山區高速公路建設期間滑坡治理方案探討

葛世偉

河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司，河南 鄭州 450000

1 項目概況

2010年8月，因強降雨導致焦（作）桐（柏）高速葉縣至舞鋼段正在實施過程中的K32+350～K32+720（位于舞鋼市境內山區）路段右側出現山體滑坡，滑坡體總方量達563752立方，路基和邊坡被毀。

該路段原施工圖設計為挖方路基，平曲線半徑1000m，縱坡1.5%，中心最大挖方高度28.7m，最小挖方高度13.2m，右側邊坡最大挖方高度38m，最小挖方高度16.5m。

從8月10號到8月13號對布設的9處觀測點觀測結果判斷，滑坡體還處于不穩定狀態，仍在緩慢滑移，同時，滑坡體變形量正在不斷變小，趨于穩定。

表1 滑坡體觀測結果一覽表

2 方案擬定

滑坡治理應貫徹安全、合理、經濟的原則，在保證安全和正常使用的前提下，尋求方便施工、周期短、對環境影響小、最經濟的設計方案。在方案選擇時，需在技術合理性、施工的可行性、施工周期和經濟4個主要方面綜合考慮。筆者有幸負責了本項目的具體設計工作，綜合本項目所有情況、本路段具體特征及相關專家意見，對此滑坡治理設計了3個方案進行論證分析，詳細介紹如下：

1）繞行（改線）方案；

2）抗滑明洞方案；

3）防護方案。

3 方案介紹

3.1 繞行方案

本項目全線橋梁上部結構及涵洞通道已經全部實施完畢，路基工程也全部完成，故改線繞行方案首先應在滿足設計標準的前提下，最大限度的縮小改線范圍，綜合本路段特征，提出如下兩個繞行方案。

圖1 繞行方案示意圖

3.1.1 左繞行方案（即圖1中的②號方案）

該方案是以最小的改線范圍向原路線東側繞過現在的滑坡體，改線長度1560m，最小平曲線半徑650m，最大縱坡3.8%，不設隧道，最大挖深23.1m。

優點：

1）改線長度小，只有1560m；

2）造價較低，工期較短。

缺點：

1）路線所經之處與目前線位處地質情況相似，同樣存在不良地質災害發生的可能；

2）平曲線達到規范規定極限最小值，且縱坡達3.8%，平面小半徑和大縱坡組合，運營期存在安全隱患；

3）原有地方道路改路困難。

鑒于以上論證，研究認為：該方案不宜推薦。

3.1.2 右繞行方案（即圖1中的①號方案）

該方案是從原路線右側徹底繞開滑坡體，并以隧道的形式通過，改線長度3.0km，改線范圍內設隧道 185m（分離式路基，即兩車道斷面隧道），大橋一處510m，最小平曲線半徑6000m，最大縱坡2.5%。

優點：

1）以隧道的形式通過山體，徹底繞開滑坡體，永久消除安全隱患；

2）平縱線形指標較高，行車舒適；

3）原地方路基本不受影響，現有滑坡治理相對容易；

4）對原地表的破壞小，利于環保。

缺點：

1）原有已建成的一座18m×30m大橋、5處涵洞和全路段路基需全部廢棄；

2）改線長度達3000m，工程量大，工程造價高，工期長；

3）現在山體滑坡仍需要治理恢復。

此方案工程造價13540萬，工期9個月，結合本項目情況，不宜推薦。

3.2 抗滑明洞方案

滑坡淺層滑動時，可視地基情況設置明洞，洞頂回填土石支撐滑體，或滑體越過洞頂落在線路之外。當下部存在較好的基巖時，明洞和基巖共同作用，亦可治理滑動面較深，下滑力較大的滑坡。考慮到本滑坡路段滑坡規模大、地質條件差等因素，提出了地表注漿加抗滑樁明洞方案。

優點：

1）明洞和樁為一整體結構體系，可充分發揮抗滑樁明洞結構的整體抗滑功效及抗滑樁的群樁效應；

2）明洞采用回填、反壓滑坡，抵消了部分下滑力；

3）結構新穎、美觀，整體抗滑性能好。

缺點：

由于滑坡推力作用于明洞的部位不同，明洞整體和各部分，尤其是拱腳連接部分的穩定性差。

3.2.1 基礎處理方案

為了對邊坡施加有效的反壓荷載，洞頂需進行較高的土石回填，因此對基礎承載力要求較高，且滑坡段地質條件較差，故提出以下基礎處理方案：

1）地表注漿

地表注漿可有效提高基礎承載力及基礎的整體抗剪能力，從而抵抗部分滑坡剩余推力。注漿孔間距1.0m×1.0m，深度16m，孔徑Φ42。

2）樁基礎

明洞兩側邊墻及中墻底部基礎設左、中、右 3 排C25鋼筋混凝土樁；明洞和樁為一整體結構體系，可充分發揮抗滑樁明洞結構的整體抗滑功效及抗滑樁的群樁效應，明洞結構和抗滑樁共同承擔上部覆土反壓荷載和滑坡推力。

樁基礎：樁徑1.8m，樁頂圓形墩帽直徑2.4m，高度2.0m。混凝土樁縱向間距6m。

3.2.2 明洞結構

與暗洞結構不同的是，明洞洞頂回填土石完全作為荷載施加于明洞結構，同時，考慮到明洞的水平側壓力及滑坡的剩余推力，提出以下結構方案：

內輪廓參數:面積2×90.4m2；周長2m×38.2m；凈高7.8m；凈寬14.3m；

襯砌：1.0m厚C35鋼筋混凝土結構（含仰拱）。

3.2.3 防排水方案

明洞防排水：以“防排結合，保證拱墻、路面、設備箱不滲水”為原則，確定明洞防排水方案：

襯砌外側鋪設外貼式防水層，襯砌混凝土抗滲等級不低于P8；

邊墻兩側各設縱向排水盲管，縱向排水盲管通過三通接頭與橫向排水波紋管相連，將水引入隧道內排水盲溝，通過排水盲溝引出洞外，排至洞外路基邊溝；

洞內兩側設置Ω型排水溝沿隧道縱向將水引出洞外，排至洞外路基邊溝。

邊坡防排水：本方案滑坡排水工程主要包括截排地面水和疏排地下水兩部分。在坡頂、滑坡中部及滑坡周界外各設截水溝一道，與既有截水溝順接；在邊坡平臺，既有墻頂平臺均設截水溝，通過吊溝引排人側溝;夯填地表裂縫，減少地表水下滲，防止外來水流人邊坡體內，并使地面水能迅速順暢地排出滑體以外。

本方案工程造價8422萬，工期4個月，造價適當，工期合適，采用原來的路線，利于環保，故作為推薦方案。

3.3 防護方案

3.3.1 清方工程+抗滑樁+格構錨索

該滑坡為第四系堆積物滑坡，下盤巖質為強風化泥巖，巖土體具有中等強度膨脹性。

對右側滑坡體進行一定的清方后，采用剛度較大的抗滑樁加固邊坡。樁徑為2.5m，間距初步定為5m，樁頂布置一束預應力錨索，以改善抗滑樁的受力狀態。

左側第一級邊坡設置樁板墻，其他邊坡采用錨桿框架+復合土工膜+三維網植草的防護形式，可以有效避免雨水侵入土體，同時對土體也進行了加固。

3.3.2 排水設計

該滑坡土體含水量豐富，且土體為中等強度膨脹土，因此，排水設計包括坡體內排水及坡面防排水。

坡體內排水采用仰斜式排水孔方案，以及時有效排除坡體內滲水；仰斜式排水孔孔深和間距將根據水文地質情況及坡體內滲水量大小確定。

坡面排水主要采用截水溝+平臺排水溝+復合土工膜坡面防護。根據坡頂匯水情況，坡頂設置兩道截水溝。外圍截水溝設置在滑坡體后緣最遠處裂縫5m以外的穩定斜坡面上，平面上依地形而定，溝底縱坡無特殊要求，以順利排除攔截地表水為原則。第二道設置距第一道30m左右，同時可采用“人”字形排水溝聯系上下兩級截水溝，在坡面形成排水溝網。

邊坡平臺均設置平臺排水溝，并通過急流槽將匯水引入邊溝內。為防止雨水進入土體，坡面采用復合土工膜防護，同時采用三維網植草綠化；對坡頂裂縫采用粘土或水泥漿予以封堵，對坡頂池塘進行清干后回填，同時，對坡面流水不暢的區域予以整平，以減少雨水下滲。

抗滑明洞方案優點：

1）不需要另行選線而占用大量的土地；

2）對環境的破壞相對較小；

3）相對改線方案工期短、造價低。

缺點：

1）本方案相對明洞方案造價高；

2）存在大量棄方，且永久占地較大；

3）施工困難，且對施工技術要求高，施工周期較長；

4）本路段地質情況復雜，膨脹土危害性巨大，且裂隙水發育，在實施過程中仍存在繼續滑坡的可能。

本方案工程造價10540萬，工期6個月，而且仍存在較大的安全風險。綜合比較認為，不宜推薦此方案。

4 結論

筆者從事過多條山區高速的設計工作，山區高速在設計期間往往會因為造價、施工難度大及后期養護困難等原因，設計者會考慮盡可能的少設隧道，但筆者認為，類似本文論述的情況，的確應在設計時設置隧道通過，消除安全隱患的同時，減少占地，保護沿線環境。故此建議：在山區高速設計期間，必須徹底詳查沿線地質情況，對不良地質路段及中心挖高大于25m或邊坡挖高大于35m的路段，應做多方案設計，通過準確計算論證比較，并堅持安全第一的原則。

[1]葉縣至舞鋼高速公路施工圖設計.

[2]李斌.公路工程地質.

[3]方左英.路基工程.

[4]公路隧道設計規范.