高邊坡滑坡機(jī)理及處治技術(shù)

鄭雪輝

（廣東省南粵交通河惠莞高速公路管理中心，廣東 河源517000）

1 工程概況

高邊坡是巖土工程中的普遍情況，且很多因素都會影響高邊坡的穩(wěn)定性，譬如地質(zhì)條件、雨水作用、施工行為等，繼而引發(fā)滑坡事件。華南地區(qū)K8+160～K8+515 段高速公路的邊坡坡率為1∶1.5，為三級挖方邊坡。分為一級、二級、三級的邊坡，相關(guān)的加固防護(hù)措施也各不相同，每級坡高10 m、平臺寬2 m。

在對邊坡的加固施工中，應(yīng)適當(dāng)保留坡腳擋墻，再根據(jù)實(shí)際情況采取預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)措施全面防護(hù)。其中，二級、三級2 種形式的邊坡所采取的防護(hù)措施分別為人字形骨架防護(hù)、植草防護(hù)。本工程自建設(shè)開始直至后續(xù)的運(yùn)營階段，全過程中邊坡出現(xiàn)了3 次大型滑塌事故，且伴有較明顯的變形以及路基隆起現(xiàn)象，十分不利于周邊路況的穩(wěn)定性。

2 滑坡病害機(jī)理分析

2.1 滑坡體病害變形及監(jiān)測

2.1.1 滑坡體的形變

滑坡屬于復(fù)合型滑坡，裂縫包括后緣裂縫和側(cè)緣裂縫，均已形成貫通弧形裂縫，剪出口主要位于二級坡腳處和一級坡腳擋墻底。后緣裂縫的走向與線路基本平行，處于自然地形緩、陡交界處，最遠(yuǎn)距離滑坡坡腳123 m。側(cè)緣裂縫包括近南北向的K8+160～K8+280 段，二級張拉弧形裂縫完整性明顯不足，整體有滑塌的可能。臨近東北向的K8+280～K8+460 段，盡管該部分的坡面無張拉弧形裂縫，但發(fā)現(xiàn)在一級坡面所設(shè)置的預(yù)應(yīng)力錨索失效，無法發(fā)揮出作用。剪出口存在多處分布，K8+320 處的中央隔離帶處呈隆起狀態(tài)，約37.40 mm，K8+160～K8+280 段在擋墻頂剪出，其他部位的一級邊坡平臺截水溝等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)處有發(fā)育剪切鼓脹裂縫，甚至有部分在擋墻處出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.1.2 滑坡體監(jiān)測

根據(jù)監(jiān)測坡面結(jié)果表明：由于一級邊坡的坡體變形不僅會受到錨固體制約，而且設(shè)有預(yù)應(yīng)力錨索工程，同時與坡體未設(shè)置加固措施有關(guān)。所以，K8+280～K8+460 段與K8+160～K8+280 段2 處的監(jiān)測點(diǎn)位移均具有傾向坡外的基本特點(diǎn)，但各自的偏向存在差異，前者偏大樁號方向，后者偏小樁號方向。

從實(shí)際調(diào)查結(jié)果來看，需重點(diǎn)考慮一級、二級平臺及塹頂，分別為之設(shè)置深度為32 m、36 m 和36 m 的位移監(jiān)測孔。

經(jīng)推斷認(rèn)為，滑坡體可能會沿著變形趨勢突變點(diǎn)發(fā)育整體滑面。但可以肯定的是，滑坡體總體具有一定的穩(wěn)定性。

2.2 滑坡面及滑動機(jī)理分析

2.2.1 滑坡面

該滑坡體屬于多層滑面的復(fù)合型滑坡，滑面2 和3 的前緣段及剪出口根據(jù)實(shí)地調(diào)查和深孔位移曲線的結(jié)果表明基本一致（見圖1）。

圖1 邊坡的滑面位置示意圖

1）滑面1 是根據(jù)建設(shè)期間邊坡滑動變形滑面所形成的，且在一級邊坡加固措施的限制下已形成圓弧狀滑面，厚度13 m。剪出口于一級平臺處出現(xiàn)反翹剪出的情況。該部分后緣與塹頂相距約23 m，沿殘積粉質(zhì)黏土與全風(fēng)化界面發(fā)生較為明顯的滑動現(xiàn)象[1]。

2）滑面2 已形成圓弧狀滑面，厚度24 m。距塹頂53 m 的后緣在滑坡后側(cè)淺層滑塌體前緣，且剪出口在路基中線呈反翹剪出。此外，在滑坡逐漸加劇變形的情況下會出現(xiàn)蠕變情況，蠕變是滑坡體中部后側(cè)的狀態(tài)。

3）滑面3 已形成圓弧狀滑面，滑面深度向深處發(fā)育主要受到一級邊坡原加固措施制約，并且發(fā)現(xiàn)剪出口在路基中線處有反翹剪出現(xiàn)象。該部分后緣與塹頂相距約78 m、厚度為35 m。蠕變是滑坡體中部后側(cè)的狀態(tài)，會隨著滑坡變形程度的持續(xù)加深，同時將逐步顯現(xiàn)出明顯的滑面。

2.2.2 滑坡機(jī)理分析

在分析滑坡機(jī)理的過程中發(fā)現(xiàn)：（1）滑坡下部地形趨于平緩，因此該部分的地表徑流流速相對較?。唬?）地層結(jié)構(gòu)以松散狀為主時，巖土體強(qiáng)度會降低，且在透水性強(qiáng)等特殊的地帶中均是如此，同時，還會形成滑坡體下部富水帶；（3）滑坡體內(nèi)靜水壓力和抵抗力因?yàn)槌掷m(xù)的強(qiáng)降雨和地表水下滲分別提升和降低。

由此可見，在整個滑坡發(fā)展過程中，邊坡變形和邊坡整體失穩(wěn)為關(guān)鍵問題。各自的特點(diǎn)分別有以下2 個階段：

1）邊坡變形階段：在邊坡加固前，施工現(xiàn)場的邊坡地貌特征、降雨條件均會對其穩(wěn)定性帶來較顯著的影響。而經(jīng)過邊坡開挖作業(yè)后該影響部位主要呈現(xiàn)出2 種形式，即牽引式變形和邊坡不穩(wěn)定；同時，次級深層滑動面正處于形成過程中，邊坡上部形成張拉應(yīng)力，并產(chǎn)生貫通的滑動面。

2）邊坡整體失穩(wěn)階段：形成深層滑面及邊坡整體滑移失穩(wěn)形成滑坡都在這一階段。邊坡變形在受到加固處治措施制約后，會向深部和后緣發(fā)展，并受到邊坡地貌形態(tài)、物質(zhì)構(gòu)成和降雨條件的影響，從而形成新的滑面是因?yàn)槌黾庸檀胧┳饔弥饣虮∪醐h(huán)節(jié)。根據(jù)相關(guān)監(jiān)測結(jié)果表明可知，圓弧狀是邊坡破壞了潛在滑面所呈現(xiàn)的特點(diǎn)，會導(dǎo)致滑坡體深部形成深層貫通的滑面，并伴有形成滑面的趨勢帶且會隨變形繼續(xù)增加。

3 滑坡治理

3.1 滑面參數(shù)選取

在選取滑面參數(shù)時，必須充分考慮抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)指標(biāo)（見表1）、力學(xué)指標(biāo)反算（見表2）和已有工程經(jīng)驗(yàn)取值確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。值得注意的是，各個滑面的參數(shù)因?yàn)槿L(fēng)化巖層的力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)于殘積層而存在差異[2]?；?、滑面3 處的巖層特性具有相似性，均為高強(qiáng)的全風(fēng)化頁巖，受富水構(gòu)造帶的影響，滑面強(qiáng)度有大幅度降低?；? 穿越了殘積層和全風(fēng)化層，滑面的強(qiáng)度并沒有因?yàn)楦凰畼?gòu)造帶而降低。

表1 研究區(qū)全風(fēng)化巖力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)

表2 K8+320 主斷面的滑面力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)反算

一般來說，滑面參數(shù)的選取主要與巖層的差異以及富水構(gòu)造帶有關(guān)?；?、滑面2 均為整體滑動階段，各自在飽和狀態(tài)下的K（安全系數(shù)）值分別為0.93、0.95，天然狀態(tài)下的K 值則分別為1、1.02；滑面3 狀態(tài)發(fā)生變化，即處于擠壓變形階段。此時，飽和狀態(tài)、天然狀態(tài)2 種條件下所對應(yīng)的K 值分別為1.04 和1.1。

經(jīng)滑坡體反壓后展開監(jiān)測，可以方便孔深位移值的確定，從中不難發(fā)現(xiàn)：在滑面深度逐步加大的條件下，其變形程度有降低的變化趨勢；同時，其安全系數(shù)雖然有所增加，但幅度較小。因此，為保證滑面內(nèi)摩擦角取值的可靠性，應(yīng)兼顧工程經(jīng)驗(yàn)取值、滑坡體重度及滑面黏聚力[3]。

3.2 滑坡治理措施

滑坡變形范圍、深度和變形模式隨暴露時間、降雨情況、施工支護(hù)過程呈動態(tài)發(fā)展。針對此，采用以深部變形為主并兼顧淺層和深層潛在滑動的治理方案，能夠有效解決當(dāng)前滑坡存在的雙重問題（如淺部巖土體變形滑移和深部整體滑移等）；同時，由于局部滑塌往往會與巖土體滑移現(xiàn)象有關(guān)，因此使用這一方案，可以避免位于滑坡表層的巖土體因缺乏穩(wěn)定性而誘發(fā)該現(xiàn)象。

在實(shí)際施工過程中，變形范圍和變形規(guī)模會因山體滑坡清理方案而導(dǎo)致進(jìn)一步擴(kuò)展，這是由于滑坡體會存在向后緣發(fā)展的特點(diǎn)，所以，常規(guī)的措施包括擋墻和錨固所取得的效果不太理想。

綜上，加固措施可以設(shè)置抗滑樁作為主體支擋結(jié)構(gòu)。根據(jù)勘察實(shí)際場地表明，支擋措施對滑坡體的淺層變形具有制約效果。結(jié)合滑坡體中下部的深層排水，在強(qiáng)化坡面錨固措施的基礎(chǔ)上用坡面綠化防護(hù)滑坡坡面，可以較好地處理土體溜滑以及滑塌等異常狀況。

4 結(jié)語

以某高速公路高邊坡滑坡處治為背景，探討高邊坡滑坡的發(fā)生機(jī)制和處治措施。通過對合理化防治措施的實(shí)際應(yīng)用，本工程的高邊坡在經(jīng)過一系列治理之后并沒有產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象，施工中也未曾因滑坡出現(xiàn)事故，非常好地保證了相關(guān)公路的實(shí)際施工以及日常使用安全，為相似工程項(xiàng)目提供了參考。