公路工程施工中出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象的因素研究

文 / 貴州省公路工程集團(tuán)有限公司 葉世兵

引言

滑坡是公路工程施工常見災(zāi)害類型之一，對(duì)工程的后續(xù)施工有極大影響?；聦?shí)際上是多因素共同作用后的結(jié)果，掌握滑坡誘發(fā)原因及影響因素對(duì)滑坡治理與預(yù)防有重要作用和意義，必須引起相關(guān)人員的高度重視。

案例概況

某公路邊坡坡高為28.6m左右，共分三級(jí)，其中，一級(jí)邊坡的坡率為1:0.5，坡高6.6m，平臺(tái)寬4.0m；二級(jí)邊坡的坡率為1:1，坡高10.0m，平臺(tái)寬4.0m；三級(jí)邊坡的坡率為1:1.5，坡高為12.0m。

對(duì)于一級(jí)邊坡，其防護(hù)形式為漿砌片石護(hù)面墻，上部通過水泥砂漿抹面實(shí)現(xiàn)防護(hù)，但頂部2m范圍內(nèi)沒有進(jìn)行防護(hù)。由于遭遇連續(xù)降雨導(dǎo)致邊坡滑塌，使該邊坡的漿砌片石護(hù)面產(chǎn)生裂縫與剪斷，最長可達(dá)120m左右，其它邊坡抹面產(chǎn)生了嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象，最長可達(dá)134m左右。該段公路的GK0+000～0+115段邊坡屬于土質(zhì)挖方邊坡，而GK0+115～0+150則屬于石質(zhì)挖方邊坡。邊坡的右側(cè)為山體，雖然植被不發(fā)育，但山頂相對(duì)平緩，所以大氣降水并不會(huì)形成大量地表徑流，絕大部分降水因垂直節(jié)理不斷下滲，到達(dá)并富集于邊坡內(nèi)部。

通過對(duì)邊坡滑塌情況的了解，在一級(jí)邊坡與原地面之間相距1.2-2.2m的位置有一層煤系，上部以黃土覆蓋為主，下層則為強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化泥巖。對(duì)于煤層底部泥巖，其含有隔水層，雨水經(jīng)垂直節(jié)理發(fā)生下滲后，會(huì)在泥巖頂部大量匯集，然后通過巖層的傾向排出。

邊坡地質(zhì)

經(jīng)前期地質(zhì)勘察，并充分結(jié)合場(chǎng)地影響資料，整個(gè)路塹邊坡的地層可分為以下三層：第一層為淺黃色黃土層，層厚在0-26.4m范圍內(nèi)，有垂直節(jié)理發(fā)育；第二層為黑色煤系層，層厚在26.4-27.4m范圍內(nèi)，有9°-11°的傾角，具體傾向與邊坡臨空面基本相同，為不利組合；第三層為強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化泥巖層，有9°-11°的傾角，其具體傾向同樣與邊坡臨時(shí)面基本相同，同屬不利組合。

滑塌成因

導(dǎo)致該段公路邊坡產(chǎn)生滑塌的原因包括：

1.連續(xù)強(qiáng)降雨使地表水大量下滲，致使邊坡土體自重不斷增加，并由于強(qiáng)風(fēng)化泥巖具有遇水后發(fā)生軟化和碰撞的特點(diǎn)，所以在達(dá)到一定狀態(tài)后，可能引起邊坡土體滑塌。

2.邊坡原始地層主要由黃土與軟質(zhì)巖兩部分構(gòu)成，其土石界面和巖層產(chǎn)狀基本相同，有10°左右的傾角，且傾向與邊坡的臨空面基本相同，導(dǎo)致邊坡的自身穩(wěn)定性相對(duì)較差。

3.經(jīng)綜合分析可得，邊坡右側(cè)為山體，雖然植被不發(fā)育，但由于山頂相對(duì)平緩，所以降雨并不會(huì)形成大量地表徑流，絕大部分雨水經(jīng)垂直節(jié)理發(fā)生下滲，在邊坡內(nèi)部不斷富集。

結(jié)合滑塌情況，在一級(jí)邊坡與場(chǎng)區(qū)地面相距1.2-2.2m的位置有一層煤系，其上、下部分別為黃土和強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化泥巖，此外，由于煤系底部存在隔水層，所以下滲的水會(huì)在泥巖層的頂部大量富集，然后在巖層傾向的作用下排出。

由于該層長時(shí)間被水浸泡，導(dǎo)致泥巖發(fā)生一定程度的膨脹和軟化，使原本不高的抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步降低，并且傾向與臨空面基本相同，最終導(dǎo)致在土石交界面產(chǎn)生順層滑坡。

4.滑坡發(fā)生后，一級(jí)邊坡原防護(hù)設(shè)施被破壞，具體破壞形式為護(hù)面墻剪斷，在剪斷口的前緣，土體并未產(chǎn)生明顯位移，這說明此處土體由于護(hù)面墻剪斷使變形充分釋放，進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)，但產(chǎn)生裂縫卻并未剪斷的部分，其剩余下滑力必定比防護(hù)設(shè)施抗剪強(qiáng)度大。

經(jīng)計(jì)算，滑塌后邊坡剩余下滑力在230kN/m左右，據(jù)此采用反算法可得出內(nèi)摩擦角，經(jīng)多次驗(yàn)算，以及和經(jīng)驗(yàn)值之間的結(jié)合，可得出在推力計(jì)算中使用的黏聚力與內(nèi)摩擦角：當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)為0.98時(shí)，剩余下滑力為230kN/m，黏聚力為6.5kPa，內(nèi)摩擦角為16°；當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)為1.25時(shí)，剩余下滑力為751kN/m；當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)為1.30時(shí)，剩余下滑力為847kN/m。

滑坡治理

治理原則

在制定滑坡治理方案時(shí)，必須嚴(yán)格遵循下列基本原則：

1.將滑動(dòng)面作為關(guān)注的重點(diǎn)，治理方案的編制對(duì)滑動(dòng)面有直接影響，在滑坡治理過程中，應(yīng)先確定滑動(dòng)面具體情況，如巖性、水文條件、形態(tài)及埋置深度等，然后以滑動(dòng)面及其周圍地質(zhì)條件為依據(jù)，確定具體的處治方法，常用方法有抗滑樁、錨桿、反壓和減載等。

2.做好地質(zhì)判斷。在滑坡治理過程中，必須對(duì)滑坡地質(zhì)條件引起足夠重視，通過地質(zhì)詳勘，掌握滑坡位置氣候、構(gòu)造及巖性等基本條件，并確定滑坡的具體規(guī)模及范圍，從而準(zhǔn)確判斷滑坡具體屬于何種類型及可能造成的危害。通過穩(wěn)定性分析，確定滑坡產(chǎn)生原因。通過地質(zhì)判斷還能解決很多關(guān)鍵問題，如滑動(dòng)面土體深度及強(qiáng)度指標(biāo)。

3.滑坡治理要做到防治結(jié)合與經(jīng)濟(jì)安全。若存在治理難度極大的不穩(wěn)定滑坡，要在前期設(shè)計(jì)中盡量避讓，或通過減少開挖和填筑來避免滑坡進(jìn)一步擴(kuò)大。在確定治理方式時(shí)，應(yīng)通過方案論證選擇最佳的方式，以保證安全經(jīng)濟(jì)。對(duì)于主體工程，可優(yōu)先考慮以下方法：樁板墻、抗滑樁與擋土墻。將主體治理完成后，還用采取必要的輔助性措施，如植草護(hù)坡等。

4.加強(qiáng)滑坡監(jiān)測(cè)。要想治理好滑坡，做好監(jiān)控是前提，尤其是要對(duì)滑坡產(chǎn)生的裂縫及位移進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在滑坡處治期間與完成后，均要對(duì)關(guān)鍵項(xiàng)目做嚴(yán)格監(jiān)控，以及時(shí)了解滑坡產(chǎn)生的變化與發(fā)展，進(jìn)而對(duì)滑坡未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

目前常用的滑坡治理方法主要包括以下幾種：

截排水，主要在地下水和地表水?dāng)?shù)量較多的邊坡使用，需同時(shí)采用其它方法協(xié)同處理。

減載，主要在滑坡兩側(cè)與后壁有穩(wěn)定巖土體存在，且滑坡床表現(xiàn)為上陡下緩特征的中淺層推移式滑坡中使用，具有速度快和經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢(shì)。

錨索，主要在滑動(dòng)面、橫坡不大，且40m以內(nèi)有錨固基巖存在的滑坡中使用，施工時(shí)間相對(duì)較長，且成本高，在地形相對(duì)較緩的情況下經(jīng)濟(jì)性不如抗滑樁與樁板墻。

錨桿，主要在橫向基巖深度不大，滑動(dòng)面地形橫坡較大，且20m以內(nèi)有可錨固基巖存在的中小型淺層滑坡中使用，具有速度快和造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)。

抗滑擋土墻，主要在滑動(dòng)面與基巖實(shí)際埋藏深度不大的淺層滑坡中使用，具有速度快和造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)；反壓，在地形對(duì)抵抗滑坡體下滑有利且沒有太多地表水存在的滑坡中常用，由于可充分利用廢方，所以經(jīng)濟(jì)性較好。

抗滑樁，主要在滑動(dòng)面與地形橫坡不大的滑坡中使用，也可在深層滑坡中使用，但速度較慢，且造價(jià)高，當(dāng)滑動(dòng)面和地形過于陡峭時(shí)，經(jīng)濟(jì)性不如錨索。

方案制定

該段滑坡宜采用綜合方式進(jìn)行治理，即卸載+抗滑擋土墻+防排水，具體方案為：

1.一級(jí)與二級(jí)邊坡的坡率與平臺(tái)寬度均保持不變，卸載三級(jí)邊坡，使其坡率從1:1.5變?yōu)?:2，并將邊坡和消防通道間存在土體全部挖除，形成1:5的橫坡?？紤]到該邊坡的變形并未完全釋放，故禁止在雨天進(jìn)行開挖。

2.將一級(jí)邊坡原護(hù)坡體拆除，增設(shè)抗滑擋墻。擋墻要求地基有足夠承載力，如果施工中遇到人工填土層與煤系，則需清除到露出完整的泥巖，否則不允許進(jìn)行擋墻施工。另外，因下滑力相對(duì)較大，所以還需在墻體底部增設(shè)用于防滑的凸楔，在開挖凸楔坑槽的過程中，應(yīng)注意避免對(duì)擋墻之前土體造成擾動(dòng)。在擋墻開挖過程中還應(yīng)加強(qiáng)變形觀測(cè)，以免發(fā)生各類突發(fā)事件。

3.在邊坡坡口與消防通道之間開挖截水溝，同時(shí)與原排水系統(tǒng)進(jìn)行綜合考慮，使現(xiàn)場(chǎng)形成完善且可靠的排水系統(tǒng)。

4.使用6%的石灰土回填邊坡表面與坡口外部的裂縫，并通過勘察確定邊坡坡口外部是否有新裂縫產(chǎn)生，如果發(fā)現(xiàn)新裂縫，應(yīng)立即回填，以免其進(jìn)一步發(fā)展。

5.對(duì)一級(jí)邊坡平臺(tái)和二級(jí)邊坡及其平臺(tái)進(jìn)行鋪砌處理，而對(duì)三級(jí)邊坡進(jìn)行植草防護(hù)。

6.對(duì)消防通道處因滑坡產(chǎn)生的土體與積水進(jìn)行處理。

7.在GK0+000～0+115段，先開挖1m，然后分別采用普通土和灰土進(jìn)行回填并將其碾壓密實(shí)，使壓實(shí)度達(dá)到94%以上；在GK0+115～0+150段，將坍塌的部分清除后，回填灰土。

結(jié)語

綜上所述，公路邊坡在復(fù)雜環(huán)境條件下可能產(chǎn)生滑塌，給公路沿線設(shè)施及通車安全造成很大影響。對(duì)此，要在通過穩(wěn)定性分析確定滑塌產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，按照滑坡治理原則確定合理可行的治理方案，以此將滑坡可能造成的危害降至最低。