公路巖土滑坡形成機理及治理策略研究
——以某巖溶區(qū)公路為例

劉明發(fā)

（貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司，貴州貴陽 550000）

近年來，我國加大了公路建設(shè)投資，擴大了公路覆蓋面，帶動了多個地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展[1]。由于公路建設(shè)巖土環(huán)境較為復(fù)雜，部分巖區(qū)受天氣等因素影響，容易引發(fā)滑坡災(zāi)害，對公路安全運營造成了較大威脅。為了提高公路運營安全性，我國開始嘗試探究公路巖土滑坡形成的主要原因，希望能夠找到有效治理方案[2]。從當(dāng)前的研究成果來看，國內(nèi)對于邊坡滑動機理尚未給出正確的理解，導(dǎo)致滑坡治理方向出現(xiàn)偏差[3-4]。為了彌補以往研究的不足，本文以某巖溶區(qū)公路為例，加深探究公路巖土滑坡的形成機理，同時對滑坡的治理策略展開研究。

1 某巖溶區(qū)公路地質(zhì)情況

1.1 地形地貌

公路所處地區(qū)地貌為巖溶峰叢地形，邊坡巖體破碎情況較為嚴(yán)重，勘查到該地區(qū)存在巖溶。半山腰至山底，均存在坡積，部分區(qū)域存在殘積碎石土，或者黏土，這些土質(zhì)主要由灰?guī)r風(fēng)化形成。該公路中存在綜合性滑坡，由土體和巖體組成。位于公路兩側(cè)的山頂標(biāo)高范圍368m～370m，位于低洼處的標(biāo)高為188m，山坡坡度范圍260～590，坡度差較大。如圖1 所示為滑坡地形圖。

圖1 滑坡地形圖

1.2 滑坡底層巖性

按照公路地質(zhì)狀況不同，將滑坡拆分為兩部分。

I 區(qū)：公路K306+340～+500 段，引發(fā)滑坡的主要原因是土質(zhì)。位于淺層處的土質(zhì)為碎石質(zhì)黏性土，該類型土的厚度范圍0.7m～6m，具有較強的可塑性，形狀為棱角狀，以灰?guī)r為主。位于中下層的土質(zhì)為全強風(fēng)化破碎灰?guī)r層，部分區(qū)域存在碎石結(jié)構(gòu)，大部分土層中摻雜著黏性土，該層厚度范圍6m～15m，不需要經(jīng)過其他處理，利用挖掘機開挖即可。位于底層的土質(zhì)為風(fēng)化狀灰?guī)r，蓋層厚度位于薄層和中層之間。

II 區(qū)：公路K306+500～+565 段，引發(fā)滑坡的主要原因是巖質(zhì)。該區(qū)域巖土的表層覆蓋物較少，分布著較多裂縫，表面凹凸不平。表層以下均為灰?guī)r，該巖體的厚度位于薄層和中層之間。其中，位于淺層的灰?guī)r中摻雜著黏土和碎石，部分區(qū)域存在裂縫。由于相鄰巖石之間的黏結(jié)性比較薄弱，在挖掘之前，必須采取爆破處理。

1.3 水文狀況

該公路所處地區(qū)地下水在不同季節(jié)發(fā)育差別較為顯著，旱季期間，滑坡地下水未出現(xiàn)發(fā)育跡象，當(dāng)雨季到來時，地下水出現(xiàn)較為明顯的發(fā)育跡象。由于公路斜坡處匯水覆蓋面積較大，受降雨影響，地表形成的徑流較大[5]。從土層分布結(jié)構(gòu)來看，表層下方的黏土含量較大，不容易出現(xiàn)滲水情況，所以邊坡滯水的時間相對長一些。一般情況下，一次強降雨，需要十幾天的滲透揮發(fā)，邊坡水才會消散[6]。

1.4 滑坡情況

通過勘查可知，該公路所處地區(qū)路基的右側(cè)布設(shè)邊坡結(jié)構(gòu)，工程設(shè)計方案中，設(shè)置兩個級邊坡比。其中，第一級坡比為1:0.76，剩余級邊坡比為1:1。然而工程實施期間，受到強降雨影響，公路施工路段連續(xù)多日降雨，開挖形成的截水溝基坑位置形成了裂縫。其中，裂縫寬度為16cm。在接下來兩個月的施工中，再次出現(xiàn)多次降雨天氣，導(dǎo)致邊坡下滑嚴(yán)重，水平位移量最大值達到了3.2m，裂縫貫通了整個邊坡，形成的深度約為9.8m。由于邊坡下滑，產(chǎn)生了滑動力，在該力作用下，巖體結(jié)構(gòu)受到的影響較大，異常碎裂分布占比較大，巖土體發(fā)生松動。

經(jīng)過勘查可知，公路滑坡總長度約為223m，邊坡滑動軸線長度約為143m，滑坡高度最大值約為70.5m，滑坡覆蓋面積高達2.8×104m2。關(guān)于兩個滑坡區(qū)域厚度的勘測，I 區(qū)和II 區(qū)的厚度分別為15m、10m。

2 公路滑坡形成機理

公路右側(cè)發(fā)生邊坡滑動災(zāi)害后，為了深入挖掘滑坡形成機理，首先采取了卸載處理。在原有的基礎(chǔ)上，建設(shè)新的高邊坡，以該地區(qū)可能受到的影響因素作為建設(shè)條件，綜合分析后，擬定邊坡過度放緩處理方案[7]。其中，I 區(qū)放緩，按照1:1.5 分級方式采取放緩處理，設(shè)置平臺間隔為10m。II 區(qū)放緩，按照1:1.27 分級方式采取放緩處理，其角度控制，I 區(qū)相交角度控制在90°范圍內(nèi)，與路基呈斜交。另外，在I 區(qū)和II 區(qū)中間修建縱向排水溝，卸載原有三級平臺，此時測量邊坡高度約為70m，將平臺規(guī)格改為六級。在此基礎(chǔ)上，勘查巖土與地形、路塹開挖情況，從中挖掘公路滑坡形成因素。

2.1 公路滑坡形成因素

2.1.1 巖土與地形

I 區(qū)地質(zhì)勘探結(jié)果顯示，該區(qū)域分布的粉質(zhì)黏土比較多，并且夾帶部分碎石，此部分巖土占據(jù)土層的厚度比例較大，總體呈現(xiàn)為松散-稍密狀態(tài)，具有較強的滲透性，自身抗剪強度不是很高。一旦出現(xiàn)強降雨，便會受到較大影響，出現(xiàn)滑坡等問題[8]。另外，該區(qū)域自然坡處平衡能力較弱，一旦邊坡開挖，底部支撐作用便會逐漸下降。

II 區(qū)地質(zhì)勘探結(jié)果顯示，該地區(qū)強中風(fēng)華灰?guī)r比較多，大部分區(qū)域存在節(jié)理，與巖層產(chǎn)狀相似。通過采樣發(fā)現(xiàn)，巖土層為碎屑灰?guī)r和泥質(zhì)為主，兩部分組成的混合體，在抗剪方面較為薄弱，并且?guī)r土內(nèi)部發(fā)育這較多巖溶裂縫。當(dāng)雨水來臨之際，該結(jié)構(gòu)就成為了雨水滲透的主要通道，容易引起滑坡災(zāi)害。

2.1.2 路塹開挖

公路路塹開挖深度超出常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，大大降低了巖體邊坡穩(wěn)定性，坡基層上半部分與下半部分明顯不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致邊坡應(yīng)力不再保持平整狀態(tài)。應(yīng)力釋放后，開始產(chǎn)生坡體位移。該公路施工過程中，根據(jù)開挖施工需求，采用爆破的方式，打破原有的巖石體系，雖然滿足了公路修建要求，但是對周圍巖體的影響過大，部分灰?guī)r受震動影響產(chǎn)生位移。為了避免問題，工程實施期間開挖截水溝，具有一定排水作用，但是因未及時砌筑，降低了雨水排放能力。

2.1.3 降雨

降雨作為引發(fā)滑坡事故的誘因，對公路兩側(cè)滑坡的影響較大。從降雨資料來看，連續(xù)降雨和強降雨來臨時，邊坡碎石土、破碎的巖體穩(wěn)定性降低，沿著邊坡向下滑落，雖然公路兩側(cè)修建了排水溝，但是部分排水溝砌筑不及時，并且排水能力有限。巖體裂縫中的水壓隨著降雨的持續(xù)逐漸增加，減弱了巖體結(jié)構(gòu)的抗剪強度，因而出現(xiàn)了滑坡現(xiàn)象。

2.2 滑坡計算分析

綜合分析I 區(qū)和II 區(qū)的各項影響因素，嚴(yán)格按照國家公路滑坡參數(shù)計算標(biāo)準(zhǔn)，分別對降雨工況和天然工況下的滑坡斷面中剩余下滑力和安全系數(shù)進行計算。其中，單寬取值為1m，滑坡計算公式為A.0.2。本次計算以滑弧滑動和平面滑動區(qū)域為分析對象，每個區(qū)域斷面取點3 個，如表1 所示為滑坡斷面計算結(jié)果。從表1 中統(tǒng)計結(jié)果來看，與降雨工況相比，天然工況的滑坡斷面安全系數(shù)更高一些，此項指標(biāo)數(shù)值范圍1.09～1.21，而降雨工況下安全系數(shù)最大值僅有0.97。由此看來，降雨對滑坡的影響較大。另外，從兩個不同區(qū)域的滑坡情況來分析，降雨工況，滑弧滑動區(qū)域的安全系數(shù)范圍0.83～0.88，平面滑動區(qū)域的安全系數(shù)范圍0.77～0.97，由此看來，平面滑動區(qū)域在此工況下的安全系數(shù)分布跨度較大，部分區(qū)域的安全系數(shù)高一些，但是部分區(qū)域的安全系數(shù)低于滑弧滑動區(qū)域安全系數(shù)。從統(tǒng)計結(jié)果來看，滑弧滑動區(qū)域發(fā)生滑坡危險的覆蓋面積較大，需要給予高度警惕，平面滑動區(qū)域部分地區(qū)的滑坡問題需要加大重視。天然工況，滑弧滑動區(qū)域的安全系數(shù)范圍1.12～1.21，平面滑動區(qū)域的安全系數(shù)范圍1.09～1.15。由此看來，天然工況下，滑弧滑動區(qū)域安全系數(shù)偏高，巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高，此工況下需要加強對平面滑動區(qū)域滑坡問題的治理?？傮w分析，降雨工況是滑坡防治的重點。

表1 滑坡斷面計算結(jié)果

3 公路滑坡治理策略

3.1 滑坡水害治理

考慮到水是導(dǎo)致滑坡的主要原因，無論是滑弧滑動區(qū)域，還是平面滑動區(qū)域，在降雨工況下，受到的影響都很大。所以，做好排水工作非常重要，建議從地表和地下兩個部分出發(fā)，分別采取排水處理措施。

3.1.1 地表排水：將滑坡體截水溝作為重點修復(fù)對象，縮短工期，盡快完成坡面匯水截流，從而避免降雨對此部分工程的排水功能造成影響。針對邊坡，采取坡面排水處理，以此緩解雨水下滲影響。目前，應(yīng)用比較多的坡面排水處理方法有修建急流槽、平臺排水溝等。

3.1.2 地下排水：在坡體鋪設(shè)盲溝濾管，形成3 排水管道體系。其中，孔徑大小為110mm。當(dāng)降雨來臨時，雨水將深入坡體裂縫中，通過濾管排除，從而減小縫隙中的水壓，降低對滑坡巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

3.2 滑坡裂縫注漿

滑坡問題的產(chǎn)生主要一部分原因是巖土裂縫抗剪強度偏低，對于雨水的滲入抵抗能力薄弱，容易引發(fā)滑坡災(zāi)害。建議從巖土裂縫入手，采取注漿的方式，填充裂縫中的空隙，以此降低雨水滲入影響。目前，應(yīng)用比較多的注漿方式有兩種，分別是砂漿灌填、水泥漿澆筑，需要根據(jù)裂縫大小選擇相應(yīng)處理措施，前者適合細小的裂縫，后者適合粗裂縫。本文提出的公路工程巖土中同時分布著細小裂縫和粗裂縫，因而需要采取兩種注漿方式，按照施工操作標(biāo)準(zhǔn)，分別對每一條裂縫采取注漿處理。

3.3 防護體的構(gòu)建

考慮到滑坡問題的誘發(fā)因素較多，雖然滑弧滑動區(qū)域和平面滑動區(qū)域在兩種不同工況下的滑坡安全系數(shù)存在一定差異，但是相差數(shù)值不是很大。所以，對于兩種類型滑坡問題的防護工作，本文提出相同的治理方案。如圖2 所示為綜合治理方案圖。

圖2 公路滑坡治理方案

I 區(qū)治理：該區(qū)域為滑坡問題產(chǎn)生的源頭，采取“錨索地梁+抗滑樁”結(jié)構(gòu)布設(shè)防治體系。其中，抗滑樁的間距設(shè)置為4m，在巖層10m 處設(shè)定錨固段進入位置。另外，在地梁中間采取掛網(wǎng)處理，即在該區(qū)域綠化，以此提高巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

II 區(qū)治理：該區(qū)域采用與I 區(qū)同樣的方法布設(shè)抗滑樁，與I區(qū)不同的是，以單墩錨索代替錨索地梁，錨索布設(shè)間距的設(shè)置與I 區(qū)相同。為了提高巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，利用厚層基材錨桿對該區(qū)域加以綠化處理。

III 區(qū)治理：該區(qū)域為新臨空面，考慮到土層結(jié)構(gòu)關(guān)系，受雨水沖刷容易表明巖土容易滑動。為此，采用砂漿錨桿加以固定，并在其表面增加鋼筋網(wǎng)，采用掛網(wǎng)技術(shù)施工。為了繼續(xù)加強穩(wěn)定性，在其上方添加錨索加固。

IV 區(qū)治理：該區(qū)域以巖體崩落防治為主，在此區(qū)域內(nèi)布設(shè)防護網(wǎng)。

V 區(qū)治理：考慮到該區(qū)域下滑力不是很大，后緣地面坡度比較小，從造價控制角度出發(fā)，選取錨桿格梁作為區(qū)域滑坡防治材料，設(shè)定材料的長度范圍6.5m～7.0m。

VI 區(qū)治理：該區(qū)域的邊坡高度參數(shù)數(shù)值比較小，下滑力薄弱，后緣地面存在反坡，部分區(qū)域地面線比較平緩。為了降低滑坡發(fā)生可能性，在其底部修建擋土墻，高度約為1m，同時在其上方修建拱形架構(gòu)，采取綠化方式加強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3.4 施工效果分析

按照上述方案施工，并在該公路邊坡位置布設(shè)滑坡監(jiān)測網(wǎng)，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，判斷本文提出的滑坡問題治理方案是否可靠。監(jiān)測結(jié)果顯示，該公路工程經(jīng)過1 個雨季，受雨水沖擊后，巖土表面未出現(xiàn)新的裂縫，并且邊坡上半部分沒有出現(xiàn)破碎巖體。從整體來看，該公路的滑坡穩(wěn)定性有了明顯改善。綜合治理方案及其他措施的應(yīng)用，可以有效防治滑坡問題的產(chǎn)生，并且工程造價成本較低，可以作為公路建設(shè)參考依據(jù)。

4 結(jié)論

本文以某巖溶區(qū)公路為例，嘗試探究公路巖土滑坡形成機理，根據(jù)公路建設(shè)現(xiàn)場實際情況，給予滑坡防治策略。根據(jù)公路現(xiàn)場勘查結(jié)果分析，該公路滑坡產(chǎn)生的主要因素包括巖土與地形、路塹開挖、降雨三項。經(jīng)過計算分析，滑弧滑動和平面滑動區(qū)域在降雨工況下的安全系數(shù)更低一些。因此，本文針對降雨工況提出了滑坡治理策略，希望對公路建設(shè)滑坡問題的防治有所幫助。