龍巖靖永高速公路K3 滑坡成因分析及治理方案

■王珍華

（龍巖靖永高速公路有限責(zé)任公司， 龍巖 364000）

龍巖靖永高速K3+430～K3+650 段滑坡體位于永定區(qū)高頭鄉(xiāng)。 高速公路在坡腳刷方形成32 m 的高邊坡。 山坡坡頂?shù)匦纹骄?，坡?0°～30°，多數(shù)人工開墾植為梯田，現(xiàn)階段大部分荒廢，地層巖性為花崗閃長(zhǎng)巖，風(fēng)化嚴(yán)重，邊坡為類土質(zhì)邊坡。2019 年11 月邊坡從上至下開始施工，在施工至第二級(jí)錨索框架時(shí)，在邊坡兩側(cè)區(qū)域發(fā)生淺層溜塌變形， 而后迅速推擠錨索施工架子，致使施工停止，2020 年4 月降雨形成坡面較大匯流沖刷， 局部滑坡形成；2020 年6 月初，連續(xù)暴雨后， 邊坡遭受長(zhǎng)時(shí)間沖刷與潛蝕破壞導(dǎo)致該邊坡形成兩處滑坡。 該滑坡體積約4.5×104m3，從滑坡體積分類為小型滑坡， 對(duì)坡腳路基形成重大威脅，對(duì)公路正常通車構(gòu)成重大影響。 邊坡變形初期情況見圖1，邊坡變形演變?yōu)榛卢F(xiàn)狀見圖2。

圖1 邊坡變形初期

圖2 滑坡發(fā)生后邊坡現(xiàn)狀

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

山體屬低山丘陵地貌，坡面植被發(fā)育，為雜草之類，原始地形山坡中部發(fā)育一條沖溝，沖溝內(nèi)有塊石堆積，山坡自然坡度約20°，邊坡西側(cè)為山間溝谷，溝內(nèi)見有滾、漂石，沖溝溝壁巖土體為沖洪積角礫，邊坡后山區(qū)域自然山坡坡度約15°。

1.2 地質(zhì)巖性

根據(jù)補(bǔ)勘報(bào)告，由上而下分別為坡積粉質(zhì)粘土層、殘積粘性土、全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖。 坡積粉質(zhì)粘土層夾大量孤石，孤石具有棱角，和普通球狀風(fēng)化核差異明顯，甚至部分孤石呈堆積形態(tài)出現(xiàn)。 全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖局部泥質(zhì)礦物含量較高，相對(duì)隔水，形成軟弱帶。 根據(jù)地勘及后期錨固工程施工發(fā)現(xiàn)邊坡中部基巖相對(duì)較淺，形成中流砥柱，故造成該坡體形成兩塊獨(dú)立分區(qū)滑坡。

1.3 水文地質(zhì)

地表水：場(chǎng)區(qū)西側(cè)為山間溝谷，其匯水面積約60 萬m2， 溝谷內(nèi)見有常年流水， 勘察期間水量為2.0～3.0 L/s，滑塌區(qū)2 坡上有一坳形小沖溝，匯水面積約3.5 萬m2，溝內(nèi)有較厚堆積物，局部孔隙較大，地表水滲入地下，轉(zhuǎn)為地下水排泄，水流順著山坡從本次人工開挖邊坡的第二級(jí)邊坡坡頂流出，從發(fā)現(xiàn)至今未斷流，勘察期間水量1.0～1.5 L/s，水質(zhì)較渾濁，雨季或暴雨期水量成倍增加。 地下水：地下水主要為基巖裂隙水；勘察期間邊坡范圍內(nèi)地下水水位埋深為1.30～5.10 m， 后山區(qū)域地下水水位埋深為2.80～6.30 m， 沖溝內(nèi)地下水水位埋深為0.50～5.20 m，地下水位年變化幅度一般為2.0～3.0 m。 后期邊坡刷方后布設(shè)仰斜排水孔， 保持85%出水量，坡體富水。

2 滑坡體特性分析

依據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪成果以及勘察鉆孔資料，因邊坡裸露受降雨沖刷、地下水水位抬升潛蝕作用加強(qiáng)、前緣（第二級(jí)邊坡）產(chǎn)生局部涌水、在已開挖邊坡產(chǎn)生小滑塌，之后坡頂水溝斷裂降水與地表水匯集后直接沖刷坡體，長(zhǎng)時(shí)間沖刷與潛蝕作用形成2 處滑塌區(qū)。

（1）滑坡體后緣與兩側(cè)：坡體下錯(cuò)2.0～2.5 m，兩側(cè)受牽引下錯(cuò)0.5～1.0 m， 滑坡壁巖性為坡積粉質(zhì)黏土及殘積黏性土（局部夾有砂礫石），滑坡后緣自然山坡見有3～5 條拉裂縫，裂縫寬度0.5～15 cm，長(zhǎng)度2～10 m，坡頂截水溝已被錯(cuò)斷，造成公路排水與后緣截水溝匯水后直接灌入坡體，降水及地表水沖刷作用強(qiáng)烈，加劇土體變形、滑塌。

（2）坡面：坡面見有多處差異運(yùn)動(dòng)形成的裂縫與小臺(tái)階（臺(tái)坎），坡體中部出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。 原分級(jí)平臺(tái)上的排水溝變形、開裂、錯(cuò)斷。

（3）坡腳前緣：滑坡體前緣（一級(jí)邊坡）土體鼓脹，但坡腳設(shè)計(jì)路基范圍未見變形跡象，剪出口為一級(jí)邊坡坡腳位置。

（4）滑動(dòng)帶：滑動(dòng)面呈圓弧狀，滑帶土為坡積粉質(zhì)黏土（坡頂上部）、 殘積砂質(zhì)黏性土 （坡體中下部），多呈飽和狀態(tài)，軟塑狀，局部夾有砂礫石。

根據(jù)種種跡象判斷該滑坡前緣已經(jīng)滑停，后緣局部仍不穩(wěn)定，處于時(shí)滑時(shí)停階段，體現(xiàn)遇雨即滑的特點(diǎn)。

3 滑坡原因分析

（1）地形條件：邊坡所處地貌為低山丘陵地貌，山坡上分布一條常年流水小溝，村民利用該小溝流水在山體上部設(shè)置水塘養(yǎng)魚，山坡上分布有大量沖洪積滾石，結(jié)構(gòu)松散，地表徑流條件較差，地表降水易沿空隙入滲補(bǔ)給地下水，雨季邊坡土體含水量增大、地下水位抬升潛蝕破壞邊坡土體。

（2）巖性：場(chǎng)區(qū)巖性主要為殘坡積黏性土、全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，覆蓋層及風(fēng)化層厚度大，受閃長(zhǎng)巖中泥質(zhì)礦物含量高的原因，風(fēng)化后會(huì)形成相對(duì)隔水層，地下水排泄慢，土體長(zhǎng)期浸水后易軟化、崩解，特殊的巖土層為坡體變形和滑塌的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（3）氣候因素：龍巖永定屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，受高差影響，立體氣候明顯，多年平均降水量1583 mm，雨水豐富。

（4）地下水作用：滑坡區(qū)上部溝谷內(nèi)常年流水，水量較大，地表徑流條件差，地表水大量補(bǔ)給地下水，地下水位淺（穩(wěn)定水位埋深0.50～6.30 m），殘積土及花崗閃長(zhǎng)巖風(fēng)化層土體內(nèi)含水量高，力學(xué)強(qiáng)度較低，邊坡開挖后易失穩(wěn)。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

4.1 定性分析

根據(jù)滑坡兩側(cè)周界全部貫通下錯(cuò)、滑坡前緣擠壓剪出變形情況， 滑坡后緣下錯(cuò)最大約2.5 m 等變形要素綜合分析認(rèn)為：K3+430～K3+650 段右側(cè)滑坡處于整體不穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定系數(shù)0.95～1.0[1-5]。

4.2 定量分析

本研究采用巖土專業(yè)軟件Geo-Slope 進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性模擬計(jì)算，結(jié)合地勘巖土參數(shù)、類似巖土體經(jīng)驗(yàn)參數(shù)， 對(duì)于滑坡主滑帶的參數(shù)采用反算方法，滑坡體各巖土層的強(qiáng)度指標(biāo)、滑坡推力及穩(wěn)定系數(shù)見表1[6-7]。

表1 滑坡巖土體、主滑帶強(qiáng)度參數(shù)與滑坡支擋后穩(wěn)定性計(jì)算成果

根據(jù)滑坡的變形狀態(tài)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)判斷、類似巖土體強(qiáng)度參數(shù)， 綜合判定該滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定系數(shù)為0.968，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見圖3，在評(píng)估滑坡為不穩(wěn)定狀態(tài)的基礎(chǔ)上，結(jié)合滑坡的重要性及特殊性， 按滑坡穩(wěn)定系數(shù)0.968 反算滑坡主滑段的巖土體參數(shù)，滑坡后緣裂縫巖土體參數(shù)考慮外部摩擦角為32°。 滑坡加固后穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見圖4，滑坡穩(wěn)定安全儲(chǔ)備系數(shù)1.242，滿足規(guī)范要求[1-5]。

圖3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果及滑帶巖土參數(shù)反算

圖4 滑坡加固后，穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

5 治理方案

通過對(duì)本滑坡地形、巖層地質(zhì)、地表水、地下水的現(xiàn)場(chǎng)踏勘及邊坡穩(wěn)定性反演分析，經(jīng)綜合考慮，擬從降低地表、地下水的影響、減少邊坡下滑荷載、增加坡底抗滑力和增強(qiáng)坡中坡體的強(qiáng)度方面來綜合治理該邊坡，并經(jīng)邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算分析，其穩(wěn)定安全儲(chǔ)備系數(shù)為1.242，滿足規(guī)范要求[1-5]，具體治理加固方案有邊坡卸載整修、邊坡防護(hù)加固、邊坡排水治理。

5.1 邊坡卸載整修

將滑坡后的邊坡按計(jì)算模型進(jìn)行修整：第1 級(jí)邊坡高6 m，坡率1∶0.3；第2 級(jí)邊坡高8 m，坡率1∶1.5； 從第2 級(jí)平臺(tái)向山側(cè)刷方17 m， 形成寬大平臺(tái)，第3 級(jí)邊坡高8 m，坡率1∶1.0，第3 級(jí)平臺(tái)3 m寬；第4 級(jí)邊坡高8 m，坡率1∶1.0，第4 級(jí)平臺(tái)3 m寬；第5 級(jí)邊坡高8 m，坡率1∶1.0，第5 級(jí)平臺(tái)3 m寬；第6 級(jí)一坡到頂，坡率1∶1.0 進(jìn)行邊坡。

5.2 邊坡防護(hù)加固

按計(jì)算模型第1 級(jí)邊坡采用重力式抗滑擋墻進(jìn)行支擋、穩(wěn)固?？够瑩鯄攲? m，擋墻總高8 m，地面以上高6 m，地下埋深2 m。第2 級(jí)采用拱形骨架植草進(jìn)行坡面防護(hù)， 防止雨水沖刷和坡面風(fēng)化；采用支撐滲溝進(jìn)行地下水的引排，以提高土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角，增強(qiáng)坡體的穩(wěn)定性。第3 級(jí)、第4 級(jí)邊坡采用錨索框架進(jìn)行邊坡“強(qiáng)腰”，采用三排6 節(jié)點(diǎn)錨索框架，錨索為4 束無粘結(jié)鋼絞線組成的壓力分散型錨索，錨索全長(zhǎng)42 m，錨固段10 m，錨固段處于全風(fēng)化～砂土狀強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖中， 要求錨固段采用二次劈裂高壓注漿，錨索設(shè)計(jì)拉力350 kN[7-9]。第5 級(jí)、第6 級(jí)邊坡為殘坡積土，為防止雨水沖刷，采用拱形骨架植草進(jìn)行防護(hù)。

5.3 邊坡排水治理

“十次滑坡九次水”，水是導(dǎo)致邊坡滑坡的主要誘因，因此要治理滑坡，首先得進(jìn)行邊坡治水。鑒于本滑坡山體地下水豐富，本次滑坡治理在修整后的坡體第2、3、4、5 級(jí)邊坡上設(shè)置支撐滲溝以引排坡體淺層地下水，從而提高以提高土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角，增強(qiáng)坡體的穩(wěn)定性。 另外， 還在修整后的邊坡第1、3、4、5級(jí)邊坡上設(shè)置仰斜排水孔以引排深層地下水，以加速坡體固結(jié)，增強(qiáng)土體強(qiáng)度，從而提高邊坡穩(wěn)定性。仰斜排水孔上仰角度8°～15°，深度18～30 m，要求穿過經(jīng)數(shù)值分析確定的潛在的最不利滑裂面。

滑坡體的地表水則通過設(shè)置完善的各級(jí)平臺(tái)邊溝引排至本滑坡體外。 具體典型斷面治理工程設(shè)計(jì)圖見圖5。

圖5 滑坡體典型斷面治理工程設(shè)計(jì)

6 滑坡安全監(jiān)測(cè)

貫徹防治效果監(jiān)測(cè)、地面監(jiān)測(cè)、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、施工安全監(jiān)測(cè)等全過程監(jiān)測(cè)的工作思路，依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，工程完工后防治效果監(jiān)測(cè)點(diǎn)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)為長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 為確?；轮卫砉こ贪踩樌M(jìn)行以及監(jiān)測(cè)治理的效果，本項(xiàng)目在滑坡體處治范圍內(nèi)設(shè)置4 個(gè)絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)滑體水平位移（大小、方向）和垂直位移及速率變化；另外布設(shè)3 條以深部位移監(jiān)測(cè)為主的監(jiān)測(cè)橫斷面。 一方面保證滑坡施工中的施工安全，另一方面評(píng)估滑坡治理施工后的治理效果。

滑坡場(chǎng)地根據(jù)滑坡的季節(jié)變化和活躍程度而確定觀測(cè)周期。 在一般情況下，雨季每月觀測(cè)1 次，旱季每季度觀測(cè)1 次；但在遇暴雨時(shí)，如發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)速度加快或有快速滑動(dòng)的可能時(shí)，應(yīng)立即縮短觀測(cè)間隔時(shí)間或加密觀測(cè)。 施工期間應(yīng)繼續(xù)監(jiān)測(cè)滑坡水平位移和垂直位移的變化，監(jiān)測(cè)周期根據(jù)變形情況縮短，以便達(dá)到安全監(jiān)測(cè)的目的；施工結(jié)束后，每半年觀測(cè)一次，以檢驗(yàn)治理工程的效果和監(jiān)測(cè)滑坡的穩(wěn)定性。

滑坡治理施工后的監(jiān)測(cè)曲線結(jié)果表明：滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。 圖6 為滑坡主軸斷面上典型監(jiān)測(cè)孔深孔曲線。

圖6 滑坡加固治理后深孔位移曲線

7 結(jié)語

本研究結(jié)合該滑坡的水文地質(zhì)、 工程地質(zhì)條件，詳細(xì)描述了滑坡的緣由，根據(jù)滑坡的巖土體特性、變形要素及破壞特征，定性評(píng)估了滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，并進(jìn)行定量的穩(wěn)定性計(jì)算，根據(jù)滑坡的實(shí)際情況提出了邊坡卸載整修、邊坡防護(hù)加固、邊坡排水治理的綜合工程治理措施。 該邊坡經(jīng)治理后，經(jīng)監(jiān)測(cè)及外觀巡查，目前狀況穩(wěn)定，取得了預(yù)期效果，為今后此類富水滑坡的治理提供了很好的借鑒。