宣楊高速公路某滑坡體形成原因分析 及處置方案探討

胡萬美 王德云 陳海波

中國葛洲壩集團(tuán)股份有限公司 湖北 武漢 430033

近年來，隨著國家對高速公路建設(shè)投資力度的加大，我國山區(qū)高速公路工程建設(shè)迅速發(fā)展。山區(qū)地質(zhì)地形復(fù)雜，高速公路建設(shè)過程中滑坡、溶洞等病害問題突出，相關(guān)的處置費(fèi)用不可預(yù)見且導(dǎo)致工程造價(jià)顯著提高[1-8]。本文對宣楊高速公路K2K49＋900—K2K50＋080滑坡體形成原因進(jìn)行探討分析，結(jié)合現(xiàn)場踏勘、地質(zhì)補(bǔ)勘，探明滑動(dòng)面，驗(yàn)算分析下滑推力，并對處置方案進(jìn)行合理比選和施工優(yōu)化，總結(jié)提出了滑坡治理的注意事項(xiàng)和防治措施。

1 工程概況

宣楊高速公路K2K49＋900—K2K50＋080段原設(shè)計(jì)為路塹三級挖方邊坡，主要地質(zhì)情況為：上覆第四系全新統(tǒng)殘坡積層（Q4dl＋el）碎石、粉質(zhì)黏土，下伏基巖為二迭系上統(tǒng)峨眉山組（P2β）玄武巖。根據(jù)鉆探揭露地層，從上至下為：第四系全新統(tǒng)殘坡積層粉質(zhì)黏土，厚度為0.6～5.5 m；粉質(zhì)黏土夾碎石土，鉆探揭露厚度為0.5～6.5 m；二迭系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組全風(fēng)化玄武巖，鉆探揭露厚度為0.7 m；強(qiáng)風(fēng)化玄武巖，鉆探揭露厚度為4.4～18.3 m；中風(fēng)化玄武巖，厚度未完全揭穿。2019年5月，開挖至第二級底部時(shí)，二級邊坡前緣開始出現(xiàn)剪出裂縫，帶動(dòng)上覆粉質(zhì)黏土層土體出現(xiàn)了滑坡，危及上側(cè)山體上500 kV高壓鐵塔安全，施工單位立即停止了開挖。隨著變形的發(fā)展，邊坡中部也逐步出現(xiàn)了裂縫，后緣也出現(xiàn)裂縫，裂縫最寬處達(dá)1 m，深度2～3 m，裂縫張開方向與坡面傾向基本一致，斜向小里程方向，形成工程滑坡（圖1）。經(jīng)過各方現(xiàn)場勘察，形成處理方案紀(jì)要，并經(jīng)過補(bǔ)充勘察，于2019年6月提供設(shè)計(jì)變更處置文件。

踏勘現(xiàn)場后對邊坡前緣填土進(jìn)行了反壓臨時(shí)應(yīng)急處理方案，反壓高度同二級平臺頂，土體截面8 m×8 m，1∶1.5坡率，反壓后邊坡變形得到了遏制，趨于穩(wěn)定。

2 滑坡體地層及形態(tài)

滑動(dòng)面在泥質(zhì)砂巖全風(fēng)化層（粉質(zhì)黏土），滑坡體為土夾石地層滑坡，滑動(dòng)面為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)?；w剪出口上傾角度10～15°，剪出口滑出位移1.2 m左右，主滑段剪出口離地面深度10～14 m，剪出口沿原二級坡向上傾斜，滑坡體后沿臺階高1.5 m左右，裂縫寬1 m，裂縫位移方向和山體坡面一致（圖2）。

圖1 滑坡邊界示意

圖2 滑坡全貌

3 滑坡原因分析

滑坡發(fā)生后，為及時(shí)了解滑動(dòng)面地層情況，現(xiàn)場共布置補(bǔ)勘鉆孔4個(gè)，補(bǔ)勘揭露地層從上至下為：粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、中風(fēng)泥質(zhì)砂巖。

場地地下水主要為基巖裂隙水，主要賦存于基巖裂隙中，由大氣降水和相鄰含水層補(bǔ)給，順著裂隙向地勢較低的相鄰含水層徑流排泄，富水性較差，透水性一般，水文地質(zhì)條件屬較簡單類型。

經(jīng)區(qū)域水文、地質(zhì)、地形地貌綜合分析，初步判斷本滑坡的形成和發(fā)展是各種自然因素疊加的結(jié)果。

主導(dǎo)因素：斜坡分布有坡積松散堆積物，為滑坡的形成提供了源物質(zhì)。斜坡上粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)泥巖松散堆積體為滑坡的發(fā)生提供了足夠的滑動(dòng)物質(zhì)，且泥質(zhì)粉砂巖遇水易軟化，路基開挖過程中導(dǎo)致基巖裂隙水順巖層排出形成滑動(dòng)面。地形前陡后緩，為滑坡提供了活動(dòng)空間，滑坡區(qū)上部為緩平臺，下部邊坡的臨空面較大，在地形上為滑坡提供了活動(dòng)空間。

激發(fā)因素：施工開挖擾動(dòng)形成了不利影響，目前施工開挖斜坡中前部2級邊坡，形成約16 m的臺階狀臨空面，且局部已揭穿巖土分界面，對土體形成了擾動(dòng)，弱化了坡體中前部的抗力；對斜坡穩(wěn)定性產(chǎn)生了不利影響。塹頂外5 m左右有村民新建房屋，同時(shí)堆放了建筑材料，形成荷載，加劇了滑坡的形成。

2種因素結(jié)合，在坡腳開挖形成臨空面，分層土體在地下水的作用下沿滑動(dòng)面剪出破壞，最終產(chǎn)生滑坡體。

4 滑坡檢算及分析

4.1 滑面的選擇及參數(shù)反算

根據(jù)滑坡后緣和剪出口形態(tài)，基本確定滑動(dòng)面近似圓弧形。根據(jù)裂縫位置，選取代表性的斷面K2K50＋020進(jìn)行綜合內(nèi)摩擦角反算。下滑安全系數(shù)取0.98，通過反算得到綜合內(nèi)摩擦角為11.3°。

4.2 下滑推力計(jì)算

采用寬平臺卸載，盡量卸載主動(dòng)區(qū)土方，保留被動(dòng)區(qū)土方。安全系數(shù)采用1.15，綜合內(nèi)摩擦角為11.3°，利用路基工具箱計(jì)算剩余下滑力。經(jīng)計(jì)算（圖3），在主滑斷面12#分塊處設(shè)置抗滑樁，天然狀態(tài)工況下，樁位下滑力為528.5 kN/m，剩余下滑力計(jì)算結(jié)果為366.5 kN/m，故以528.5 kN/m作為抗滑樁設(shè)計(jì)推力。

圖3 滑坡體分塊示意

5 滑坡處置方案

5.1 原設(shè)計(jì)方案

該段原設(shè)計(jì)為挖方三級邊坡，第一級邊坡設(shè)重力式路塹擋土墻，墻高3.5～9.5 m，擋墻胸背坡率為1∶0.3。擋墻墻身采用C20片石混凝土澆筑。第二級邊坡采用框架錨索加固，坡率1∶1，錨索長25 m。第三級邊坡采用骨架護(hù)坡，坡率1∶1.25。

5.2 應(yīng)急搶險(xiǎn)措施

1）地表裂縫處理。對坡體已發(fā)生的裂縫應(yīng)采用黏土回填、夯實(shí)封堵，并采用塑料布覆蓋，同時(shí)，對已破壞的山坡截水溝進(jìn)行修補(bǔ)完善，修補(bǔ)數(shù)量按實(shí)計(jì)量。

2）坡面排水設(shè)計(jì)。為避免降雨過程中的雨水下滲，導(dǎo)致土體受浸泡而強(qiáng)度降低引起更大破壞，采取如下措施：在坡頂外5 m處設(shè)置完善的山坡截水溝，確保雨水不再灌入裂縫中；在加寬平臺上設(shè)置3道截排水溝。

3）回填反壓工程。在抗滑支擋工程尚未實(shí)施之前，擬采用回填反壓等臨時(shí)措施，防止變形體進(jìn)一步變形失穩(wěn)?；靥钪猎O(shè)計(jì)二級平臺處。反壓體頂寬不小于8 m，回填土方壓實(shí)度要求不小于93%。

5.3 治理方案選擇

該段由于路基開挖后形成臨空面而誘發(fā)滑坡，變形體物質(zhì)主要為泥質(zhì)砂巖全風(fēng)化層（粉質(zhì)黏土），物理力學(xué)性質(zhì)較差。針對變形體的物質(zhì)成分和成因，考慮施工便捷性和上側(cè)山體上500 kV高壓鐵塔安全，采用寬平臺卸載＋采用埋入式抗滑樁方案。

5.3.1 抗滑樁設(shè)計(jì)

考慮雨季即將來臨，為盡快完成滑坡治理，避免產(chǎn)生次生災(zāi)害，確保工期不受影響，采用便于機(jī)械施工的圓形抗滑樁，抗滑樁布置如下：K2K49＋940—K2K50＋081左側(cè)35 m處設(shè)置1排抗滑樁，抗滑樁共48根，編號1#—48#，其中1#—12#抗滑樁長20 m，13#—48#抗滑樁長25 m?？够瑯吨睆?.5 m，樁間距3 m，每3根抗滑樁采用連梁連接，抗滑樁伸入連梁0.5 m進(jìn)行錨固，每段連梁長9 m，寬2.5 m，高1.5 m，連梁間設(shè)置2 cm沉降縫。

5.3.2 坡面防護(hù)設(shè)計(jì)

第1級坡面采用拱形骨架防護(hù)，拱形骨架下設(shè)置支撐滲溝；第2級坡面采用拱形骨架防護(hù)；加寬大平臺采用植草防護(hù)；第3級邊坡采用框架錨索防護(hù)，錨索長25 m，設(shè)計(jì)錨固力420 kN；第4級邊坡采用框架錨桿防護(hù)。

6 結(jié)語

依此方案施工完成后，邊坡的整體穩(wěn)定性得到了保證，也確保了上側(cè)山體上500 kV高壓鐵塔的安全。該段滑坡體路基處置后已作為本項(xiàng)目的預(yù)制梁場投入使用，達(dá)到了滿足既定工期和節(jié)省投資的經(jīng)濟(jì)效益目的。目前國內(nèi)高速公路建設(shè)大多采取PPP模式，普遍存在因建設(shè)基本程序和項(xiàng)目施工同步進(jìn)行，導(dǎo)致設(shè)計(jì)未批復(fù)或設(shè)計(jì)深度不足的問題，且山區(qū)高速兩階段施工圖設(shè)計(jì)因?yàn)槿狈Ρ匾幕A(chǔ)資料（如地勘、水文等資料），造成設(shè)計(jì)方案在施工過程中很可能需要修改和調(diào)整，故山區(qū)高速公路在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)認(rèn)真分析原設(shè)計(jì)意圖，不能一味追求線性指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效果。在選擇滑坡病害防治措施前，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查地形、地質(zhì)和水文條件，充分分析病害原因，綜合考慮各種因素后，方可確定設(shè)計(jì)方案。在對滑坡實(shí)施整治施工之前，要掌握滑坡地段的土質(zhì)情況、土方大小以及滑動(dòng)程度等資料信息，制定科學(xué)合理的施工方案，以保證安全、質(zhì)量、工期，并節(jié)省投資。