田林縣G324國(guó)道某滑坡成因分析及處治設(shè)計(jì)

韋 聰，蔣小權(quán)

(廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和交通需求的急劇增長(zhǎng)，一些早期修建的國(guó)道存在不同程度的缺陷，在時(shí)間的積累以及惡劣天氣等因素的影響下，病害道路情況每況愈下，從而發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，給國(guó)道的行車安全和通暢帶來(lái)不利影響。本文結(jié)合對(duì)田林縣G324國(guó)道某段道路病害工程的處治實(shí)例，分析了該公路滑坡病害整治方法與措施，為相似工程提供參考、借鑒。

1 工程簡(jiǎn)介

田林縣G324國(guó)道病害道路位于一沖溝下游，該國(guó)道在該區(qū)段以填方路基形式呈大角度相交通過(guò)，總體呈北西南東走向，北高南低，道路呈現(xiàn)出兩端高起中間低緩的形態(tài)，而位于南東端沖溝處則是該路段路面高程最低位置。道路寬約8.0 m，雙向兩車道。道路北側(cè)外約20 m處為居民建(構(gòu))筑物，磚混結(jié)構(gòu)居多，3～5層不等，為商住兩用的建筑物。

受連續(xù)數(shù)日強(qiáng)降雨等惡劣天氣因素影響，2020年9月該路段發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，路基下邊坡出現(xiàn)滑塌，滑塌區(qū)面積較大，造成該路段半幅路面被掏空，如不及時(shí)處治，在強(qiáng)降雨等不利因素影響下，雨水會(huì)進(jìn)一步?jīng)_刷坡體，誘發(fā)滑塌區(qū)的滑塌，直接威脅到國(guó)道的通行安全。

2 病害路段地質(zhì)分析

2.1 地層巖性

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、鉆探揭示及室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，場(chǎng)地內(nèi)地層主要由第四系人工堆積層(Qml)、第四系殘坡積層(Qel+dl)、三疊系中統(tǒng)蘭木組(T2l)強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖地層組成。病害路段地層巖性分述如下：

素填土：褐黃、褐灰色，稍密，主要由黏土、碎石、塊石組成，碎石、塊石含量約40%～70%，粒徑為2～400 mm，母巖成分為泥質(zhì)粉砂巖，為國(guó)道建設(shè)山體開(kāi)挖堆填而成，填筑時(shí)間約20年，已完成自重固結(jié)。

黏土：褐黃色，硬塑狀，土質(zhì)不均，含風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖碎塊，干強(qiáng)度及韌性高。

強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂：灰、灰綠色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)，巖體破碎，巖芯多呈半巖半土狀，少量呈碎塊狀，巖質(zhì)較軟。綜合判定巖體基本質(zhì)量等級(jí)劃分為Ⅴ級(jí)巖體。

中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂：深灰色，夾頁(yè)巖，泥質(zhì)粉砂狀結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯多呈短柱狀、碎塊狀，巖體較破碎，巖質(zhì)較軟，巖石飽和抗壓強(qiáng)度平均值為5.13 MPa。綜合判定巖體基本質(zhì)量等級(jí)劃分為Ⅳ級(jí)巖體。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)繪、工程鉆探及結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地內(nèi)未見(jiàn)區(qū)域性斷裂構(gòu)造或軟弱破碎帶存在，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育程度較弱，區(qū)域地質(zhì)較穩(wěn)定。根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪成果，測(cè)得場(chǎng)地附近基巖露頭巖層產(chǎn)狀為317°/SW∠57°。

3 滑坡綜合分析

3.1 滑坡定性分析

由于坡腳填土在雨水浸泡作用下處于浸泡飽和狀態(tài)，同時(shí)地表雨水不斷侵蝕沖刷坡體，致使坡腳失穩(wěn)，滑坡的抗滑力不足以阻擋下滑力的推力，而引起內(nèi)側(cè)填土整體失穩(wěn)滑塌破壞，因此本滑坡屬于推移式滑坡?；禄瑒?dòng)方向的長(zhǎng)度約為40 m，滑坡的橫向?qū)挾燃s為25 m，平面范圍約1 000 m2，滑坡體厚約4.5～20 m，綜合按12 m考慮，滑坡體體積約為(1.2×104) m3。根據(jù)《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG/T 3334-2018)[1]的規(guī)定，本滑坡屬中層推移式小型滑坡，滑坡防治工程安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

3.2 滑坡成因分析

綜合地質(zhì)調(diào)繪及鉆探勘查成果，滑坡區(qū)域?qū)偕介g沖溝填土區(qū)，由G324國(guó)道建設(shè)時(shí)，開(kāi)挖山體土層填筑而成，成分主要由風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖及黏土組成。填土厚度約4.5～23.2 m，呈稍密狀，在地表水的沖刷與浸泡作用下，于坡腳處產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，從而導(dǎo)致滑坡的抗滑力不足以抵擋滑坡的下滑力，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡整體失穩(wěn)破壞。造成上述路段滑坡破壞主要有以下三個(gè)因素：

(1)地質(zhì)環(huán)境條件。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及工程地質(zhì)勘查成果分析可知，滑坡區(qū)位于山間沖溝前緣溝口區(qū)域。根據(jù)滑坡區(qū)的地形地貌分析，強(qiáng)降雨期間整個(gè)山間沖溝區(qū)域的地表水均從滑坡區(qū)域聚集及排泄。同時(shí)，滑坡區(qū)的填土臨空面較大，并且填土下下伏地層為黏土和風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖土層的結(jié)構(gòu)性質(zhì)差異大。因此，該處的地質(zhì)環(huán)境條件為滑坡體的發(fā)生提供了有利的地質(zhì)條件。

(2)人類活動(dòng)。現(xiàn)狀沖溝區(qū)域的前緣修建大量的房屋后，在該房屋后緣設(shè)置的排水箱涵年久失修處于淤塞狀態(tài)，造成沖溝區(qū)域的雨水直接向路面漫灌。同時(shí)，道路兩側(cè)排水溝也已堵塞不通，這使得大氣降水所形成的地表水沿沖溝排至路面，沿路面直接往填土區(qū)域排泄，造成地表水的淤積，并不斷地沖刷填土邊坡，致使坡體的填土不斷地流失，使其坡腳失穩(wěn)，引發(fā)邊坡的失穩(wěn)破壞。

(3)氣象水文因素是形成滑坡的外動(dòng)力。大氣降水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：降雨直接沿裂隙或孔隙入滲，使得坡體重量加大，增加其下滑力，降低了坡體的穩(wěn)定性，不利于邊坡穩(wěn)定。該區(qū)域填土位于該路段高程最低處，沖溝區(qū)域的匯水量較大，迅速往路面漫灌排泄并在路面區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間淤積，淤積水深可達(dá)1 m左右，使填土快速處于飽和狀態(tài)，同時(shí)淤積的水體向填土路基邊坡下游排泄，不斷地沖刷坡體，致使坡腳失穩(wěn)，引發(fā)邊坡的失穩(wěn)破壞。

3.3 滑坡機(jī)理分析

滑坡區(qū)域原為沖溝，與道路呈垂直角度相交通過(guò)，為道路修建時(shí)挖山填筑而成。填筑時(shí)經(jīng)分層碾壓夯實(shí)，但是坡面未采取有效的防護(hù)措施，僅在坡腳修筑1.5 m高的漿砌片石擋墻護(hù)腳，且填土成分性質(zhì)不一，均勻性差。外側(cè)臨空面陡傾，在自重及上部路面荷載作用下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的變形，雖已完成自重固結(jié)，但該區(qū)域不同巖土層的滲透性差異明顯，滲流通道曲折發(fā)育，地表水入滲補(bǔ)給快，沿沖溝界面徑流于坡腳處排出。同時(shí)，由于近些年來(lái)沖溝區(qū)域預(yù)留的排水箱涵和道路排水邊溝不暢，強(qiáng)降雨時(shí)沖溝匯水量巨大，并往道路路面淤積、散排，最終匯集于滑坡區(qū)域(即該段道路最低點(diǎn))，沿填土路堤坡面向下游排泄，經(jīng)過(guò)反復(fù)的地表水體下滲、浸泡和沖刷作用，致使坡腳失穩(wěn)而發(fā)生破壞。

4 滑坡處治方案分析

4.1 穩(wěn)定性討論

滑坡現(xiàn)狀條件下處于蠕動(dòng)變形狀態(tài)，如不及時(shí)處治，在強(qiáng)降雨等惡劣天氣誘發(fā)作用下，滑坡規(guī)模將有可能進(jìn)一步擴(kuò)大，危及行車及道路。利用巖土計(jì)算軟件GEO5進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，按已知巖土參數(shù)c值，以安全系數(shù)為計(jì)算目標(biāo)，搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，預(yù)測(cè)滑坡穩(wěn)定性。如下頁(yè)表1、圖1和圖2所示。

表1 滑坡穩(wěn)定性驗(yàn)算表

圖1 滑坡正常工況穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果云圖

圖2 滑坡非正常工況穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果云圖

經(jīng)計(jì)算，根據(jù)《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG/T 3334-2018)[1]，滑坡在正常工況(自重)下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)1.01<1.05，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；滑坡在非正常工況(自重+暴雨)下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)0.94<1.0，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。若不及時(shí)采取防護(hù)措施，該路段將有可能再次發(fā)生滑坡。

4.2 處治設(shè)計(jì)

田林縣G324國(guó)道滑坡破壞后，為確保道路及通行安全，需及時(shí)進(jìn)行支擋防護(hù)。因此本設(shè)計(jì)如圖3所示，具體如下：

圖3 滑坡處治設(shè)計(jì)剖面圖(cm)

(1)道路臨坡側(cè)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：采用錨筋樁設(shè)計(jì)方案，擬采用錨筋樁組成棚架體系對(duì)潛在滑坡體進(jìn)行錨固，樁長(zhǎng)錨入下伏基巖中，確保道路行車安全。

(2)填土路基邊坡回填防護(hù)設(shè)計(jì)：于填土路堤邊坡坡腳處設(shè)置重力式擋墻與錨筋樁相結(jié)合的支擋結(jié)構(gòu)，加固填土路堤邊坡的坡腳，而后堆填路堤邊坡，恢復(fù)路堤邊坡的結(jié)構(gòu)，確保路基的穩(wěn)定。

(3)完善邊坡排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)：道路排水采用疏截排相結(jié)合的方式進(jìn)行，即現(xiàn)階段市政項(xiàng)目正在疏通道路兩側(cè)的蓋板溝。同時(shí)，建議在現(xiàn)狀道路蓋板溝的外側(cè)修建一道明溝截水溝，防止水體直接沖刷坡面，并在滑坡體的左側(cè)修建一道導(dǎo)流槽將截水溝內(nèi)的水體導(dǎo)流至下游的排水明溝內(nèi)，以便將滑坡區(qū)域的地表水排離坡頂區(qū)域。

4.3 設(shè)計(jì)驗(yàn)算

利用巖土工程設(shè)計(jì)軟件GEO5中土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析模塊，根據(jù)典型斷面計(jì)算各工況條件下的整體穩(wěn)定性。計(jì)算模型和計(jì)算結(jié)果如圖4、圖5和表2所示。其中，擋土墻驗(yàn)算利用GEO5中重力式擋土墻設(shè)計(jì)分析模塊計(jì)算，主要驗(yàn)算項(xiàng)目為傾覆滑移驗(yàn)算、承載力驗(yàn)算及截面強(qiáng)度驗(yàn)算。

圖4 整體穩(wěn)定驗(yàn)算模型及結(jié)果云圖

圖5 越頂穩(wěn)定驗(yàn)算模型及結(jié)果云圖

表2 各工況條件下邊坡安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果表

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，錨筋樁支擋結(jié)構(gòu)方案在最不利滑動(dòng)面作用下，穩(wěn)定性系數(shù)能達(dá)到《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG/T 3334-2018)[1]中安全系數(shù)正常工況≥1.20、非正常工況≥1.10的要求。

擋墻在滑坡推力作用下，處于平衡狀態(tài)，擋墻抗傾覆滿足要求。擋墻基礎(chǔ)為三排錨筋樁基礎(chǔ)，地基承載力滿足擋墻自身重量的要求，經(jīng)驗(yàn)算墻身截面承載力滿足要求。

綜上，從驗(yàn)算結(jié)果上看，采取的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本合理，滿足使用要求。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，受自然、工程地質(zhì)條件與人為因素等方面的影響，區(qū)內(nèi)已建道路的病害越來(lái)越多，如不及時(shí)進(jìn)行處治，在多重不利因素影響下，道路正常通行與人身財(cái)產(chǎn)安全會(huì)受到嚴(yán)重威脅。

本文分析了推移式滑坡病害治理方法與措施，為相似工程的順利實(shí)施提供參考與借鑒，具有良好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。