貝佳亞連接線項(xiàng)目泥灰?guī)r邊坡破壞形式和處理措施研究

韓磊

（中國(guó)鐵建國(guó)際集團(tuán)有限公司，北京 100039）

1 引言

貝佳亞連接線項(xiàng)目全稱為阿爾及利亞貝佳亞港口至東西高速公路哈尼夫互通連接線，位于貝佳亞和布依哈2 省，是阿爾及利亞2005—2025 道路和高速公路指導(dǎo)規(guī)劃的重要組成部分。

本項(xiàng)目沿線地層主要為第四系沖積黏土、粉土、卵礫石、白堊紀(jì)泥灰?guī)r、侏羅系泥灰?guī)r等【1】，巖石節(jié)理較為發(fā)育。本文通過(guò)研究發(fā)生破壞邊坡的機(jī)理和處理措施，為同等地質(zhì)條件的邊坡防護(hù)方式提供借鑒。

2 泥灰?guī)r的工程性質(zhì)及破壞形式

本項(xiàng)目泥灰?guī)r多為青灰和褐黃色，節(jié)理、裂隙發(fā)育，節(jié)理填充多為泥質(zhì)填充或無(wú)填充，多為強(qiáng)風(fēng)化和中等風(fēng)化，處于軟巖和較軟巖之間【2】。根據(jù)法國(guó)填料分類標(biāo)準(zhǔn)，泥灰?guī)r可定名為R31 或R34，R31 不可用來(lái)填料，R34 需慎重考慮，同時(shí)由于泥灰?guī)r易風(fēng)化、遇水膨脹、失水收縮，力學(xué)性質(zhì)顯著弱化，隨著時(shí)間的推移，定名也會(huì)發(fā)生變化，一般不用作填料。

根據(jù)形式不同，邊坡破壞可分為崩塌、坍塌、滑塌、傾倒、錯(cuò)落、落石【3】，貝佳亞泥灰?guī)r邊坡主要破壞形式體現(xiàn)為滑塌，指在自身和外界因素影響下，坡體內(nèi)部存在滑動(dòng)面，經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)貝佳亞泥灰?guī)r邊坡最主要滑動(dòng)面為黏結(jié)薄弱的外傾結(jié)構(gòu)面，在水的作用下強(qiáng)度變?nèi)醢l(fā)生滑動(dòng)，下部滑動(dòng)段失去對(duì)上部邊坡巖層支撐作用，進(jìn)而產(chǎn)生牽引式滑塌。

3 案例分析

3.1 PK98+812～PK99+266 右幅挖方邊坡

邊坡描述：2016 年5 月PK99+100 位置右側(cè)一級(jí)邊坡出現(xiàn)開(kāi)裂，裂縫沿路線方向長(zhǎng)30m，最大裂縫寬度40cm，裂縫深2.5m，坡面出現(xiàn)凸肚現(xiàn)象，坡腳未見(jiàn)明顯隆起現(xiàn)象；PK99+130一級(jí)邊坡中部位置出現(xiàn)不明顯張拉裂縫，沿路線方向長(zhǎng)5m，暫無(wú)明顯滑移跡象，裂縫處出現(xiàn)沖刷和滲水現(xiàn)象。

PK98+812～PK99+266 右幅挖方邊坡巖層主要以強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化泥灰?guī)r為主，邊坡節(jié)理發(fā)育，開(kāi)挖邊坡產(chǎn)狀為110°∠33°，邊坡巖層存在三個(gè)結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀分別為，60°∠35°、112°∠85°、235°∠70°。第一組結(jié)構(gòu)面與邊坡交角 50°，但傾角較?。坏诙M結(jié)構(gòu)面與邊坡外傾，但傾角大很多；第三組結(jié)構(gòu)面與邊坡內(nèi)傾。

原因分析：通過(guò)對(duì)開(kāi)裂邊坡現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，判定裂縫由第一組結(jié)構(gòu)面控制，在邊坡排水系統(tǒng)未完善的情況下，雨水匯集下滲坡體內(nèi)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面發(fā)生順層破壞，說(shuō)明第一組結(jié)構(gòu)面與邊坡交角大于30°，但依然存在滑塌風(fēng)險(xiǎn)。如圖1 所示。

圖1 邊坡滑塌前緣（曲線所示）

處理措施：對(duì)于泥灰?guī)r邊坡處理，一方面要做好排水，避免其他部位再次出現(xiàn)問(wèn)題，另一方面要盡早采取措施，以免牽引作用引起更大范圍滑塌。結(jié)合東西高速處理措施經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于泥灰?guī)r邊坡滑塌治理由于巖石本身膨脹性以及對(duì)水敏感性，受飽水失水交替循環(huán)影響嚴(yán)重，放緩邊坡往往起不到長(zhǎng)期穩(wěn)定作用，坡腳進(jìn)行加固更能起到穩(wěn)定作用，擋墻和反壓是應(yīng)用較多的處理方式。本工點(diǎn)對(duì)開(kāi)裂邊坡采取清除滑坡體后，在邊坡上開(kāi)挖臺(tái)階，采用200mm/400mm的片石碼砌，起到重力擋墻和反壓作用，當(dāng)?shù)胤Q為重力罩面防護(hù)形式。

處理效果：基本組合下，內(nèi)部穩(wěn)定性為1.35，總體穩(wěn)定性為2.36；偶然組合下，內(nèi)部穩(wěn)定性為1.40，總體穩(wěn)定性為2.32，均滿足邊坡穩(wěn)定性要求。自2017 年施工完成至今已經(jīng)歷4 個(gè)雨季，邊坡未發(fā)生變形，說(shuō)明處理效果良好。

3.2 PK99+560～DK0+132 右幅挖方邊坡

邊坡描述：2016 年2 月22 日，阿爾及利亞雨季過(guò)程中，PK99+560～DK0+132 右幅一級(jí)邊坡出現(xiàn)表面滑塌，長(zhǎng)度約為30m，同時(shí)，二三級(jí)表面同時(shí)出行滑塌，長(zhǎng)度同樣約為30m。

開(kāi)挖揭示此段挖方邊坡巖層從上到下依次為低塑性黏土，強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化泥灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化泥灰?guī)r段，坡面覆蓋一層風(fēng)化碎塊石，下伏泥灰?guī)r較完整，但節(jié)理裂隙較多。坡面無(wú)明顯地下水出露。此段挖方邊坡1-2 級(jí)邊坡坡率為1∶1.5，余邊坡為 1∶2。左側(cè)開(kāi)挖邊坡傾向 70°∠34°，右側(cè)邊坡傾向250°∠34°，邊坡巖層存在3 個(gè)結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀分別為，45°∠48°、80°∠58°、315°∠60°?？梢园l(fā)現(xiàn)巖層對(duì)于左幅邊坡為外傾，對(duì)于右幅邊坡為內(nèi)傾，在同等條件下，左幅發(fā)生滑塌，而右幅未發(fā)生變化，說(shuō)明結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及巖性對(duì)泥灰?guī)r邊坡的穩(wěn)定性起著決定性的作用。

原因分析：邊坡開(kāi)挖完成之后，未及時(shí)施工排水，在雨季過(guò)程中，雨水隨巖石裂隙滲入巖層結(jié)構(gòu)面，由于結(jié)構(gòu)面填充為泥質(zhì)，在水的作用下，結(jié)構(gòu)面之間的黏結(jié)力遭到嚴(yán)重破壞，同時(shí)結(jié)構(gòu)面外傾，雖然結(jié)構(gòu)面傾角大于邊坡傾角，但并未十分明顯，多個(gè)結(jié)構(gòu)面組合形成楔形體依然發(fā)生滑塌，楔形體的滑動(dòng)導(dǎo)致巖層坡腳不穩(wěn)，進(jìn)而產(chǎn)生牽引作用，滑塌范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。如圖2 所示，為泥炭巖邊坡滑塌圖，其中，圓形區(qū)域?yàn)樾ㄐ误w位置，3 條曲線分別為楔形體滑動(dòng)之后引起的上部邊坡滑塌后緣線，與典型牽引性滑塌十分相符。

圖2 PK99+560～DK0+132 泥灰?guī)r邊坡滑塌圖

處理措施：同上述處理原則，同時(shí)鑒于此處滑坡較大，為適應(yīng)通車和節(jié)省經(jīng)濟(jì)，此處邊坡采用加筋土工布回填，同時(shí)起到反壓和擋墻的作用，同時(shí)，坡面采用方形素混凝土框架梁用于排水，內(nèi)部回填腐殖土。

處理效果：基本組合下，內(nèi)部穩(wěn)定性為1.24，總體穩(wěn)定性為1.26；偶然組合下，內(nèi)部穩(wěn)定性為1.22，總體穩(wěn)定性為1.30，均滿足邊坡穩(wěn)定性要求。自2017 年施工完成至今已經(jīng)歷4 個(gè)雨季，邊坡未發(fā)生變形，表明處理效果良好。

4 結(jié)語(yǔ)

由于泥灰?guī)r特殊性質(zhì)，構(gòu)成邊坡主要破壞形式為滑塌，滑動(dòng)面多為黏結(jié)性差的結(jié)構(gòu)面，在水的作用下，極易催化成滑動(dòng)面，施工過(guò)程中需要注意臨時(shí)排水設(shè)施的施工，同時(shí)，對(duì)于產(chǎn)狀較差地段需要考慮坡面永久排水設(shè)計(jì)，包含骨架或噴錨等。

泥灰?guī)r邊坡極易發(fā)生由于局部滑塌產(chǎn)生牽引作用而導(dǎo)致大規(guī)模滑塌，因此，對(duì)于泥灰?guī)r邊坡在施工過(guò)程中以及施工完成后，需要定期巡查，尤其是發(fā)生降雨后，及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱點(diǎn)并進(jìn)行處理，將邊坡處理控制在局部范圍。

按照規(guī)范要求結(jié)構(gòu)面傾向和邊坡傾向夾角大于30°時(shí)，規(guī)定為外傾結(jié)構(gòu)面，但考慮泥灰?guī)r邊坡是否屬于外傾結(jié)構(gòu)面時(shí)，要適當(dāng)增加與邊坡夾角范圍；同時(shí)，結(jié)構(gòu)面傾角大于邊坡傾角時(shí)，可認(rèn)為邊坡穩(wěn)定，但考慮泥灰?guī)r邊坡局部滑塌引起大范圍的牽引滑塌，在認(rèn)定外傾泥灰?guī)r巖層的傾角遠(yuǎn)大于邊坡傾角時(shí)，方可認(rèn)為邊坡穩(wěn)定。若這2 種情況考慮不到位時(shí)，均有可能在泥灰?guī)r地帶挖方邊坡產(chǎn)生滑塌。

根據(jù)阿爾及利亞泥灰?guī)r邊坡的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，以及泥灰?guī)r本身易風(fēng)化、易軟化且具有膨脹性等特性，放緩邊坡不是泥灰?guī)r邊坡滑塌的最佳處理措施，而對(duì)于坡腳的加固以及坡面的排水往往會(huì)起到較好的效果。實(shí)例證明，擋墻和回填反壓均可很好地處理泥灰?guī)r邊坡的滑塌。