紅黏土滑坡治理的實(shí)踐與探索

作者簡介：

梁超恒（1996—），助理工程師，主要從事公路工程施工管理工作。

為總結(jié)提煉廣西西南部地區(qū)紅黏土滑坡治理經(jīng)驗(yàn)，文章以廣西崇左市境內(nèi)的大新至憑祥高速公路項(xiàng)目五級邊坡滑塌治理為切入點(diǎn)，研究該地區(qū)的紅黏土特性及滑坡特征，分析其形成機(jī)理，并有針對性地對該處紅黏土滑坡進(jìn)行處治，為后續(xù)該地區(qū)的路塹邊坡施工提供相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)。

滑坡；路塹邊坡；紅黏土；穩(wěn)定性

中圖分類號：U418.5+5 A 09 025 3

0 引言

由于紅黏土的巖土性質(zhì)差，邊坡穩(wěn)定性相對其他土質(zhì)較難控制，在實(shí)際工程施工中往往被認(rèn)為是潛在的不良工程地質(zhì)類型。特別是在路塹高邊坡中，上覆紅黏土層與下層強(qiáng)風(fēng)化巖層在暴雨工況下易達(dá)到飽和狀態(tài)，雨水沖刷作用下易發(fā)生飽和土層滑動。廣西西南部地區(qū)的春、夏兩季，雨季和旱季交替頻繁，暴雨過后往往迅速轉(zhuǎn)晴，紅黏土邊坡會長期經(jīng)歷飽和-水分蒸發(fā)-飽和的循環(huán)過程，加之對邊坡的開挖、防護(hù)等一系列的施工，會對邊坡原狀產(chǎn)生極大擾動，從而導(dǎo)致滑塌的發(fā)生。

本文以位于廣西崇左市龍州縣境內(nèi)的大新至憑祥高速公路項(xiàng)目№4標(biāo)段上龍互通區(qū)域內(nèi)一處五級邊坡的垮塌為例進(jìn)行分析，從產(chǎn)生過程、檢測數(shù)據(jù)和實(shí)際治理等方面描述該邊坡的處治過程，為后續(xù)該地區(qū)的路塹邊坡施工提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

1 總體工程概況

巴馬—憑祥公路是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2018—2030）》“1環(huán)12橫13縱25聯(lián)”中的“縱11”，經(jīng)過巴馬、田東、天等、大新、龍州、憑祥（友誼關(guān)），是重要的南向?qū)ν獯笸ǖ?，路線全長146.129 km。大新至憑祥高速公路項(xiàng)目№4標(biāo)段合同范圍包括：（1）施工圖設(shè)計K219+100～K241+100（主線22.016 km）范圍內(nèi)的路基工程、橋梁涵洞工程、隧道工程、路線交叉工程、路基綠化及環(huán)境保護(hù)工程、其他沿線相關(guān)工程的施工，橋隧比為44.6%；（2）K139+479～K285+600全線范圍內(nèi)的施工圖設(shè)計，涉及管理養(yǎng)護(hù)、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、加油站、隧道配電房等房建工程的施工。

2 原設(shè)計概況及滑塌發(fā)生過程

本次滑塌邊坡為土質(zhì)邊坡，位于K236+220～K236+380段右側(cè)位置，包含在上龍互通立體交叉K236+180～K236+420段右側(cè)路塹邊坡內(nèi)。工程概況如下：

上龍互通立體交叉K236+180～K236+420段右側(cè)路塹邊坡，路線切割山體，最高挖方邊坡為23.83 m，上覆硬塑紅黏土，下伏強(qiáng)風(fēng)化鐵鋁巖、中風(fēng)化石灰?guī)r，為三級邊坡。原設(shè)計根據(jù)勘探結(jié)果，認(rèn)為該邊坡自穩(wěn)情況較好，采用的防護(hù)措施為：第一級邊坡為路塹墻防護(hù)，第二級至第三級邊坡為三維植被網(wǎng)防護(hù)。

2022年第一季度，龍州進(jìn)入春季降雨時期，K236+220～K236+380段右側(cè)位置路塹邊坡受降雨影響，在完成上級邊坡綠化防護(hù)后仍出現(xiàn)大面積淺層滑塌。根據(jù)項(xiàng)目監(jiān)測人員于2022-03-25、2022-03-26兩日對該處邊坡進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測記錄，發(fā)現(xiàn)JC06測點(diǎn)在這兩天分別發(fā)生水平位移313.8 mm、140.6 mm，垂直位移-163.8 mm、-69.7 mm，顯示大樁號位置有異常。

經(jīng)專家討論得出，本次滑塌主要為表層松散土體在暴雨工況下的輕微滑動，采取衡重式擋墻+噴播防護(hù)形式進(jìn)行邊坡加固，監(jiān)測點(diǎn)JC06于2022-04-10加固后重新布設(shè)。直至2022-06-10，該處邊坡在加固過程中一直保持自穩(wěn)狀態(tài)，所有監(jiān)測點(diǎn)的水平、垂直位移均在正常范圍。

2022-06-16起，JC02、JC03點(diǎn)位移變化突然增大，但現(xiàn)場觀察邊坡無明顯變化，坡體無開裂等現(xiàn)象，于是重新布設(shè)JC03測點(diǎn)，保留JC02測點(diǎn)進(jìn)行對照觀測。但直至2022-06-29，兩檢測點(diǎn)位移變形仍在持續(xù)增加，項(xiàng)目立即通知現(xiàn)場進(jìn)行警戒，加強(qiáng)坡體觀測，謹(jǐn)慎施工。

2022-06-30的15：23，K236+250～K236+260段右側(cè)擋墻進(jìn)行第五層混凝土澆筑作業(yè)，邊坡土體無異常現(xiàn)象；15：49，現(xiàn)場管理人員發(fā)現(xiàn)上邊坡山體樹木搖晃較大。同時，現(xiàn)場施工作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)澆筑的混凝土存在漏漿異常情況，下方擋土墻墻身有輕微變形鼓起，疑似邊坡土體擠壓造成墻體及模板變形。隨后，管理人員立即組織作業(yè)人員和吊車司機(jī)有序撤離至安全區(qū)域。所有人員撤出后不久，擋土墻墻身開始開裂倒塌，之后邊坡土體發(fā)生坍塌，將吊車、擋土墻和操作平臺掩埋。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

本次滑坡事件發(fā)生后，對該邊坡進(jìn)行了二次鉆探，

共鉆孔8個，形成3個典型斷面，剖面1-1、2-2有2個潛在滑動面，剖面3-3有3個潛在滑動面。對每個斷面在天然和暴雨工況下進(jìn)行了穩(wěn)定性及下滑力計算，計算簡圖及結(jié)果如圖1～3及表1所示。

計算結(jié)果顯示，在天然工況下，邊坡基本能保持自穩(wěn)狀態(tài)；但在暴雨工況下，所有剖面均不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，尤其是3-3剖面，在暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)剩余下滑力顯示，每個剖面滑面1上的滑體是主要滑塌風(fēng)險源，在邊坡最上方，因此應(yīng)對該處滑體進(jìn)行清理卸載。

4 滑坡評價

根據(jù)勘察設(shè)計單位實(shí)地復(fù)勘，K236+240～K236+310段右側(cè)塌方路線走向方位角約為241°，中心最大挖深約為16.5 m，右側(cè)最大邊坡高度約為24.2 m，開挖后邊坡為土質(zhì)邊坡。由于邊坡開挖后久置未防護(hù)，加之2022年6月廣西崇左地區(qū)的強(qiáng)降雨，導(dǎo)致邊坡形成土質(zhì)滑坡，滑體土堆置于線路上，影響了工程的正常施工。該滑坡體軸長約為70 m，平均寬約40 m，厚約7～12 m，體積約為2.5萬m3，屬于小型牽引式土質(zhì)滑坡。

通過二次地質(zhì)鉆探結(jié)果顯示，互通區(qū)覆蓋層主要由第四系全新統(tǒng)殘坡積（Q4el+dl）黏土、碎石構(gòu)成，下伏基巖為泥盆系上統(tǒng)（D3b）破碎-完整中風(fēng)化灰?guī)r，分布于整個邊坡區(qū)域。根據(jù)地層由新到老的順序表述如下：

（1）4-1-1紅黏土（Q4el+dl）：紅褐色，稍濕，硬塑，土質(zhì)較均，結(jié)構(gòu)致密，孔隙少量發(fā)育，土質(zhì)黏粒含量高，黏性較大，手摸具滑膩感，切面稍有光澤，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，局部含少量碎石，勘探孔揭示厚度約為1.0～10.2 m。

（2）4-1-2紅黏土（Q4el+dl）：棕紅色，稍濕，可塑，土質(zhì)較均，結(jié)構(gòu)致密，孔隙少量發(fā)育，土質(zhì)黏粒含量高，黏性較大，手摸具滑膩感，切面稍有光澤，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，局部含少量碎石，勘探孔揭示厚度約為2.4 m。

（3）4-4碎石（Q4el+dl）：雜色，中密，稍濕，結(jié)構(gòu)雜亂，骨架顆粒以砂巖、鐵鋁巖等為主，礦物成分主要為長石、石英、鋁土礦，結(jié)構(gòu)較為雜亂，磨圓度較差，分選較差，粒徑一般在2～5 cm，含量約為70%～80%，最大粒徑為10 cm，偶見少量塊石，填充物以紅黏土為主，勘探孔揭示厚度約為1.0～6.4 m。

（4）11-1-31破碎中風(fēng)化灰?guī)r（D3b）：灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅硬，巖芯破碎，呈碎塊狀、散體狀，采取率較低，約為50%～60%，分布于邊坡區(qū)基巖層，勘探孔揭示厚度約為1.8～8.0 m。

（5）11-1-3中風(fēng)化灰?guī)r（D3b）：灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅硬，斷口粗糙、新鮮，局部有溶蝕現(xiàn)象，巖芯較完整，呈短-長柱狀，巖芯采取率為75%～85%，分布于邊坡區(qū)基巖層，勘探孔未揭穿。

5 處治方式

5.1 總體思路

根據(jù)現(xiàn)場二次鉆探勘察和實(shí)際情況，首先對K236+220～K236+380段右側(cè)滑坡處的原三級邊坡破壞部位進(jìn)行開挖卸載，清除上部堆積體約為6.65萬m3，對其進(jìn)行加固平臺修筑和二級坡放緩施工，再使用錨桿格梁對卸載位置進(jìn)行加固，待上部滑坡段加固完成，便道及下部坡體壓實(shí)后，清除下部坡腳滑坡土體，清除完成后施作路塹墻+錨索防護(hù)+斜孔排水綜合防護(hù)。治理過程中實(shí)時注意排水系統(tǒng)的順接及施作。如圖4所示。

5.2 處治要求

（1）先從大樁號方向修建上坡便道，并沿開挖輪廓線進(jìn)行清表作業(yè)。自上而下開挖三級坡，利用開挖出來的土石方填筑二級坡頂平臺，寬度為4 m左右，以提供三級坡防護(hù)施工必需的作業(yè)面寬度。待三級坡錨桿框架梁施工完成后，繼續(xù)向下開挖，將二級坡及一級坡同時放緩，坡度約為1∶2，然后跳槽開挖路塹墻基坑，并施工路塹墻。待路塹墻施工完成后，對墻背進(jìn)行回填，將二級坡坡頂平臺填筑至設(shè)計高程和設(shè)計寬度，并將二級坡修整至設(shè)計坡度。同時進(jìn)行二級坡防護(hù)施工，可同步進(jìn)行一級坡錨索框架梁施工。

（2）錨桿錨索施工。三級坡破壞部位錨桿框架梁采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆，為矩形框架，截面尺寸為30 cm×30 cm?？蚣芰簝?nèi)植生袋厚度為10 cm，錨孔孔徑110 mm，錨孔下傾20°～30°。錨桿為全長粘結(jié)型錨桿，采用直徑為32 mm的HRB400型螺紋鋼筋制作，巖質(zhì)邊坡錨桿設(shè)計錨固力為130 kN，土質(zhì)邊坡錨桿設(shè)計錨固力為80 kN。注漿材料為M30水泥砂漿。

一級坡?lián)鯄﹀^索框架梁采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆，為矩形框架，截面尺寸為60 cm×60 cm。錨孔孔徑130 mm，錨孔下傾20°～30°。錨索材料選用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，公稱直徑=15.24 mm，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為Ryb=1 860 MPa，單孔設(shè)計噸位為4束500 kN、6束750 kN。

（3）路塹墻由塌方段兩側(cè)向中部進(jìn)行施工，采用C20片石混凝土。進(jìn)行跳槽施工，不得一次拉槽成型，盡量利用滑塌體對上部滑塌區(qū)域進(jìn)行反壓，以保持坡面穩(wěn)固。

6 結(jié)語

（1）對施工區(qū)域的地質(zhì)勘察是滑坡治理的第一道關(guān)鍵程序。在本工程勘察報告中可以看到，對于該處邊坡設(shè)置典型斷面2處、地質(zhì)鉆孔3個，數(shù)量較少，且廣西西南部紅黏土地區(qū)路塹高邊坡的工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，前期勘察和二次復(fù)勘所得地層厚度信息有一定出入。因此，應(yīng)適當(dāng)增加紅黏土地區(qū)路塹邊坡的鉆孔數(shù)量，以提高勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（2）在前期施工過程中，對硬塑紅黏土地層的認(rèn)識不充分，其中夾雜碎石，在正常工況下自穩(wěn)程度高，不易表現(xiàn)出滑塌特征。在初步設(shè)計中，只采取了放緩坡率和綠化的方式進(jìn)行護(hù)坡，無法滿足暴雨工況下的自穩(wěn)需求。因此紅黏土地層邊坡應(yīng)采用綜合防護(hù)體系進(jìn)行加固施工。

（3）卸載仍是邊坡治理中最簡單有效的處理方式，特別是對于紅黏土地區(qū)。雨季施工時，應(yīng)首先清除表層松散體，在準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察報告支持下，可以酌情擴(kuò)大開挖范圍及深度，使松散體盡可能剝離。

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收稿日期：2022-10-16