高邊坡牽引式滑移加固治理對策

張孝武

（中鐵十七局集團第五工程有限公司，山西 太原 030032）

滑坡是山區(qū)工程建設的主要病害之一。由于山坡或洞庫（隧道）邊坡發(fā)生滑坡，常使工程施工中斷，影響工程的正常進行，本文針對某廠洞庫（隧道）洞口邊坡滑坡的治理過程中總結出來的一些方法和體會，進行簡單介紹。

1 工程概況

1.1 概述

侯馬市某廠102號洞庫工程位于侯馬市南部，紫金山北部山區(qū)V字形深溝內(nèi)，山勢陡峻，溝谷狹窄，山體匯水面積大，V字形溝走向基本南北向，相對高差超過100 m，溝東、西、南三側(cè)為高山，V字形溝一直向北延展至開闊地。該洞庫位于V字形溝的東山內(nèi)，洞庫位置平面示意圖如圖1，洞庫總長311.3 m，設計為U形洞庫，兩洞口距離47.54 m，洞身采用復合式襯砌。洞庫邊仰坡設計為六級邊坡，邊坡坡率1∶0.75，一級邊坡16 m，二級至六級邊坡每級邊坡坡高8 m，最高達60.5 m，全坡面采用錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土支護，錨桿為Φ25的直螺紋鋼筋，長度6 m，間距2 m呈梅花狀布置，平臺設置小型水溝，坡口線外設置天溝。

圖1 洞庫位置平面示意圖

1.2 邊坡變形情況

102號洞庫洞口邊坡于2019年8月4日開挖，10月20日2號引洞具備進洞條件，11月24日開始開挖1號引洞洞口處山體，12月1日發(fā)現(xiàn)在距離1號引洞洞口北側(cè)12 m處的坡面上出現(xiàn)一道豎向裂縫，裂縫寬僅為2 mm，12月2日已發(fā)展至10 mm左右，2號引洞洞口段拱頂下沉變形，右側(cè)邊側(cè)開裂8 mm左右，且持續(xù)增加，洞頂邊仰坡三級平臺觀測數(shù)據(jù)顯示邊坡開裂下沉變形，邊坡多處出現(xiàn)開裂，邊坡變形出現(xiàn)險情導致洞庫停止施工。

2 邊坡滑移特征

第一階段施工開挖劇烈變形階段：邊坡及洞庫開挖，坡體前緣抗滑段挖除及大面積臨空后，斷層張開，地表水基巖裂隙水向斷層破碎帶匯集并向臨空面排泄，坡體應力釋放進行重新分布，高邊坡開裂，2號引洞洞口24 m范圍開裂，大量滲水，該階段屬于高邊坡劇烈變形階段。

第二階段緩慢變形階段：隨著坡體應力逐漸釋放，高邊坡在斷層破碎帶、地下水及順傾節(jié)理等綜合不利因素綜合作用下，處于緩慢變形過程，變形量較第一階段有所減緩，但整體變形依然在增大，高邊坡的穩(wěn)定性在逐步降低，如不及時治理隨著時間的推移產(chǎn)生大規(guī)模的崩塌滑移，造成嚴重后果。

3 地質(zhì)勘察情況

邊坡開裂后，委托山西省第二勘察設計院對該邊坡進行勘察，具體如下。

3.1 地質(zhì)概況

項目區(qū)位于侯馬市南部，紫金山北部山區(qū)。工程范圍內(nèi)出露的地層巖性主要為太古界涑水雜巖，巖性主要為角閃斜長片麻巖、二長片麻巖，其中角閃斜長片麻巖屬表殼組合，二長片麻巖為變質(zhì)深成巖。

3.2 地質(zhì)構造

102號洞庫工程范圍內(nèi)發(fā)育兩條斷層，編號分別為F1、F2。F1和F2斷層間存在一條厚度4～7 m的破碎帶，破碎帶破碎程度較高，多為塊狀、碎塊狀，巖石中可見高嶺土、泥質(zhì)，出露面多見巖石掉塊。F1和F2分別為破碎帶的西面和東面邊界。

3.3 地下水

該處地下水主要為裂隙水，主要來自大氣降水。裂隙水經(jīng)巖石節(jié)理等微觀構造下滲，在洞庫以南形成地表徑流，而該條溪水在距洞庫約50 m處全部下滲后，在斷裂形成的破碎帶中形成地下徑流。F1、F2斷層及由此形成的破碎帶為工作區(qū)主要的導水構造。通過對洞庫及周邊調(diào)查與鉆探揭露，主洞滲水點有13個，分布范圍為主洞15～27 m處。其中4個持續(xù)滴水，其余9個雨天后滴水。通過調(diào)查踏勘可知引洞開挖前，主洞前20 m滴水量較大，部分滲水點滴水成線，而引洞開挖后，主洞滴水量明顯減少。

4 邊坡滑移原因分析

綜合分析高邊坡產(chǎn)生變形的主要因素有以下幾點。

4.1 斷層構造

高邊坡區(qū)內(nèi)發(fā)育的F1、F2斷層破碎帶與坡面斜交，受斷層構造影響，該高邊坡范圍內(nèi)巖體風化程度高，層理不明顯，節(jié)理裂隙發(fā)育，反傾的巖層被順傾節(jié)理切割呈塊狀，形成以崩塌滑移為主變形破壞，見圖2。

圖2 F1、F2斷層破碎帶示意圖

該斷層為張性斷層，坡體開挖形成高邊坡，自然應力釋放卸荷斷層張開，形成自然過水帶，坡面匯水及基巖裂隙均向破碎帶匯集，造成2號引洞洞口24 m范圍臨空面大量滲水，雨后更為明顯，造成該高邊坡穩(wěn)定性降低。

4.2 坡腳開挖

高邊坡區(qū)內(nèi)為V字形深切溝，受地形限制施工挖除了坡腳近6 m的巖體，坡腳抗滑段挖除及設計坡率較陡形成60 m高邊坡，造成高邊坡穩(wěn)定性降低，形成牽引式滑移。

4.3 大氣降雨

高邊坡區(qū)內(nèi)年降雨量豐富，高邊坡后部匯水面積大，暴雨期間降雨量較大，隨著地表水的下滲，軟化斷層破碎帶，增加坡體重量，加速高邊坡變形，進一步降低高邊坡穩(wěn)定性。

5 邊坡加固治理方案比選[1]

為了保證該高邊坡的穩(wěn)定及洞庫施工安全，根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料及現(xiàn)場實際情況，結合多年施工經(jīng)驗，提出3個邊坡加固方案，具體如下。

5.1 削方減載

在滑坡體后部挖除部分滑體，以減小滑坡的下滑力。對該邊坡三級平臺至六級坡頂部分按1∶1.5坡比進行卸載，需挖除土石方約14萬m3。

5.2 抗滑樁

在邊坡坡腳設置鋼筋混凝土抗滑樁，上端支擋抗滑體，下端嵌入穩(wěn)定地層，以抵抗滑坡的下滑力。擬采用2.5 m×2.0 m，樁長25 m的C35鋼筋混凝土懸臂抗滑樁，間距6.0 m，樁間設置擋土板。

5.3 預應力錨索

由外錨頭、自由段、錨固段組成的支護結構，通過施加張拉力以加固滑坡巖土體。該邊坡面積3 600 m2，預應力錨索長度為25 m，單束錨索設計拉力宜為500 kN，錨索間距3.0～2.0 m。

針對上述擬選方案，從費用、工期、安全等方面進行比選，具體情況見表1。

表1 102號邊坡治理方案比選表

該高邊坡目前已經(jīng)刷坡成型，坡面高60 m，斷層破碎帶的坡面出露，如果采用刷方則該段邊坡更高，頂部的平臺、水溝會被破壞，高邊坡的整體排水系統(tǒng)將被破壞，對今后的邊坡穩(wěn)定不利。采用抗滑樁則受場地建筑限界影響，無法實施，經(jīng)比選，結合邊坡地質(zhì)、地層情況，決定采用預應力錨索對該邊坡進行加固，該方案具有簡化其支擋的結構、重量輕、所涉及的工程數(shù)量少、施工安全風險小等優(yōu)點。

6 邊坡治理措施

6.1 預應力錨索框架[2]

為分擔下滑力，于二級～六級邊坡坡面分別設置2排～3排預應力錨索進行加固治理，其中2-2～5-5斷面每級坡面采用3排I型框架錨索，錨索長度為25 m，錨固段長均為8 m，錨索間距3.0～2.0 m。

6-6斷面～7-7斷面每級坡面采用2排Ⅱ型框架錨索，錨索長度為25 m，錨固段長均為8 m，錨索間距3.0～2.0 m，錨索端部設鋼筋混凝土框架，每片框架由2根豎梁和2根橫梁組成，框架梁截面尺寸為0.6 m×0.5 m，采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

框架位于既有掛網(wǎng)噴混凝土防護區(qū)域時，框架梁直接緊貼在現(xiàn)狀掛網(wǎng)噴混凝土的坡面施工，不得破壞擾動既有掛網(wǎng)噴混凝土工程，框架位于無掛網(wǎng)噴混凝土的坡面時，框架梁應嵌入坡面不得小于20 cm。

6.2 預應力錨索墩+掛網(wǎng)噴射混凝土防護

為分擔下滑力，同時鑒于一級坡面凹凸不平，因此一級坡面采用4排預應力錨索進行加固治理，錨索長度為25 m，錨固段長為8 m，錨索端部設鋼筋混凝土錨墩，尺寸為1.2 m×1.2 m×0.6 m，錨墩嵌入坡面20 cm，采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

為防止一級坡面雨水沖刷及表層風化剝蝕，一級坡面掛網(wǎng)噴附植草綠化。

6.3 框架錨桿

為加強洞庫頂部坡腳抗剪切破壞，1號引洞、2號引洞頂部二級坡面采用4排框架錨桿進行加固治理，錨桿長為8 m、9 m，錨孔直徑110 mm，水平間距3.0 m，垂直距離2.0 m；錨桿端部設置框架，框架梁截面尺寸為0.3 m×0.3 m。

6.4 Φ110仰斜排水孔

為截排斷層破碎帶內(nèi)地下水，于一級坡腳（垂直地面1.5～2.0 m位置）、一級坡頂附近（距離一級平臺垂直4.0 m位置）、三級坡腳（距離二級平臺垂直距離1.0 m位置）分別設置一排Φ110仰斜排水孔。

6.5 C20混凝土擋水捻

為截排三級坡腳仰斜排水孔排出的地下水，二級平臺增設擋水捻，為完善整體排水系統(tǒng)，修復二級、四級平臺排水溝，使得平臺排水進入平臺擋水捻或水溝，擋水捻尺寸為0.4 m×0.4 m梯形，厚30 cm，采用C20混凝土現(xiàn)澆。邊坡坡口線外已設置截水溝,局部出現(xiàn)破壞或流水不暢時及時修復。

7 邊坡變形監(jiān)測及治理效果

鑒于該邊坡高度高，且地形、地質(zhì)復雜，為確保順利施工及今后洞庫安全運營，依據(jù)工程地質(zhì)勘察資料及現(xiàn)場實際情況，對該邊坡進行變形監(jiān)測。

7.1 既有現(xiàn)場監(jiān)測

現(xiàn)場已經(jīng)布設了地表位移監(jiān)測點和裂縫監(jiān)測點繼續(xù)監(jiān)測，直至施工結束，為防止施工及隧道爆破對高邊坡造成不利影響，嚴格按照監(jiān)測規(guī)范規(guī)程要求，施工期間、集中降雨期間（7月—9月邊坡穩(wěn)定最低時間段）加強監(jiān)測頻次，出現(xiàn)險情及時預警，指導現(xiàn)場施工，做到安全施工，保證施工現(xiàn)場安全可控。

7.2 新增設工程監(jiān)測

工程竣工后，在錨索框架的頂部設置監(jiān)測點，依據(jù)相關規(guī)范要求共在垂直坡面設置4條監(jiān)測斷面，斷面之間間距20 m，每條斷面設置6個監(jiān)測點，共設置24個監(jiān)測點，監(jiān)測時間不宜少于2年，監(jiān)測頻次1次/月，如果邊坡出現(xiàn)特殊情況可調(diào)整加強監(jiān)測頻次，施工期間、集中降雨期間應調(diào)整監(jiān)測頻次為1次/d。

7.3 邊坡治理效果

依據(jù)山西省地球物理化學勘察院對該工程的工程監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)及累計位移曲線圖分析，截止到目前，以第一次監(jiān)測數(shù)據(jù)為基準值進行比較，JC1、JC3、JC4、JC5、JC8、JC16號6個監(jiān)測點累計水平位移8.00～9.00 mm，水平位移較大的JC10號監(jiān)測點累計位移1.2～1.3 cm，與JC10號同剖面線的JC6號累計位移達到1.2 cm，各監(jiān)測點累計位移較施工初期水平位移累計增加2.00～4.00 mm。

分析對比該階段及以往監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)過邊坡治理，該邊坡整體上監(jiān)測數(shù)據(jù)平穩(wěn)，邊坡呈穩(wěn)定狀態(tài)，但仍需進一步觀測，為洞內(nèi)開挖施工提供數(shù)據(jù)支撐。

8 結語

滑坡對建設工程危害嚴重，需徹底治理。對性質(zhì)明確的滑坡，要一次根治，不留隱患，并建立必要的監(jiān)測系統(tǒng)，掌握滑坡的變化規(guī)律后，再進行永久治理，最終達到根治的目的。本文通過對以往施工經(jīng)驗的總結和現(xiàn)場實際施工情況，結合地質(zhì)勘察資料及第三方監(jiān)測信息，對滑坡的成因進行了分析，采用動態(tài)設計原則，并針對原因提出了有效的治理加固方法，對同類施工具有一定的指導意義。