，第二級邊坡采取預(yù)應(yīng)力錨索框架加固，錨索長16 m，錨固段長8 m，采用4s15.2 mm無粘結(jié)鋼絞線（見圖1）。

首次治理后的2016年12月，該邊坡坡頂再次開裂，且進(jìn)一步發(fā)展延伸：坡口線外40～50 m范圍新增多道裂縫，前緣剪出口在第二級坡坡腳形成;開口線外側(cè)15～30 m范圍坡頂出現(xiàn)張拉裂縫及錯(cuò)臺(tái)，裂縫最寬處達(dá)到3～4 m，最大開裂深度達(dá)5 m，開裂處呈環(huán)形（圈椅狀）分布，后緣最大錯(cuò)臺(tái)高度近10 m。經(jīng)最終測量，該滑坡沿路線橫向最大寬度為120 m，縱向最大長度為80 m，滑體平均厚度為14 m，體積約為11×104 m3，屬于中型中層巖質(zhì)滑坡。雖然臨時(shí)采用水泥砂漿填覆主裂縫，但裂縫仍存在繼續(xù)變形的趨勢。

2?滑坡體特征及形成原因

案例滑坡位于平南縣思旺鎮(zhèn)境內(nèi)，該地區(qū)屬?zèng)_蝕剝蝕丘陵地貌，邊坡覆蓋層主要為第四系更新統(tǒng)（Qpdl）含碎石粉質(zhì)黏土，下伏基巖為泥盆系中統(tǒng)郁江階（D2y）砂巖。依據(jù)上述特征，結(jié)合地質(zhì)情況分析，該案例可定性為巖質(zhì)邊坡滑坡;從滑面關(guān)系看，為順層滑坡;從滑模規(guī)?？?，為中型滑坡。經(jīng)分析以下因素是造成滑坡的主要原因：

（1）地質(zhì)構(gòu)造原因

從地質(zhì)條件看，巖面順層發(fā)育，坡體內(nèi)部存在不穩(wěn)定夾層，強(qiáng)風(fēng)化砂巖分布厚度較大，滑坡體以強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖及部分中風(fēng)化砂巖碎塊為主。強(qiáng)風(fēng)化砂巖呈砂狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟-較軟，巖體極破碎-較破碎，土石分級為Ⅳ級軟石。中風(fēng)化砂巖為細(xì)砂狀結(jié)構(gòu)，土石分級為Ⅴ級次堅(jiān)石。該工點(diǎn)強(qiáng)風(fēng)化砂巖與中風(fēng)化砂巖互層，且下伏中風(fēng)化巖層為順層，強(qiáng)風(fēng)化分布厚度最大超過14 m，即邊坡上半部均可視為不穩(wěn)定體。在開挖后，由于開挖坡角陡于巖層傾角，在巖體自重應(yīng)力（主要是強(qiáng)風(fēng)化層）的水平分力作用下，巖層間相互擠壓，產(chǎn)生拉應(yīng)力，其中較軟弱的層面抗剪強(qiáng)度逐步減弱，形成滑動(dòng)面。

（2）應(yīng)力釋放過程導(dǎo)致

本路段左右側(cè)均為挖方，路塹開挖后應(yīng)力重新分布過程較長，且開挖坡率偏陡，加上巖層內(nèi)部節(jié)理面切割，都會(huì)導(dǎo)致變形的出現(xiàn)。根據(jù)同類型邊坡判斷，對于本工點(diǎn)這種巖土混合型的邊坡，且內(nèi)部存在不穩(wěn)定夾層的，在開挖后的一段時(shí)間內(nèi)，自重應(yīng)力作用下，巖體內(nèi)部的變形會(huì)有一個(gè)集聚過程。在此過程中，若沒有不利因素，變形會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定，也就是邊坡整體趨于穩(wěn)定。但在不利因素疊加下，變形將持續(xù)增加，最后集中釋放，導(dǎo)致邊坡產(chǎn)生破壞。

（3）防護(hù)力度偏弱

該工點(diǎn)于2006年11月首次滑坡，當(dāng)月便開展了治理。首次治理采用削坡和錨桿加固方案，于第一級邊坡坡頂增設(shè)平臺(tái)，以1∶1.25坡率進(jìn)行削坡，挖除不穩(wěn)定坡體，在第一、第三級邊坡增設(shè)系統(tǒng)錨桿框架加固，在第二級邊坡采取預(yù)應(yīng)力錨索框架加固。根據(jù)相關(guān)理論，對于較小傾角順層巖質(zhì)邊坡，除了必要的整體穩(wěn)定分析外，還必須考慮局部穩(wěn)定，即在最不利情況下，假定坡頂出現(xiàn)裂縫后形成的楔形體的局部穩(wěn)定。然而第一次加固工程對山體內(nèi)發(fā)育的破碎帶的重視程度不足，對雨水侵入軟弱土層后造成的影響缺乏科學(xué)計(jì)算，導(dǎo)致第一次滑坡治理方案失效。

該工點(diǎn)地層上覆較薄的第四系堆積層，下伏基巖為砂巖、炭質(zhì)頁巖，巖層呈單斜狀產(chǎn)出，為順傾邊坡，且有泥質(zhì)充填，在斜坡前緣開挖擾動(dòng)山體極易產(chǎn)生坡體變形失穩(wěn)現(xiàn)象。第一級坡采用錨桿框架加固，雖然增加了第一級坡土層的穩(wěn)定性，但施工也出露炭質(zhì)頁巖，構(gòu)成了上硬下軟的坡體結(jié)構(gòu)，易形成軟弱基座，在前緣開挖臨空后易產(chǎn)生坡體變形。在應(yīng)力重分布的過程中，邊坡及自然坡不斷松弛并產(chǎn)生裂隙，受風(fēng)化及降雨等外部條件的影響，再次引發(fā)滑坡。

3?處置方案對比分析

滑坡的處置一般有排水截水、削坡減重、支擋抗滑和土石改性等措施。支擋加固技術(shù)含量高，對現(xiàn)場環(huán)境破壞小，但機(jī)械施工會(huì)進(jìn)一步擾動(dòng)滑坡體且施工成本高。削坡減重會(huì)破壞綠色植被等環(huán)境，施工成本相對低，對于中小滑坡體特別有效。在本案中，滑坡為中型巖質(zhì)邊坡滑坡，坡體多為軟弱砂石，坡體不穩(wěn)定，方案設(shè)計(jì)中要考慮施工成本和可行性等因素。

3.1?方案一（適當(dāng)刷方+錨索框架+錨索抗滑樁）

共設(shè)三級邊坡，在第二級平臺(tái)設(shè)置錨索抗滑樁。首先對滑坡基底實(shí)施清方減載，調(diào)整邊坡坡型坡率，對該段第二級以上坡面均按1∶1.5進(jìn)行清方減載。清方后分為三級，第一級平臺(tái)寬度為2 m，第二級平臺(tái)寬度為5 m，第一、二級坡高均為10 m，第三級坡高為14.3 m，兩側(cè)適當(dāng)進(jìn)行順坡。然后在第一、三級坡上各設(shè)置三排預(yù)應(yīng)力錨索框架，錨索長度為16～28 m，錨索豎向間距為3.33 m，沿坡面方向間距為3 m，錨索傾角為25°。錨索由8S 15.2 mm高強(qiáng)度低松弛的1 860級鋼絞線組成，錨索錨固段長為10 m，鉆孔直徑為150 mm。錨索端部設(shè)置框架，共計(jì)32片（第一級Ⅰ型框架17片，第三級Ⅱ型框架15片），框架截面均為0.6 m×0.7 m，采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

在第二級平臺(tái)上設(shè)置一排錨索抗滑樁，樁身截面為1.6 m×2.4 m，樁長20 m，樁間距為6 m，共計(jì)18根。樁身采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆。樁頭設(shè)置兩孔預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長24 m，傾角為25°，錨索由8S15.2 mm高強(qiáng)度低松弛的1 860級鋼絞線組成，錨索錨固段長為10 m，鉆孔直徑為150 mm。

在第二級邊坡上設(shè)置四排框架錨桿，錨桿長度為12 m，錨桿豎向間距為2.5 m，沿坡面方向間距為3 m，錨桿傾角為15°，錨桿由25 mm螺紋鋼組成，鉆孔直徑為110 mm。在錨桿端部設(shè)置框架，框架截面尺寸為0.3 m×0.3 m，框架由C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

對坡口線以外裂縫采用黏性土進(jìn)行夯填，表層抹5 cm厚水泥砂漿封面。在各級平臺(tái)上設(shè)置排水溝，在坡口線外側(cè)5 m處設(shè)置截水溝。在第一級坡上設(shè)置一排仰斜排水孔，孔深10 m，仰角為10°，沿路線方向間距3 m布置，孔徑為110 mm，內(nèi)置90 mm透水軟管。施工時(shí)根據(jù)實(shí)際出水情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.2?方案二（刷方減載+錨索框架）

共設(shè)四級邊坡，多設(shè)錨索框架固坡。首先開展清方減載，調(diào)整邊坡坡型坡率，對該段邊坡進(jìn)行清方減載。清方后分為四級，第一級邊坡坡率為1∶1，第二～四級邊坡坡率均為1∶1.5。第一級平臺(tái)寬度為2 m，第二～三級平臺(tái)寬度均為5 m，各級坡高均為10 m，兩側(cè)適當(dāng)進(jìn)行順坡，然后實(shí)施錨索框架固坡。在第一～四級坡上各設(shè)置三排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長度為16～30 m，錨索豎向間距為3.33 m，沿坡面方向間距為3 m，錨索傾角為25°，錨索由8S15.2 mm高強(qiáng)度低松弛的1 860級鋼絞線組成，錨索錨固段長為10 m，鉆孔直徑為150 mm。錨索端部設(shè)置框架，共計(jì)61片（第一級Ⅰ型框架17片，第二級Ⅱ型框架19片，第三級Ⅱ型框架15片，第四級Ⅱ型框架10片），框架截面均為0.6 m×0.7 m，采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

錨索固定后，設(shè)置排水設(shè)施。在各級平臺(tái)上設(shè)置排水溝，在坡口線外側(cè)5 m處設(shè)置截水溝。在第一級坡上設(shè)置一排仰斜排水孔，孔深10 m，仰角為10°，沿路線方向間距3 m布置，孔徑為110 mm，內(nèi)置90 mm透水軟管。施工時(shí)根據(jù)實(shí)際出水情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.3?方案三（錨索抗滑樁板墻+錨索微型樁）

共設(shè)三級邊坡，采用錨索抗滑樁和微型樁技術(shù)，利用抗滑樁樁板墻抵抗軟弱土層下滑勢能。首先適當(dāng)清方，第一級邊坡坡率為1∶1，第二級為1∶1.5，在第二級坡口處設(shè)置一排錨索抗滑樁，樁身截面為2 m×3 m，樁長為26 m，樁間距為6 m，共計(jì)18根。樁身采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆，樁頭設(shè)置兩排四孔預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長度為28～30 m、傾角為25°，錨索由10S15.2 mm高強(qiáng)度低松弛的1 860級鋼絞線組成，錨索錨固段長為10 m，鉆孔直徑為150 mm。樁前掛板，板厚為30 cm，掛板高度為8 m，擋土板由C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

在抗滑樁后采用錨索微型樁技術(shù)增加第三級邊坡穩(wěn)定性。于樁后2 m處設(shè)置3排微型樁，樁長20 m，間距1 m，梅花形布置。微型樁鉆孔直徑為150 mm，內(nèi)插146 mm鋼管，鋼管內(nèi)插332 mm鋼筋，自孔底至孔口壓注M30水泥砂漿。樁頂設(shè)置聯(lián)系梁，截面尺寸為3 m×0.6 m，聯(lián)系梁采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆。梁中部設(shè)置一排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索間距為3 m，錨索長度為32 m、傾角為25°，錨索由10S15.2 mm高強(qiáng)度低松弛的1860級鋼絞線組成，錨索錨固段長為10 m，鉆孔直徑為150 mm。

對坡口線以外裂縫采用黏性土進(jìn)行夯填，表層抹5 cm厚水泥砂漿封面。在各級平臺(tái)上設(shè)置排水溝，在坡口線外側(cè)5 m處設(shè)置截水溝。在第一級坡上設(shè)置一排仰斜排水孔，孔深10 m，仰角為10°，沿路線方向間距3 m布置，孔徑為110 mm，內(nèi)置90 mm透水軟管。施工時(shí)根據(jù)實(shí)際出水情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.4?方案對比

上述三個(gè)方案均可以根治該滑坡。方案一的優(yōu)點(diǎn)是對中后部坡體進(jìn)行適當(dāng)清方減載，刷方達(dá)60 420 m3，大幅清理了軟弱土層。另外設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索框架，有利于第二級平臺(tái)抗滑樁的安全開挖施工，缺點(diǎn)是須逐級開挖，逐級防護(hù)，工期較長。方案二的優(yōu)點(diǎn)是逐級清方減載，逐級加固，共刷方64 872.00 m3，可有效清除滑坡體。同時(shí)主要采用錨索框架穩(wěn)固坡體，放棄抗滑樁，施工對坡層擾動(dòng)少，造價(jià)較低，但工期長，存在防護(hù)不及時(shí)坡體會(huì)再次發(fā)生滑動(dòng)的可能。方案三的優(yōu)點(diǎn)是不對坡體進(jìn)行大范圍刷方及擾動(dòng)，有利于環(huán)境保護(hù)，缺點(diǎn)是造價(jià)較高。

考慮到由于滑坡一直處于蠕動(dòng)狀態(tài)，抗滑樁開挖施工危險(xiǎn)系數(shù)高，綜合成本等因素，推薦采用方案二，即刷方+錨索框架的方案（見圖2）。

框架錨索可有效控制坡體變形，增強(qiáng)坡體穩(wěn)定性。錨索可深入地下穩(wěn)固巖層，從而將軟弱土層固定在硬質(zhì)巖層上。通過計(jì)算，精確選擇合適的錨固點(diǎn)可

增強(qiáng)坡體穩(wěn)固性。有橫梁支撐的框架本身也可起到穩(wěn)固坡體的作用，結(jié)合消坡等技術(shù)聯(lián)合使用，效果顯著。削坡減重雖然工程周期長，但能有效消減軟弱土層，降低滑坡體厚度，方便錨固施工。本例方案二中錨索端部框架共計(jì)61片，框架截面均為0.6 m×0.7 m，采用HRB335級鋼，直徑為22 mm，框架由C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆。錨索長度為16～30 m，傾角在25°左右。而本例中，中風(fēng)化砂巖（D2y2）層分布厚度為8.7～21.7 m，再下層為炭質(zhì)頁巖，錨索可深入巖層，錨索由8S 15.2 mm高強(qiáng)度低松弛的1 860級鋼絞線組成，可穩(wěn)固坡體。

4?結(jié)語

在高速公路邊坡施工中，由于預(yù)應(yīng)力的釋放，邊坡滑坡現(xiàn)象較為常見。本文中，方案二增加了挖方，只采用錨索框架施工，減少了抗滑樁施工風(fēng)險(xiǎn)，并降低了施工成本和難度，同時(shí)可保證根治滑坡，故可作為最終方案。在滑坡治理中，應(yīng)從施工成本、環(huán)境擾動(dòng)程度等多方面考慮，清方減載和錨固施工成本低，技術(shù)成熟，與抗滑樁相比對臺(tái)階震動(dòng)影響小，對于正在蠕動(dòng)的滑坡十分有效[2]。

[1]黃恒興.黃土滑坡的治理設(shè)計(jì)方案優(yōu)化研究[D].西安：長安大學(xué)，2018.

[2]陳阿凱.廈沙高速某滑坡治理方案的比選與優(yōu)化[J].福建交通科技，2018（1）：5-8.