福建山區(qū)某公路滑坡治理方案比選

■熊凱偉

（龍巖市交通規(guī)劃所，龍巖 364000）

在公路滑坡的綜合治理中，主要貫徹“及早發(fā)現(xiàn)、預(yù)防為主、綜合治理、力求根治、不留后患”的原則。 在治理措施的選擇上，應(yīng)根據(jù)地形、地貌、地質(zhì)、水文等條件，從消除排水危害、改善巖土力學(xué)性能、修筑支擋結(jié)構(gòu)等3 個(gè)方面著手， 進(jìn)行多方案比選，選擇安全、經(jīng)濟(jì)、合理且便于施工的方案[1]。 福建省地形以山地、丘陵為主，公路建設(shè)過(guò)程中不可避免地遇到很多高陡邊坡；氣候潮濕多雨，對(duì)于存在不良地質(zhì)情況的高邊陡坡，在持續(xù)暴雨等惡劣氣候影響下，易引發(fā)路基高邊坡滑坡。 因此，不論是在建公路還是已通車(chē)公路的邊坡滑坡治理，都是福建省公路建設(shè)與管理維護(hù)的重要內(nèi)容之一。 本文以福建閩西山區(qū)一條已通車(chē)國(guó)道二級(jí)公路滑坡治理為例，闡述了從邊坡滑坡原因分析到方案擬定的全過(guò)程，以期為類(lèi)似地質(zhì)、氣候條件下的邊坡滑坡治理提供工程參考。

1 工程概況

該滑坡位于國(guó)道路基右側(cè)。 因華潤(rùn)水泥廠運(yùn)輸帶施工二次開(kāi)挖導(dǎo)致坡面變陡， 第一階設(shè)置擋墻，第二階掛網(wǎng)錨噴支護(hù)。 華潤(rùn)礦石水泥輸送帶從第一級(jí)平臺(tái)通過(guò)，運(yùn)輸帶樁基礎(chǔ)落在擋墻頂部。 具體情況見(jiàn)圖1。 2020 年5 月，受連續(xù)強(qiáng)降雨影響，該段邊坡發(fā)生滑坡病害，邊坡中間坡腳位置擋墻推移、開(kāi)裂，路面隆起、開(kāi)裂；運(yùn)輸帶支撐柱鋼架變形；上部錨噴支護(hù)砼坡面多處損壞、開(kāi)裂、脫落；坡體有多級(jí)裂縫，后緣裂縫長(zhǎng)度約30 m，下錯(cuò)1～2 m，寬約10～20 cm（見(jiàn)圖2～5）。

圖2 坡腳砼路面隆起、開(kāi)裂

圖3 擋墻墻體開(kāi)裂

圖4 運(yùn)輸帶支撐柱變形及坡面錯(cuò)動(dòng)

圖5 坡體后緣張裂、下錯(cuò)

2 地質(zhì)概況

據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭露，場(chǎng)地坡體前緣上覆人工反壓填土（Q4me）， 其余地段地表為坡積粘土、坡積碎石（Qdl）、殘積粘性土（Qel），下伏基巖為（T3w）三迭系文賓山組砂巖、粉砂巖及其風(fēng)化層。巖層產(chǎn)狀330°∠23°、10°∠54°。 場(chǎng)區(qū)見(jiàn)一影響坡體穩(wěn)定構(gòu)造F02，斷層走向290°，傾向200°，傾角71°，為張性構(gòu)造，斷層帶內(nèi)巖體破碎，總體上盤(pán)巖石較破碎，風(fēng)化層厚度大，下盤(pán)相對(duì)較完整。 根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查，坡面總體產(chǎn)狀：160°∠40°，在坡體周邊共進(jìn)行5 組節(jié)理統(tǒng)計(jì)和產(chǎn)狀測(cè)量。 巖層層理傾向與坡向反傾，但多組節(jié)理傾向與坡面傾向相近，呈順坡向方向，且呈密集狀，屬不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面，不利于坡體穩(wěn)定。

場(chǎng)區(qū)位于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，四季分明，立體氣候顯著。 年均氣溫19.5℃～21℃，年降水量1 000～1 800 mm，無(wú)霜期為268 d。區(qū)內(nèi)4—11 月為多雨季節(jié)，6—9 月夏秋之交，常遭臺(tái)風(fēng)暴雨襲擊。

3 滑坡病害性質(zhì)及規(guī)模

3.1 成因分析

公路邊坡滑坡成因分析對(duì)于制定邊坡滑坡治理方案十分重要，只有科學(xué)分析出邊坡滑坡的主要因素，才能有針對(duì)性地提出科學(xué)合理的治理方案。邊坡滑坡的成因主要包括內(nèi)在因素和外在因素。 內(nèi)在因素包括巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等，而外在因素則主要包括降雨、地震、人類(lèi)工程活動(dòng)等[2]。 邊坡滑坡往往是多因素共同作用的結(jié)果。 經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘，結(jié)合地質(zhì)勘察等資料綜合分析該滑坡成因如下：（1）巖土結(jié)構(gòu)：坡體主要由坡積粘土、坡積碎石土、粉砂巖、砂巖及其風(fēng)化層組成，厚度較大，其中坡體中部多為直接揭露全-碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、砂巖，具有泡水易軟化特性；（2）地形地貌： 滑坡區(qū)天然山坡的坡角約35°～40°，坡體內(nèi)以土質(zhì)風(fēng)化為主，人工開(kāi)挖后形成40°～50°的坡腳，其高差為15～25 m，易產(chǎn)生失穩(wěn)；（3）構(gòu)造及節(jié)理裂隙影響：坡體的巖土體節(jié)理發(fā)育，常夾軟弱層，具有一定的滲透性，本路段邊坡巖土結(jié)構(gòu)呈松散狀，為土質(zhì)結(jié)構(gòu)、類(lèi)土質(zhì)邊坡；本區(qū)域基巖層理為330°∠23°、10°∠54°， 但多組節(jié)理傾向與坡面傾向相近，且小于坡腳，為順坡向的不利結(jié)構(gòu)面。

綜上， 該滑坡主要是由于2020 年5—6 月連續(xù)強(qiáng)降雨，大量雨水入滲坡體，使上覆土體迅速飽水軟化，自重增加，坡體下滑力大大增加，同時(shí)土體抗剪強(qiáng)度降低，抗滑能力減弱；在強(qiáng)降雨作用下使得滑體沿?cái)鄬訋А⒉焕Y(jié)構(gòu)面及風(fēng)化差異界面滑移，并牽引后部土體，逐漸形成現(xiàn)有的滑坡規(guī)模。

3.2 要素分析

3.2.1 滑坡周界

根據(jù)滑坡的變形特點(diǎn)及裂縫展布情況，推測(cè)滑坡周界如圖6 所示，滑體長(zhǎng)約46 m，寬約55 m，最大高差約30 m，滑坡方量約1 萬(wàn)m3，屬于小型滑坡。 滑坡后緣邊界距離邊坡開(kāi)口線約8 m，剪出口位于坡腳道路下方，兩側(cè)由坡頂裂縫發(fā)展方向順延至坡腳。

圖6 推測(cè)滑坡周界

3.2.2 前緣與后緣

（1）前緣裂縫及坡腳：坡腳擋墻坡面局部見(jiàn)橫向裂縫，路面開(kāi)裂，推測(cè)為滑坡前緣剪出口。 （2）坡體后緣裂縫：滑坡后部多為天然地貌，植被發(fā)育，坡面見(jiàn)1 條東西向長(zhǎng)裂縫，長(zhǎng)約30 m，寬約10～20 cm，下錯(cuò)1.5～2.2 m；后緣裂縫北側(cè)發(fā)現(xiàn)1 條長(zhǎng)約10 m、高約60 cm 的陡坎，面上見(jiàn)青苔，推測(cè)陡坎形成時(shí)間較久，由坡體錯(cuò)動(dòng)后形成。

4 邊坡穩(wěn)定性分析

4.1 滑動(dòng)面的確定

根據(jù)邊坡的深孔位移監(jiān)測(cè)資料及補(bǔ)充勘察報(bào)告，結(jié)合坡體變形裂縫的實(shí)測(cè)資料，綜合確定滑動(dòng)面。

4.2 設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目公路等級(jí)為二級(jí)，根據(jù)《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3334-2018）規(guī)定，二級(jí)公路滑坡防治工程安全等級(jí)危害程度為中等，安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)。 該滑坡范圍內(nèi)存在華潤(rùn)運(yùn)輸帶，安全等級(jí)提高為Ⅰ級(jí)，該路段為二級(jí)路且防護(hù)范圍內(nèi)存在構(gòu)造物，安全系數(shù)取較大值，因此綜合考慮該滑坡防治工程設(shè)計(jì)穩(wěn)定安全系數(shù)取1.25[3-4]。

4.3 穩(wěn)定性計(jì)算分析

4.3.1 計(jì)算方法——反算法

反算滑動(dòng)面綜合指標(biāo)法是指對(duì)可能的滑動(dòng)面，根據(jù)其變形特點(diǎn)及穩(wěn)定程度，結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，反算各滑動(dòng)面的綜合力學(xué)指標(biāo)，推斷出可能的最不利滑動(dòng)面，并進(jìn)行穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)，再根據(jù)設(shè)定的安全系數(shù)值，反算滑坡推力，為下一步邊坡防護(hù)措施的制定，提供力學(xué)依據(jù)。

4.3.2 計(jì)算工況

根據(jù)該滑坡變形破壞特點(diǎn)和當(dāng)前發(fā)育狀態(tài)，結(jié)合相關(guān)地勘資料與監(jiān)測(cè)資料，經(jīng)綜合分析評(píng)估，上邊坡安全系數(shù)應(yīng)介于1.0～1.05 間，取1.014 進(jìn)行反算。具體邊坡土層參數(shù)如表1 所示。

表1 土層力學(xué)參數(shù)

4.3.3 計(jì)算滑坡推力

滑動(dòng)面模型如圖7 所示，考慮坡腳有重要構(gòu)造物，穩(wěn)定安全系數(shù)取同類(lèi)情況中最大值[4]，故取1.250作為穩(wěn)定安全系數(shù)反算滑坡推力為850 kN/m。

圖7 滑動(dòng)面模型

5 治理方案設(shè)計(jì)

邊坡滑坡的綜合治理方案主要包含消除排水危害、改善巖土力學(xué)性能、修筑支擋結(jié)構(gòu)等3 個(gè)方面的工程措施；按照實(shí)施階段，又可分為應(yīng)急處理措施和永久治理措施。

5.1 應(yīng)急處理措施

應(yīng)急處理措施主要是為防止滑坡進(jìn)一步發(fā)展，以減輕后期治理難度。 考慮到該段邊坡位置較為敏感，坡腳為已通車(chē)國(guó)省干線，邊坡滑坡后仍處于蠕動(dòng)變形階段，為保證公路運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)該邊坡采取以下應(yīng)急措施：（1）坡腳反壓：坡腳設(shè)置反壓，反壓高度6 m，壓整幅，面坡1∶1.5，坡面采用袋裝土碼砌；（2）裂縫封閉：裂縫采用水泥砂漿封閉，并用彩條布覆蓋，避免地表水通過(guò)裂縫入滲至坡體內(nèi)；（3）排水系統(tǒng)： 一階擋墻及二階坡腳施打排水平孔，單根長(zhǎng)度15～25 m，間距5.0 m。

5.2 永久治理措施

5.2.1 方案一：抗滑樁結(jié)合刷坡錨固防護(hù)

（1）支擋及錨固工程。 邊坡第一階重做已破壞擋墻，二級(jí)平臺(tái)設(shè)置錨索抗滑圓樁（樁直徑為2.2 m），樁間距6 m，樁頭外挑2 m，并施工樁頭錨索；第二至四階滿布預(yù)應(yīng)力錨索框架，具體設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖8。

圖8 抗滑樁結(jié)合刷坡錨固防護(hù)方案斷面設(shè)計(jì)圖

圖9 抗滑樁結(jié)合刷坡錨固防護(hù)方案加固后安全系數(shù)

（2）排水工程。 第一階坡腳設(shè)置排水平孔，長(zhǎng)23 m，間距6 m，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整間距及打設(shè)長(zhǎng)度，但應(yīng)確保出水率不小于50%；平臺(tái)增設(shè)擋水埂；坡頂后緣新增1 道截水溝。

5.2.2 方案二：原位預(yù)應(yīng)力錨索強(qiáng)加固防護(hù)

（1）支擋及錨固工程。 邊坡第一階重做已破壞擋墻，同時(shí)擋墻上設(shè)置錨索十字梁防護(hù)；第二至四階滿布預(yù)應(yīng)力錨索框架，施工時(shí)需進(jìn)行掛網(wǎng)錨噴結(jié)合小導(dǎo)管注漿進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，具體設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖10。

圖10 原位預(yù)應(yīng)力錨索強(qiáng)加固防護(hù)方案斷面設(shè)計(jì)圖

圖11 原位預(yù)應(yīng)力錨索強(qiáng)加固防護(hù)方案加固后安全系數(shù)

（2）排水工程。 第一階坡腳設(shè)置排水平孔，長(zhǎng)16 m，間距6 m，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整間距及打設(shè)長(zhǎng)度，但應(yīng)確保出水率不小于50%；平臺(tái)增設(shè)擋水??；坡頂后緣新增一道截水溝。

6 方案比選與優(yōu)化

抗滑樁是邊坡滑坡治理的有效手段，具有施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低、效果顯著的優(yōu)勢(shì)[5]。 方案一采用抗滑樁結(jié)合刷坡防護(hù)，很大程度降低了坡體對(duì)坡腳處運(yùn)輸帶的安全隱患，且刷方清除了大部分滑坡體。 方案二采用小導(dǎo)管注漿臨時(shí)防護(hù)后施做錨固工程原位加固，計(jì)算安全系數(shù)高（圖9、11），但留有滑坡體等安全隱患，且施工難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高。 根據(jù)邊坡滑坡的處理原則中的“力求根治、不留后患”，綜合考慮施工風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)合理、加固穩(wěn)定性等因素，推薦采用方案一。

7 處置效果評(píng)價(jià)

本項(xiàng)目于2020 年12 月完工至今，經(jīng)受住了歷次強(qiáng)暴雨及臺(tái)風(fēng)天氣等不良?xì)夂蚩简?yàn)，未再次發(fā)生病害，證明該治理方案取得良好的效果（圖12）。

圖12 邊坡現(xiàn)狀圖

8 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于已通車(chē)的邊坡滑坡治理，設(shè)計(jì)單位往往可提供多種滿足巖土結(jié)構(gòu)受力的設(shè)計(jì)方案。 但對(duì)于項(xiàng)目管理養(yǎng)護(hù)者而言， 邊坡治理方案除應(yīng)滿足安全、經(jīng)濟(jì)及便于施工外，還需重點(diǎn)把握“力求根治、不留后患”的治理原則。 本例治理方案一與方案二均采用錨固工程加固邊坡巖體，且方案二計(jì)算安全系數(shù)更高，但考慮到方案一清除了大部分滑坡體，且采用了抗滑樁進(jìn)行處置，可降低后期在不良?xì)夂蜃饔孟略俅纬霈F(xiàn)安全隱患的風(fēng)險(xiǎn)，因此采用方案一。 同時(shí)，在治理過(guò)程中，還應(yīng)注意應(yīng)急處置措施的及時(shí)施作，例如坡腳反壓回填及坡后設(shè)置截水溝等，防止滑坡繼續(xù)發(fā)展，以減輕治理難度，這對(duì)于邊坡滑坡治理尤為關(guān)鍵。 應(yīng)急處置措施與永久支護(hù)設(shè)計(jì)相結(jié)合，保證處理方案安全、經(jīng)濟(jì)，利于施工，減少后期管理養(yǎng)護(hù)成本。