云平高速公路HK 改路滑坡變形機理分析及治理措施

■林錦武

（漳州通廣云平高速公路有限公司，漳州 363305）

1 引言

山區(qū)高速公路建設過程中不可避免會遇到很多高陡邊坡，其由于地形、地貌、地質情況較為復雜，常出現(xiàn)邊坡滑塌的問題，其中覆蓋土層深厚的滑坡是最為常見的病害類型。 該類型滑坡若不及時進行治理，在連續(xù)強降雨等不利工況下極易導致滑動面深切改造，引發(fā)更大規(guī)模的滑坡。 因此，文章以漳州云霄至平和高速公路（以下簡稱“云平高速公路”）坂仔互通D 匝道HK 改路滑坡為例，在充分分析滑坡的病害特征、成因、要素等機理的基礎上，提出相應的治理措施，旨在為今后類似的工程提供參考與借鑒。

2 滑坡概況

云平高速公路坂仔互通D 匝道邊坡原設計為三階，防護型式均為拱型骨架噴草（植灌）防護，D匝道邊坡坡頂為一地方改路 （以下簡稱 “HK 改路”）。 2019 年3 月坂仔互通D 匝道邊坡施工完成后， 對HK 改路進行開挖施工；2019 年4 月初HK改路右側邊坡山體發(fā)生大面積滑塌；2019 年4 月中旬受連續(xù)降雨影響，滑坡體持續(xù)變形滑動，后緣裂縫不斷加大。 滑坡體范圍內存在眾多不均勻無規(guī)則裂縫， 裂縫寬約20～50 cm， 滑坡后緣下錯為80～150 cm，裂縫最高點至云平高速公路D 匝道路面中線水平距離約110 m，高差約60 m，距滑坡坡頂邊界約100 m 處有一高壓鐵塔， 滑坡現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 滑坡現(xiàn)場

2.1 滑坡工程地質和水文條件

依據 《公路工程地質勘察規(guī)范 （JTG C20-2011）》[1]對滑坡現(xiàn)場的工程地質和水文條件進行勘測。

2.1.1 地形地貌

場區(qū)地形地貌為剝蝕丘陵區(qū)，滑坡區(qū)內峰頂標高約161 m， 坡體橫向坡面凹凸起伏， 順坡地形稍陡，自然坡度約30°～45°，滑坡區(qū)位于蜜柚種植區(qū)，植被較發(fā)育。

2.1.2 地層巖性

滑坡區(qū)地層較簡單， 上覆土層由粘質粉土、殘積土構成，下伏基巖為侏羅系砂巖。 受特定氣候、地理地質環(huán)境因素影響，滑坡區(qū)風化巖、殘坡積土分布厚度大；坡積土及全風化層均呈土狀，其孔隙比較大， 巖土主要礦物成分中富含的高嶺石吸水性強， 致使其具有遇水易軟化崩解的工程地質特性；主要地質情況自上而下為： 粘質粉土， 層厚2.7～4.5 m，可塑；殘積土，層厚3.1～5.3 m，硬塑；全風化砂巖，層厚3.7～7.4 m，極軟巖，遇水崩解，軟化；（砂狀）強風化砂巖，層厚7.9～29.0 m，基本風化成砂土狀，極軟巖，遇水崩解，軟化；（碎塊狀）強風化砂巖，層厚0.5～15.4 m，泥質膠結，巖質較軟，巖芯較破碎，多呈塊狀；中風化砂巖，層厚0.5～6.5 m，泥砂質膠結，巖體質量等級處于較破碎～較完整，巖芯多呈短柱狀，少量碎塊狀，屬較軟巖[2]。

2.1.3 地質構造

本地區(qū)總體上新構造運動形成的形變極為微小， 互通區(qū)沿線表層分布著較厚的第四系地層，未見活動性構造跡象，未見斷裂構造發(fā)育；邊坡坡向為70°， 坡角50°（坡比1∶1.15）， 巖層產狀為300°∠20°，節(jié)理、裂隙產狀與路線走向大角度相交。

2.1.4 水文地質

該滑坡坡面水主要由地表水和地下水組成。 常年性地表流水較少；地下水下伏基巖裂隙，通過大氣降水垂直入滲、 沿裂隙以脈狀滲流形式呈點、線狀向溝谷谷底等地形較低處側向排泄，受裂隙發(fā)育程度、充填物等因素制約，該含水層貯水空間有限，分布不均，貯水量小。

2.2 滑坡病害特征

根據地質勘察資料和現(xiàn)場的變形特征，滑坡后緣下錯達1.5 m， 滑坡周界已出現(xiàn)羽狀裂縫及拉張裂縫，滑體前部前緣擠壓變形出現(xiàn)鼓脹裂縫，HK 改路邊坡坡腳可見剪出口。 滑坡兩側周界裂縫發(fā)展較明顯，其中大里程方向（圖2 右側界）裂縫基本貫通，裂縫呈下錯狀；小里程方向（圖2 左側界）裂縫斷續(xù)，裂縫呈張開狀。

圖2 滑坡病害特征分布

3 滑坡成因與要素分析

3.1 滑坡變形原因

滑坡的發(fā)生有其內在因素也有外在因素。 影響邊坡穩(wěn)定的內在因素有地質構成、巖土性質、水文地質條件等，而外在因素包括巖石風化、水、人類活動、地震等，滑坡的發(fā)生、發(fā)展是由各種內、外因素相互作用促成的，各種作用錯綜復雜。 從本滑坡的影響因素角度對其成因機理進行分析，具體如下：

（1）從物質結構上看，根據現(xiàn)場鉆探及施工開挖揭露結果顯示，坡積層結構較松散，穩(wěn)定性較差，分布于斜坡地帶，受外界不利因素作用易導致變形失穩(wěn)。 其下分布有侏羅系梨山組全～中風化砂巖，巖層傾向與路基開挖形成的坡面相近，不利于坡體穩(wěn)定，且全風化層厚度大，節(jié)理裂隙帶極其發(fā)育，遇水軟化，巖體力學指標極低。 裂隙帶連接貫通易構成斜坡滑動帶，在路基處形成剪出口，表明較弱的坡體地質條件是形成滑坡的內在因素。

（2）從坡體水文地質條件分析，原始坡面上陡中緩下部隆起的形態(tài)有利于坡面地表水的匯集。 山體為農業(yè)種植用地，為柚子林梯田。 在大氣降雨和農業(yè)灌溉作用下，地表水不易及時排出，且持續(xù)下滲進入滑坡體內。 該坡體覆蓋層含礫，滲透性總體較好，有利于坡面地表水下滲，下伏全～強風化砂巖節(jié)理裂隙極發(fā)育，透水性好，滑坡底全風化砂巖富集帶易飽水軟化，導致其強度降低，加速了滑坡的形成與發(fā)展。 根據勘察期間的觀察顯示，坡體降雨期間有明顯的變形加劇趨勢，從實踐上證明了降雨是坡體變形滑動的誘發(fā)因素之一。

（3）從坡體變形活動歷史上看，邊坡經漫長的地質改造，自然狀態(tài)下基本穩(wěn)定，詳勘期間未發(fā)現(xiàn)原始坡面有明顯的變形跡象。 而HK 改路工程施工完成后，當?shù)厝罕娫谄麦w地帶施工開挖改路機耕便道，使坡腳地帶形成連續(xù)貫通的臨空面，臨空面巖土體卸荷松弛并牽引上方坡體陸續(xù)出現(xiàn)了規(guī)模不等的變形破壞現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為地表裂縫、邊坡坡面開裂破壞。 由此可見，人類活動是邊坡變形破壞的重要因素。

3.2 滑坡要素分析

根據現(xiàn)場調查， 場區(qū)內滑坡橫向跨度約80 m，主軸方向長度約75 m。 滑坡處于坂仔互通D 匝道上方，HK 改路右側路塹處， 呈扇形， 體積約55.1×103m3，總體上本段自然坡體中上部變形較大，下部（HK 改路上部的第1 級、第2 級坡體）受上部滑體推力作用，而發(fā)生擠壓變形，為中型牽引式堆積層滑坡。

為進一步探明滑坡變形趨勢及滑動面位置，在滑坡體及D 匝道路塹邊坡上共布置8 個鉆孔 （圖3）， 并利用ZK1、ZK2、ZK3 地質鉆孔進行深孔位移監(jiān)測。 根據鉆孔及監(jiān)測結果表明，既有滑動面位于全風化砂巖內，滑帶擦痕明顯，滑體平均深度約為10 m。 滑坡側界羽狀裂縫以及張拉裂縫，坡體前緣出現(xiàn)鼓脹裂縫，通過監(jiān)測D 匝道三級坡頂深層測斜孔，D 匝道邊坡未變形，唯一剪出口位于HK 改路路塹邊坡坡腳，滑坡要素基本明確。

圖3 鉆孔布置平面示意圖

4 滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡體主要由可塑～硬塑粉質粘土 （局部含礫）、全風化砂巖構成，由鉆孔采取原狀或擾動土樣進行室內試驗獲取滑坡體巖土層有關物理力學參數(shù)指標，如表1 所示。

表1 巖土體力學參數(shù)指標

4.1 既有滑動面滑坡穩(wěn)定性計算

滑坡穩(wěn)定性采用不平衡推力傳遞系數(shù)法對既有滑動面進行穩(wěn)定性分析（圖4），得出工況一（天然狀態(tài)）下穩(wěn)定安全系數(shù)F=1.044，工況二（暴雨或連續(xù)強降雨狀態(tài)）[3]下穩(wěn)定安全系數(shù)F=0.966，說明天然狀態(tài)下該邊坡處于欠穩(wěn)定臨界狀態(tài)，暴雨或連續(xù)強降雨狀態(tài)下邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)， 與滑坡發(fā)生情況一致。

圖4 既有滑動面分塊示意圖

4.2 潛在滑動面滑坡穩(wěn)定性計算

由于滑坡滑帶具有復雜性，有可能發(fā)育多層非連續(xù)滑面，為確?；轮卫淼目煽啃?、徹底性，設計階段對潛在不穩(wěn)定滑面進行了搜索， 以選擇最不利條件作為治理設防依據。 通過對潛在不穩(wěn)定滑面進行搜索發(fā)現(xiàn)，選取了4 個潛在滑動面（表2）進行穩(wěn)定性分析， 既有滑面分塊和潛在不利滑面分布如圖5所示。

表2 滑動面類型

圖5 既有滑面分塊和潛在不利滑動面分布示意圖

根據表3 分析結果顯示，潛在滑面1、2 滿足規(guī)范的安全系數(shù)；潛在滑面3 處于不穩(wěn)定狀態(tài)；潛在滑面4 在工況二條件下略低于規(guī)范的安全系數(shù)1.2。 潛在滑面3 滑面距離既有滑面較近（圖5），并且處于風化界面處， 雖然現(xiàn)在未發(fā)生明顯滑動，但是不排除治理后滑面下潛改造。 通過計算可知，潛在滑面3 在工況二條件下設樁處的剩余下滑力為1654.5 kN/m，傾角10°。 潛在滑面4 滑面距離既有滑面較遠（圖5），雖然工況二條件下低于規(guī)范的安全系數(shù)1.2， 但從監(jiān)測數(shù)據上未見滑面4 有變形跡象，且通過裂縫封閉、截排水等措施后坡體較難達到計算的飽水條件，綜合考慮安全、造價、工期等因素，對該潛在滑面4 先予以深孔位移監(jiān)測。

表3 潛在滑面與既有滑面穩(wěn)定性分析

5 滑坡治理措施

5.1 應急處置措施

鑒于目前滑坡還處于蠕動變形階段， 恰逢雨季，降雨量大，為防止雨水下滲導致滑坡裂縫往后牽引，引發(fā)更大規(guī)?；拢皶r制定了如下應急措施：（1）HK 改路邊坡坡腳反壓， 同時停止對HK 改路路塹邊坡開挖；反壓高度不小于4 m，主滑段高度適當增加；底部寬度不小于4 m，結合改路寬度情況酌情調整，為保障機耕道改路的通行，反壓體外側采用袋裝反壓。 （2）對坡體后山上的地表裂縫采用夯填土，并設置防滲土工膜后，用混凝土封閉表面；坡面用彩條布覆蓋，以防止雨水下滲。 （3）加強滑坡區(qū)內地表位移、坡面裂縫觀測及深孔位移監(jiān)測并予以及時反饋，做好應急預案[4]。

5.2 支擋錨固工程措施

HK 改路邊坡第一階平臺位置布置16 根抗滑樁，樁截面尺寸為2 m×3 m，樁間距為5 m，樁長在15～23 m （其中Z1、Z16 樁長15 m，Z2、Z15 樁長19 m，Z3～Z14 樁長23 m）。Z5～Z12 樁頂高出一級坡平臺2 m，以作為抵抗滑體樁頂越頂?shù)陌踩珒洌瑯堕g設置C20 護面墻支擋[5]。

抗滑樁樁頂設置2 孔6 束預應力錨索， 孔徑Φ150 mm，上排錨索長48 m，下排錨索長43 m，單孔設計拉力500 kN，錨固段進入（碎塊狀）強風化砂巖不小于12 m。滑坡治理平面、立面、典型斷面設計如圖6～8 所示。

圖6 滑坡治理平面設計圖

圖7 滑坡治理立面設計圖

圖8 滑坡治理典型斷面設計圖

5.3 截排水工程措施

為減少坡面雨水下滲對滑體造成的危害，滑坡周界設置了樹枝狀截水溝，滑坡體設置平孔排水及時排出滑動面處水體，并匯入路基邊溝，以減少雨水下滲軟化坡體，確保滑體的穩(wěn)定。

5.4 滑坡監(jiān)測措施

利用既有的ZK1、ZK2 和ZK3 持續(xù)對該滑坡進行深層測斜監(jiān)測，施工期應加密觀測，特別是雨季期間要時刻關注邊坡滑動情況， 加強地表位移觀測，注意施工安全，同時還需密切關注以下2 個問題：（1）抗滑樁越頂破壞：計算結果顯示潛在滑面1、2 可滿足工況二的安全儲備， 但鑒于地質條件的復雜性，在樁頂抬升2 m 的基礎上，需持續(xù)觀測深層測斜孔。 （2）坡體深層滑動：潛在滑面4 目前仍較穩(wěn)定，但仍需通過深層測斜孔和坡面位移觀測點持續(xù)監(jiān)測D 匝道路塹穩(wěn)定情況。

5.5 施工安全措施

施工單位應做詳細、 嚴密的施工組織設計，做好安全應急措施，嚴格按照相關規(guī)范、規(guī)程，確保安全文明施工。 開挖過程必須采取必要的安全措施，樁坑開孔后須在樁坑鎖口附近設置防護欄以防止人員墜落、高空落石等安全隱患發(fā)生，同時樁坑棄渣必須遠離鎖口，坑內必須采取措施保證照明和通風，并及時抽排坑內積水。 以監(jiān)測指導施工，建立安全巡視制度，并及時向有關單位匯報，重點加強抗滑樁護壁變形觀測，做好臨時支護，建立臨時應急措施及預防護加固方案，必要時還應建立應急搶險小組，確保施工安全。

6 結語

滑坡的成因復雜，影響因素多，相對應的處置措施宜因地制宜。 針對漳州云平高速公路坂仔互通D 匝道HK 改路山體滑坡， 業(yè)主單位第一時間立即召集各參建單位統(tǒng)一部署，通過對滑坡病害特征詳細調查，充分分析了滑坡要素，并結合地質勘察報告、監(jiān)測簡報，推測滑動面的位置，并經過穩(wěn)定性計算分析給出了相應的處置方案。 在滑坡整治過程中， 能做到密切結合監(jiān)測數(shù)據實現(xiàn)信息化施工，在經歷多次連續(xù)強降雨時參建各方能協(xié)力合作避免滑坡病害的擴散，最終監(jiān)測數(shù)據表明滑坡治理措施是成功有效的。