長臨高速古縣連接線賢腰滑坡綜合整治設計★

盧曉明 賈 超

(1.山西路恒交通勘察設計咨詢有限公司，山西 太原 030006；2.中國有色金屬工業(yè)西安勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710054)

1 概述

長臨高速古縣連接線K3+000～K3+300段路塹邊坡，上部由黃土狀土、黃土組成，下部由砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖以及薄層泥頁巖構(gòu)成。該段邊坡最大挖深56 m，右側(cè)距離賢腰村最小距離不足100 m，由于邊坡未及時防護在爆破施工振動以及雨水下滲作用下，造成薄層泥頁巖軟化，抗剪強度降低，誘發(fā)了該段邊坡的滑動?；逻吔绨l(fā)育明顯，后緣位于距離路基設計中線220 m處的山坡上，前緣位于距路基邊坡右側(cè)6 m～8 m的路基上，側(cè)壁沿兩側(cè)溝谷發(fā)育，局部跨越山脊向下延伸。

滑坡體前緣寬度約270 m，縱向長度約220 m，滑體體積約108×104m3，屬巨型順層滑坡。危害程度為特嚴重，防治安全等級為Ⅰ級，滑坡體形態(tài)如圖1所示。

滑體內(nèi)存在巖性軟弱的薄層泥頁巖，屬泥質(zhì)砂巖與砂質(zhì)泥巖之間的夾層，是構(gòu)成滑帶的主要物質(zhì)，遇水極易軟化、泥化，巖層走向與路線方向基本一致約為265°，傾角約為15°～35°，呈順層狀在坡面出露，與坡面呈不利組合。黃土孔隙及強風化泥質(zhì)砂巖節(jié)理裂隙是雨水下滲的主要通道。爆破施工造成巖土應力松弛，與坡面垂直的一組節(jié)理裂隙進一步加寬，雨水下滲量更加充足，致使不透水的薄層泥頁巖進一步軟化，抗剪強度指標下降，使下滑力超越向上的抗滑力，從而引發(fā)巖土體滑動，這是造成滑坡的主要原因。

區(qū)內(nèi)地形地貌條件、地層巖性條件、層面與坡面的不利組合、灰綠色軟弱夾層的存在、地下水的下滲和在夾層處的集中賦存，以及對巖土體的增重和軟化作用，是滑坡產(chǎn)生的主導因素。

氣候氣象條件、降雨和水文條件、排水不暢等是滑坡產(chǎn)生、發(fā)展的重要條件。修筑公路，開挖邊坡等人類工程活動是滑坡產(chǎn)生的誘發(fā)因素。

2 總體思路[1]

滑坡的本質(zhì)是抗力對推力的失衡，是巖土體高勢能的釋放過程?；抡蔚膶嵸|(zhì)就是重新建立力的平衡系統(tǒng)，使抗滑力大于下滑力，抗滑力矩大于下滑力矩?；抡蔚年P鍵是空間與時間。一是盡量繞避，在空間上遠離滑體；二是對滑體及時進行瘦身卸載，減小下滑力；三是在有限的空間內(nèi)在不同區(qū)段和深度有針對性地選擇防護支擋措施，以增加抗滑力。時間概念上則表現(xiàn)為滑坡治理的時效性，處治時間的緊迫性和處治效果的長期性。

針對該滑坡，由于其目前處于極不穩(wěn)定狀態(tài)(水平位移速率2.5 cm/d～3.0 cm/d)，有加速滑移的風險，直接威脅賢腰村居民生命財產(chǎn)安全，所以采取有效的應急處治措施是首要任務，盡力促使滑動速率減小，延后災害降臨的時間或終結(jié)滑動的可能，為長期治理在時間軸上創(chuàng)造條件。同時滑坡區(qū)域的圍擋、警示警戒、巡查、監(jiān)測工作需同步開展，及時分析巡查監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌控滑坡動態(tài)。

當應急處治措施起效后，在監(jiān)測的條件下進行工程地質(zhì)調(diào)繪和地質(zhì)災害勘察，搜清滑坡形態(tài)、滑面、滑帶物質(zhì)的性質(zhì)，進行穩(wěn)定性分析評價。最終根據(jù)調(diào)查、分析、判定結(jié)果，結(jié)合專家評審意見，進行永久性滑坡整治設計、更多地是進行滑坡的綜合整治設計以及綜合整治施工等工作。最后通過長期觀測和檢驗檢測，驗證綜合整治的總體效果，指導后續(xù)管理工作，保證公路通暢，滑坡體長期穩(wěn)定。

對應著改線和維持原公路線位和縱坡標高，形成不改線只調(diào)縱坡+滑坡治理和改線調(diào)整縱坡+滑坡治理的兩種思路，進行方案比選，擇優(yōu)確定并進行具體的方案設計和實施。

3 綜合整治設計[2,3]

3.1 應急處治措施

依據(jù)及時的現(xiàn)場調(diào)查與觀測數(shù)據(jù)進行分析，滑體處于快速滑移前的蠕滑狀態(tài)，變形速率逐漸增大(2.5 cm/d～3 cm/d)。對此，在警戒和觀測的情況下采取了最直接有效的應急卸載反壓措施，通過后緣快速卸載對滑體快速瘦身，以減小下滑力(3 d卸荷7萬m3)；卸載土方在前緣路基處進行反壓，以增加滑體的抗滑力。對滑坡體裂縫采用2∶8灰土回填，施工臨時攔水土垅和截排水溝，防止地表徑流進入滑體，避免滑帶處抗剪強度進一步降低。應急處治完成后，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，地表移動速率明顯下降(0.3 cm/d～0.5 cm/d)，滑體狀態(tài)得以改變。

應急措施為后期的永久性整治提供了充足的時間，也為后期治理提供了一個相對安全的環(huán)境，在空間上遏制了滑體下滑，終結(jié)了滑體由蠕變階段向快速滑移階段發(fā)展的可能性。

3.2 綜合整治設計

3.2.1方案一(調(diào)整主線縱坡+滑坡治理)

1)路線調(diào)整。只對滑坡段公路路線縱坡進行調(diào)整，抬高路基。調(diào)整后最大縱坡為4.3%，最小豎曲線半徑為4 500 m，最短坡長為200 m，標高最大抬高6.1 m。符合相關規(guī)范要求，同時路基抬高部分作為反壓巖土體，在滑坡前緣起到了較好的支擋作用。

2)后緣卸載。對滑坡體后緣采取卸載以降低滑體下滑力，即在原二級平臺基礎上增加12 m寬平臺，由下向上，坡率1∶1.5，每8 m一級，平臺寬度依次為45 m，30 m，30 m；最后一級平臺之上以1∶2.5放坡，穿越滑面后，以1∶1放坡，一坡到頂。在滑坡腰部及后緣共卸載25萬m3。

3)支擋設計。通過運用試驗法、反算法、經(jīng)驗法對滑面巖土體C,φ值進行比選確定。正常工況和地震工況下C=7 kPa,φ=13°；飽水工況下C=4 kPa,φ=11.5°。土體γ值取17.0 kN/m3，飽水時取22 kN/m3，巖石的γ值取22.0 kN/m3，飽水時取25.5 kN/m3。采用不平衡推力傳遞法計算，各勘探斷面的剩余下滑力計算結(jié)果見表1。

表1 剩余下滑力計算結(jié)果(一) kN/m

在一級邊坡坡腳處設置抗滑樁，斷面2～斷面3布設6根1.5 m×2.5 m方樁，斷面3～斷面5布設10根2.5 m×3.0 m方樁，斷面5～斷面6布設5根1.5 m×2.5 m方樁，樁長20.0 m，樁端嵌入滑面下穩(wěn)定巖體10 m，樁心距為6.0 m?？够瑯吨鹘畈捎忙?2鋼筋通長配置，箍筋及加強箍采用φ16鋼筋，樁間采用鋼筋混凝土板墻連接(主筋采用φ25鋼筋，鉤筋采用φ16鋼筋)。

斷面1～斷面2、斷面6～斷面7在二級邊坡坡頂布設兩排微型樁，樁徑200 mm，樁長21.6 m，樁間距1.5 m。孔內(nèi)插入φ146鋼管，鋼管壁厚6 mm，管內(nèi)插入3根φ25的鋼筋組成的鋼筋籠，灌漿，頂面采用厚20 cm的C25水泥混凝土現(xiàn)澆頂梁連接。方案一的滑坡整治斷面如圖2所示。

4)坡面加固。二級坡設置框架錨桿防護，框架尺寸為3.0 m×3.0 m，采用C30混凝土。錨桿采用長度18 m，錨固段長13 m，自由段長5.0 m。錨桿采用3根φ32鋼筋組成，將巖土體錨拉于滑動面之下的穩(wěn)定地層中?？蚣軆?nèi)采用漿砌片石防護，厚度50 cm。

5)防排水設計。為保證剩余滑體不受水影響并保持長期穩(wěn)定，采用截水溝+急流槽+排水溝等排水設施，與滑坡體外天然溝渠、既有涵洞等構(gòu)成完整的排水系統(tǒng)。防排水溝槽統(tǒng)一采用C20混凝土澆筑，置于0.5 m厚2∶8灰土墊層之上，保證槽基穩(wěn)定、排水通暢。對滑坡體表面的裂縫用2∶8灰土人工回填夯實，進行封閉。

6)生態(tài)防護。針對卸載后形成的寬平臺以及二級以上的人工邊坡，采用噴播和人工栽培的方式進行綠化防護，盡快恢復滑坡區(qū)域的生態(tài)植被。

7)變形監(jiān)測。按照一級監(jiān)測等級進行監(jiān)測，沿滑坡主滑方向布設7條監(jiān)測斷面。后緣穩(wěn)定區(qū)地段、坡頂、坡腳、支擋物等均設置了監(jiān)測點。監(jiān)測周期為施工期24 h一次，防治效果監(jiān)測階段為每月一次，運營期長期監(jiān)測為每季度一次。及時分析數(shù)據(jù)，及時共享，及時采取措施，保證滑坡區(qū)域的安全穩(wěn)定。

3.2.2方案二(調(diào)整主線平縱+滑坡治理)

1)路線調(diào)整和反壓。對滑坡區(qū)段公路路線進行改線，調(diào)整路線線位，抬高路基標高。路線最大偏離邊坡坡腳17 m，最大抬高6.3 m。路線和邊坡之間的區(qū)域為反壓土堆積空間，二路基在移線后的抬高既降低了邊坡高度，又進一步提供了反壓力。

2)支擋設計。巖土參數(shù)選取與方案一一致，各斷面剩余下滑力計算結(jié)果見表2。

表2 剩余下滑力計算結(jié)果(二) kN/m

在反壓土外側(cè)設置抗滑樁，斷面2～斷面3中部至斷面4～斷面5中部布設15根1.5 m×2.5 m方樁，樁長20 m，樁心距6.0 m，樁端嵌入滑面下穩(wěn)定巖體10 m，樁間設置鋼筋混凝土板墻，樁板配筋同方案一。樁后土方回填壓實，壓實度不小于95%。

其余區(qū)段在二級邊坡坡頂布設微型樁，微型樁設計參數(shù)同方案一。方案二的滑坡整治斷面如圖3所示。

3)其他措施。主線平縱調(diào)整+滑坡整治方案中的后緣卸載、坡面加固、防排水、生態(tài)防護以及變形監(jiān)測等措施與方案一基本一致。

3.2.3方案比選

方案一只調(diào)整路線縱坡，在主滑斷面右側(cè)50 m處，抬高達到最高值。在其他區(qū)段抬高有限，特別是在主滑斷面處，抬高只有2 m～3 m，反壓作用有限。同時在一級邊坡坡腳處設置抗滑樁，樁體所受的推力很大，樁的直徑和配筋量較大，風險系數(shù)較高，治理方式和思路較為傳統(tǒng)。

方案二是采用調(diào)整路線平面位置和縱坡的方式，通過路線的偏離(最大17 m)，提供了永久反壓空間，為反壓這一有效處治方法提供了條件。通過抬高路線縱坡，又進一步進行了反壓，同時降低了邊坡高度。從表1與表2的對比分析可見，隨著路線偏移量增加，剩余下滑力明顯減小，需要的抗滑樁截面尺寸變小，抗滑樁施工費用降低。路線最大程度地偏移，遵循了“避讓”原則，降低了公路運營期間的風險系數(shù)。因此方案二(調(diào)整主線平縱+滑坡治理)是更為合理的綜合整治方案。

4 整治效果驗證

目前，按照方案二已完成滑坡整治施工。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，所有觀測點每天水平位移均維持在0.00 mm左右，整治后的邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。證明移線+卸載+反壓+抗滑樁+微型樁+防排水+監(jiān)測的滑坡綜合整治設計方案是合理可行、安全可靠的，為高速公路連接線的安全運行提供了科學有利的保障。

5 結(jié)論

1)滑坡已成為影響公路工程施工和運營安全的重要地質(zhì)災害。在保證公路安全的前提下，總體規(guī)劃，迅速推進，先開展應急處治，并建立必須的監(jiān)測系統(tǒng)，為永久性綜合治理提供時間和空間條件是非常必要的。2)公路滑坡整治設計需總體把控總體設計，除采用傳統(tǒng)的后緣卸載、前緣反壓、支擋、防排水、坡面防護、裂縫封閉等措施外，合理的移線調(diào)坡對滑坡綜合整治會起到顯著的效果。3)滑坡整治應具有預見性。在條件許可的情況下應急處治中未應對反壓土方進行回填壓實，以便為永久性綜合整治打好基礎。4)滑坡監(jiān)測是指導滑坡應急處治、綜合整治、安全施工和運營的重要手段。監(jiān)測周期、監(jiān)測頻率、預警值以及數(shù)據(jù)的準確性直接影響對滑坡穩(wěn)定性的判斷。