某高速公路沿河路段滑坡治理方案設(shè)計

蘇曉璐

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030032）

1 工程概況

該滑坡位于河流彎曲段落的凹岸的一斜坡，與路線相交里程段落為K155+275—K155+365。滑坡體沿主滑方向長度約70 m，寬度約140 m，滑體平均厚度約7 m，滑體體積約68 600 m3，屬于中型滑坡牽引式滑坡。

圖1 滑坡全貌圖

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)屬構(gòu)造侵蝕低中山峽谷地貌。地勢南東高北西低，地面高程1 290～1 340 m，相對高差約50 m，自然橫坡15°～30°，滑坡斜坡多開墾為農(nóng)田，坡度較緩，緩坡地帶為滑坡堆積層覆蓋。

2.2 氣象水文

滑坡區(qū)域上屬亞熱帶、暖溫帶共存的高原季風立體氣候區(qū)域。冬春季寒冷干燥，夏無酷暑，常有勁風，干濕季明顯，每年降水多集中在6—10月，約占全年降水量的70%～80%；每年11月至次年5月為干季，降水量和地表、地下水源顯著減少。多年平均氣溫12.2℃～16.3℃，年平均氣溫13.4℃；多年平均降水量823.3～1 206.8 mm；多年平均蒸發(fā)量1 633.3～2 214.9 mm；多年平均相對濕度71%～75%。

2.3 地層巖性

滑坡區(qū)地表覆蓋第四系全新統(tǒng)滑坡堆積（Q4c+dl）含碎石粉土。下伏基巖為志留系中統(tǒng)（S2d）粉砂質(zhì)泥巖、砂巖及泥質(zhì)粉砂巖。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造與地震

2.4.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)區(qū)域上處于構(gòu)造剝蝕中山及巖溶化山地地貌區(qū)，測區(qū)區(qū)域上地處“川滇經(jīng)向構(gòu)造帶”的北段東沿，南北向構(gòu)造、北東向構(gòu)造最為明顯，為主要構(gòu)造，二者以明顯的聯(lián)合、復合關(guān)系交織在一起，滑坡附近無斷層通過。

2.4.2 地震

擬建公路基本地震動峰值加速度值0.10g，地震動反應(yīng)譜周期0.45 s，地震基本烈度Ⅶ度，抗震設(shè)計分組為第三組。

2.5 水文地質(zhì)條件

2.5.1 地表水

滑坡區(qū)地表水在橋位區(qū)呈直線型，為常年流水，枯季時水深約0.1～0.3 m、水面寬約3～5 m、流速約0.3～0.8 m/s；雨季時節(jié)，河水上漲迅速，水深可達1.20～2.00 m左右、水面寬約20～40 m、流速約1～2 m/s；橋位區(qū)在河流左岸有一支流匯入，該支流溝寬2.5～5.0 m，勘察期間流量約50～80 L/s，據(jù)調(diào)查雨季流量可達2～5 m3/s。

2.5.2 地下水

地下水為第四系孔隙水類型及基巖裂隙水類型，多賦存于第四系松散土體中，多以潛水形式出現(xiàn)，水位嚴格受季節(jié)控制，一般在0.3～0.5 L/s，斜坡區(qū)巖土界面結(jié)合地帶還分布有多處泉點，泉流量約0.1～0.3 L/s；基巖裂隙水主要賦存于志留系上統(tǒng)菜地灣組及志留系中統(tǒng)大路寨組泥質(zhì)粉砂巖、砂巖風化裂隙及構(gòu)造裂隙中，節(jié)理（風化）裂隙發(fā)育，透水性差。

3 穩(wěn)定性評價

3.1 滑坡特征

該滑坡地貌特征較為明顯，平面上滑坡體呈扁平的簸箕形，周界清晰，呈圈椅狀?；虑熬壣侥_受沖溝河流沖刷嚴重，坡腳溝谷斜坡局部見坍塌現(xiàn)象?；麦w中后緣局部裂縫較多。滑坡滑動方向約335°，沿主滑方向長度約70 m，寬度約140 m，滑體平均厚度約7 m，滑體體積約68 600 m2，屬于中型滑坡牽引式滑坡。滑坡體上植被不發(fā)育，均開墾為旱地，滑坡體自然坡面15°～30°，滑坡體巖性為含碎石粉土。

滑體主要由含碎石粉土組成。其中粉土濕、中密，含水量w=21.6%～27.6%，液限wl=29.6%，塑限wp=21.3%，塑性指數(shù)Ip=8.3；碎石含量30%～40%，石質(zhì)成分以石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，風化較強，質(zhì)較硬，次棱角-次圓狀?；麦w中部相對較厚，厚度在7～10 m。

據(jù)野外調(diào)查、鉆孔資料和挖探情況分析，滑動帶（面）主要分布在巖土分界面附近的強風化巖和含碎石粉土交界處?；瑒訋r土為含碎石粉土，呈飽和狀態(tài)，厚度在0.1～0.3 m。滑面形態(tài)主要受巖土分界面的控制，大體上傾角約30°，后緣較陡。

按滑動方式分類本滑坡屬于牽引式滑坡；按滑體體積分類屬于中型滑坡；按滑動面埋深分類屬于中層滑坡。

3.2 滑坡監(jiān)測

滑坡出現(xiàn)裂縫后，現(xiàn)場設(shè)置了8個監(jiān)測點，獲得相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

表1 滑坡變形量監(jiān)控數(shù)據(jù)表 mm

從上述數(shù)據(jù)可以判斷滑坡體處于蠕滑階段，穩(wěn)定性系數(shù)在0.95～1.00之間，滑坡繼續(xù)發(fā)育會嚴重影響到路段內(nèi)路基和橋墩的安全，急需治理。

3.3 滑動機理分析

邊坡松散覆蓋層與基巖界面傾向臨空方向且傾角較大，形成了天然的潛滑面。且土巖界面附近易滯留降水形成軟弱帶。這些地質(zhì)內(nèi)因?qū)е逻吰乱籽赝翈r界面產(chǎn)生滑動。

滑坡體位于河流彎曲段落的凹岸。汛期凹岸易被洪水沖刷，侵蝕邊坡坡腳，會破壞邊坡的穩(wěn)定，另外人工切挖坡腳也會擾動邊坡穩(wěn)定，導致牽引式滑坡。

3.4 滑坡穩(wěn)定性驗算

分別從天然、暴雨或持續(xù)降雨、地震等3個工況對滑坡穩(wěn)定性進行驗算，計算方法選擇不平衡推力法。由于本滑坡的穩(wěn)定性狀態(tài)較明確，穩(wěn)定性系數(shù)在0.95～1.00之間，采用反算確定滑帶土的強度指標較能接近真實情況。根據(jù)現(xiàn)場取樣試驗結(jié)果，天然狀況下滑體的平均重度γ=19.2 kN/m3；飽和狀況下滑體的平均重度γsat=22.0 kN/m3。結(jié)合區(qū)域經(jīng)驗，反算滑帶土強度參數(shù)計算結(jié)果如表2。

表2 滑帶土強度參數(shù)

滑坡推力計算采用傳遞系數(shù)法進行計算，其算法原理為：

式中：Ti、Ti-1為第i塊和第i-1塊滑塊的剩余下滑力；Fs為穩(wěn)定安全系數(shù)；Wi為第 i塊的自重力；αi-1、αi為第i塊和第i-1塊滑塊對應(yīng)滑面的傾角；Ψi為傳遞系數(shù)；φi為第i滑塊滑面的內(nèi)摩擦角；Ci為第i滑塊滑面的巖土黏聚力；Li為第i塊滑面的長度，m。

圖2 原始邊坡下滑力計算簡圖

計算時考慮3種工況：正常工況、非正常工況Ⅰ（連續(xù)降雨）和非正常工況Ⅱ（地震）。

表3 原始邊坡滑坡滑力計算結(jié)果表 kN

通過地質(zhì)驗算，滑坡在天然工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。橋梁從滑坡前緣通過，受滑坡影響較嚴重，橋墩基礎(chǔ)開挖，使滑坡前緣臨空，易發(fā)生滑動破壞。設(shè)計時，應(yīng)在考慮一定安全度條件下，對該滑坡穩(wěn)定性進行進一步驗算，并設(shè)置支擋工程。

4 處治原則及治理方案

此滑坡處治設(shè)計的處治原則為一次根治，不留后患，綜合治理，確保安全[1-2]。采用刷坡減載+抗滑擋土墻+坡面防護+排水的設(shè)計方案。

邊坡刷坡方案為，由擋土墻墻頂開始，第一級邊坡坡率采用1∶1.75，坡高10 m，以上邊坡均采用1∶1.5，每10 m設(shè)一級平臺；第二級邊坡坡頂平臺寬10 m，其余坡頂平臺均為2 m。為保證邊坡穩(wěn)定性，坡面設(shè)錨桿（索）框格梁防護。

刷坡后剩余下滑力計算采用“折線法”，分別對天然工況、飽和工況和地震工況進行計算，選擇剩余下滑力最大的工況進行支擋設(shè)計。剩余下滑力見表4。

表4 卸載后滑坡推力計算結(jié)果表 kN/m

通過以上推力計算，選取暴雨工況狀態(tài)下的樁前剩余下滑力進行抗滑擋土墻設(shè)計，抗滑擋土墻處剩余下滑力為385 kN/m。

由于擋土墻沿河床布設(shè)，而且汛期受河流沖刷嚴重，地基承載力差，不適宜澆筑擋土墻基礎(chǔ)。所以采用樁基擋土墻，樁基托梁基礎(chǔ)可以減少基礎(chǔ)開挖量，將樁基置于穩(wěn)定的巖層中，能夠有效解決河流沖刷和地基松軟造成的問題，保證坡體的安全穩(wěn)定[3-4]。承臺按照懸臂式承臺的簡支梁類型計算，樁基礎(chǔ)全部承受來自上部結(jié)構(gòu)的豎向和水平荷載，地基巖土對承臺的作用力視為零，設(shè)計的承臺尺寸采用10 m×5.7 m，厚度采用1.5 m，經(jīng)計算，承臺支座位置最大負彎矩為3 965.43 kN，托梁下部雙向配筋配置為HRB400，直徑22，間距200 mm，滿足要求。根據(jù)地勘鉆孔資料，本段河床濕軟層厚度為3～3.5 m，以下為風化基巖，設(shè)計采用樁長6 m的單排樁，樁基尺寸1.5 m×2 m。治理方案剖面圖如圖3。

圖3 治理方案剖面圖

為了保證邊坡穩(wěn)定性，采用了如圖4所示的坡面框架錨桿（索）防護。卸載后坡頂位置設(shè)環(huán)形截水溝，坡面平臺處設(shè)置平臺截水溝，并在低洼匯水處設(shè)急流槽將坡面匯水引入溝底。

圖4 治理方案平面圖

5 施工注意

a）本次滑坡治理方案主要采用刷坡卸載+抗滑擋土墻+坡面防護+排水的方案，在施工過程中應(yīng)做到信息化施工，做好動態(tài)監(jiān)測。

b）在施工過程中，一定要注意施工順序，首先卸載減重工作，從上而下刷坡后邊坡支擋防護，然后進行抗滑擋土墻的施工，邊坡施工必須按由上至下進行施工，開挖一級支擋、防護一級。施工順序一定要分清，以免引起施工事故。

c）在施工過程中，一定要注意施工順序，抗滑擋土墻應(yīng)跳槽施工，開挖施工10 m，間隔20 m待上一階段砌體強度達到80%后方可進行下一階段開挖。

d）樁基擋土墻樁基的施工應(yīng)采取可靠的護臂措施，隔樁施工，防止竄孔。

e）樁基擋土墻托梁澆筑之后應(yīng)在頂面拋擲石塊，增大擋土墻與托梁之間的摩擦系數(shù)。托梁澆筑應(yīng)保證一次性澆筑完成，預(yù)埋冷卻管。

6 結(jié)語

目前該滑坡整治施工已經(jīng)結(jié)束，通過幾個月的觀察，整治效果較好，達到了預(yù)期的目標，坡頂及坡面的裂縫終止了發(fā)展的趨勢，山體邊坡已基本趨于穩(wěn)定。

在對邊坡的穩(wěn)定性判斷和風險評價的基礎(chǔ)上，綜合考慮，及時決策，選擇最優(yōu)治理的方案，是成功治理滑坡行之有效的方式。