西南某高速公路牽引式滑坡破壞機制及治理措施

段建新 聶磊

在西南地區(qū)由于受地形、地貌控制，在一些特別困難路段高速公路多以高填、深挖路基形式通過，勘察深度不足、施工不當(dāng)、不利氣候等均可造成不同規(guī)模的公路邊坡災(zāi)害，多以滑坡、垮塌等形式出現(xiàn)，尤其以滑坡災(zāi)害治理措施復(fù)雜，制約工程建設(shè)周期，造成了不良社會影響。對于已建成工程中災(zāi)害點進行深入分析，研究破壞機制及相應(yīng)的治理措施，可以有效的總結(jié)反饋，進一步增強前期預(yù)判和決策的能力。

一、工程背景

某高速公路在K142+400-K142+850 段為路塹方式通過，地層主要為中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，表層有較薄覆蓋層，左側(cè)初始設(shè)計最高三級放坡，坡面以簡單的骨架護坡。某年年底全面開挖，由于該段路基巖土體工程地質(zhì)條件較差，項目區(qū)內(nèi)降雨量較豐富，次年年初，雨后發(fā)現(xiàn)頂級邊坡出現(xiàn)表層坍塌，坡口處截水溝被破壞；在雨季連續(xù)降雨后，坡體出現(xiàn)大面積坍塌，且出現(xiàn)山體滑移。

二、滑坡概況

場地位于構(gòu)造剝蝕丘陵低山地貌區(qū)，線路沿山間溝谷展布，左側(cè)挖方最大高度約30m，斜坡自然坡度約28 ～32°，坡面植被茂密，地形上北高南低。

滑坡區(qū)覆蓋層為殘坡積層粉質(zhì)粘土局部含碎石，下伏泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖互層。巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀344°∠6°，巖體較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。

滑坡后緣邊界位于較緩斜坡上，錯臺約1-4m 高，分別以基巖陡坎、沖溝為界，前后緣相對高差約40m。平面形態(tài)總體呈圈椅狀。坡頂后緣巖土體變形張開2～4cm，西側(cè)有剪切裂縫，坡腳巖體有明顯的剪切破壞現(xiàn)象?；麦w縱橫向尺寸約75 m×465m，面積0.035km2，滑坡物質(zhì)總方量約15×104m3，主滑方向垂直路線，為牽引式錯落滑坡。

三、滑坡成因分析

綜合分析，特殊的地質(zhì)背景是影響滑坡穩(wěn)定的主要因素；連續(xù)降雨、及工程開挖活動是促使滑坡產(chǎn)生變形破壞的次要因素。由于坡體組成物質(zhì)主要為軟巖，坡體開挖應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生卸荷裂隙，同時巖體發(fā)育外傾的節(jié)理裂隙，雨水沿卸荷裂隙進入坡體，降低了切層軟弱結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)，進而導(dǎo)致以剪切-拉裂變形為主的錯落式破壞模式。

四、滑坡穩(wěn)定性定量分析

本文中滑坡穩(wěn)定性驗算考慮了不同開挖階段及不同滑動面坡體穩(wěn)定性：（1）前期開挖斷面淺層潛在滑動面；（2）設(shè)計標(biāo)高淺層潛在滑動面；（3）設(shè)計標(biāo)高深層潛在滑動面。分別計算滑坡體在上述滑動面的穩(wěn)定性，選用了最不利情況下的典型斷面和代表值作為治理防護設(shè)計依據(jù)。

本次計算主要根據(jù)土工試驗指標(biāo)，并結(jié)合反演成果及經(jīng)驗方法經(jīng)綜合分析確定邊坡穩(wěn)定性分析的物理力學(xué)計算參數(shù)如下。粉質(zhì)粘土含碎石：C=18.6 kPa，Φ=13.6°；軟弱結(jié)構(gòu)面1：C=16.7 kPa，Φ=18.2°；軟弱結(jié)構(gòu)面2：C=17.3kPa，Φ=19.6°；砂質(zhì)泥巖γ=25 KN/m3。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，K142+680 ～K142+800 段斜坡坡頂可見明顯的滑動錯臺，坡頂上部機耕道也被拉裂破壞，為巖質(zhì)滑動，坡體暴雨工況處于加速變形階段。經(jīng)計算，在暴雨工況下坡體穩(wěn)定性系數(shù)為0.976 ～0.984，坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與現(xiàn)場調(diào)查較符合。如按照原設(shè)計坡率開挖下一級邊坡，則坡體穩(wěn)定性系數(shù)為0.930 ～0.960，需要逐級支護逐級開挖。K142+800 ～K142+850 段斜坡坡頂土層間可見明顯的拉張裂縫，主要為巖質(zhì)滑動，坡體暴雨工況處于加速變形階段。經(jīng)計算，在暴雨工況坡體穩(wěn)定性系數(shù)為0.948 ～1.023，坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。與現(xiàn)場調(diào)查較符合。如按照原設(shè)計坡率開挖下一級邊坡，則坡體穩(wěn)定性系數(shù)為1.042，坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，原防護形式不足以維持邊坡穩(wěn)定，若不采取支擋措施則可能加劇坡體變形破壞（圖1，圖2）。

根據(jù)上述分析及計算結(jié)果，參照路基設(shè)計規(guī)范，上述穩(wěn)定性系數(shù)均小于規(guī)范規(guī)定值，滑坡亟需加固和防治。

五、滑坡治理設(shè)計

圖1 K142+760計算剖面

圖2 K142+820典型計算剖面

該段挖方路塹邊坡較高，且受左側(cè)鄉(xiāng)間機耕道位置的限制，無法放緩開挖坡率，而按原設(shè)計坡率對典型斷面進行滑坡穩(wěn)定性分析計算，所得到的穩(wěn)定系數(shù)均低于規(guī)范要求，剩余下滑力較大，難以通過單純的錨固結(jié)構(gòu)提供足夠的承載力，故綜合考慮采用樁-錨結(jié)構(gòu)進行支擋加固。

K142+660～K142+725 段左側(cè)地形從小里程向大里程逐漸變陡，路塹挖方邊坡高度約20m，根據(jù)K142+720典型斷面滑坡作為計算斷面，滑坡體沿深層潛在滑動面穩(wěn)定系數(shù)為1.044，在非正常工況I（暴雨工況）按邊坡安全系數(shù)1.15 驗算坡體樁后剩余下滑推力為603.557KN。本段防治方案為：臺階式分級開挖，第一級邊坡分級高度12m，按坡率1：1 開挖，坡面采用錨桿框架支擋，坡頂設(shè)置4.5m 寬平臺，設(shè)抗滑樁，第二級坡頂設(shè)置寬平臺兼做改路通道，平臺以上邊坡按10m 分級放坡，最后一級一坡到頂，按坡率1：1.25 開挖，采用錨索框架防護。

根據(jù)滑坡穩(wěn)定性計算，滑坡體沿巖土界面潛在滑動面穩(wěn)定系數(shù)為1.036，在非正常工況I（暴雨工況）按邊坡安全系數(shù)1.15 驗算坡體樁后剩余下滑推力為1524.82KN。本段防治方案為：臺階式分級開挖，第一級邊坡按坡率1：1 放坡，采用錨桿框架植草防護，坡頂設(shè)置4.5m 寬平臺，設(shè)抗滑樁；第二級邊按坡率1：1.25 放坡，采用錨索框架植草防護；中間設(shè)置8m 寬平臺兼做改路通道，第三、四級邊坡每級坡高10m，最后一級一坡到頂，坡率1：1.25，第三、四級采用錨索框架植草防護，最上一級采用錨桿框架植草防護。

K142+790～K142+820 段左側(cè)地形從小里程向大里程逐漸變緩，路塹挖方邊坡高度約20m，根據(jù)滑坡穩(wěn)定性計算，滑坡體沿深層潛在滑動面穩(wěn)定系數(shù)為1.030，在非正常工況I 驗算坡體樁后剩余下滑推力為1470.429KN。本段防治方案為：臺階式分級開挖，第一級邊坡按照1：1坡率放坡，采用錨桿框架植草防護，坡頂設(shè)置4.5m寬平臺，設(shè)抗滑樁；第二級設(shè)計開挖坡率1：1.25，采用錨索框架植草防護；中間設(shè)置8m 寬平臺兼做改路通道，最后一級一坡到頂開挖坡率1：1.25，采用錨索框架植草防護。

雨季過后，按照上述處治措施施工后，滑坡得到加固，坡面植被恢復(fù)，后緣機耕道再未發(fā)生過開裂、變形現(xiàn)象，及至通車后經(jīng)歷多個雨季仍穩(wěn)固如初，所設(shè)置的支擋、錨固措施都有效地發(fā)揮了作用，護坡治理成功。

六、結(jié)語

（1）本牽引式滑坡是由開挖路塹邊坡誘發(fā)的，在未得到有效處治措施前，坡體長時間暴露，其范圍由坡腳逐漸向后緣延伸擴展，并在雨季中迅速惡化，使得最終的治理難度大大增加，因此滑坡治理有必要體現(xiàn)緊迫性，及早發(fā)現(xiàn)及早處理，遏制變形加劇范圍擴大。

（2）本滑坡初始形成于中風(fēng)化地層的錯落式下滑，后期牽拉擴展，對于泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖此類軟質(zhì)巖，要有充分的科學(xué)認識，準(zhǔn)確把握各種狀態(tài)下的力學(xué)特性，總結(jié)開挖坡率、破壞模式，根據(jù)其形成機制、規(guī)模等針對性地施加治理措施。

（3）前期充分地質(zhì)調(diào)繪和地質(zhì)勘查是非常重要的，對擬建邊坡工程周邊的地形、地貌、水文、地層巖性、人為因素等要總體把握，對可能誘發(fā)的滑坡性質(zhì)、規(guī)模、邊界要指導(dǎo)性的預(yù)判。

（4）施工過程控制是一項非常重要的工作，不當(dāng)?shù)氖┕し椒ê褪┕ろ樞蚩赡芤l(fā)災(zāi)難性的后果，尤其是在雨水的作用下會加劇這種情形，滑坡初期變形發(fā)生時若能及時采取一些搶救措施也可以最大程度減小擴展范圍和治理難度。