西寧甘河工業園區道路滑坡原因分析及整治措施

童景盛

（中國市政工程西北設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

長期以來，路基邊坡的綜合防護技術一直是城市道路建設中的一個薄弱環節。城市道路因填挖量相對較小，高邊坡地段不多，由此引起的損失亦不大，因而防護工程不作為城市道路建設的主體工程，所以在工程中對邊坡的綜合防護研究常常被忽視。但近些年來，由于城市的擴展建設，處于城郊地帶的道路也納入了城市建設的規劃范圍，出現了較多的高挖深填的地段，邊坡治理與防護也大量出現。尤其是位于青藏高原的青海省更是條件惡劣，地質條件復雜，各種地質災害頻繁發生。因此，道路兩側的邊坡滑坡設計與治理顯得越來越重要。

1 工程概況

甘河工業園區四號路位于甘河工業園區境內的北側，總體走向為北偏西20°～24°左右，按照城市II級次干道標準實施修建，采用整體式路基，路面寬17.00 m。K2+400～700段左側山體陡坡，在修建四號路時，將左側高約20～30m的山體挖除近一半。在路床修建后，土、巖體出現向右側塌移，在塌移后施工方已將崩塌物鏟除，塌移后的邊坡為一高陡欠穩定邊坡，陡坡體后緣出現了拉張裂縫跡象，穩定程度較差。期間，恰逢連場大雨，導致部分山體發生滑坡，滑坡體寬度約60 m，滑體高度約13 m，滑體體積約6 000m3。滑坡事故發生后，經各方緊急商討，決定先做臨時保護措施以控制滑坡的繼續發展，再實施永久整治措施以消除滑坡病害。

2 工程地質及邊坡穩定分析

2.1 工程地質

甘河工業園區位于甘河河谷，四號路的右側為甘河河谷Ⅰ級階地，左側為低山丘陵區，邊坡體形態呈梯形。根據工程地質測繪及探井成果表明：邊坡頂部土層主要為第四系：①層耕土（Q4pl）、②崩積物（Q4col）、③－1層黃土狀土（濕陷性）（Q4al）和③－2層黃土狀土（非濕陷性）（Q4al），坡體巖性為第三系泥巖（E）地層。

第四系耕土屬欠固結，松散土；黃土狀土屬以粉粒為主的松散土，為上部土層的崩塌創造了條件；邊坡土層主要為第四系黃土和第三系強風化泥巖，堆積層厚度大，邊坡呈陡坡地形，坡度在60°～80°之間，這是影響邊坡穩定的地貌因素。在第三系泥巖中，裂隙及解理較發育，同時，發育有一組近垂直的裂隙組，這是影響邊坡穩定的構造因素。

2.2 邊坡穩定性分析

從后緣拉裂來看，邊坡頂部的荷重很高，仍有新的接縫裂隙在發育。通過現場踏勘，發現在坡面上每天都有新的小范圍的掉塊在產生，少至幾立方，多至幾十立方。以上表明，坡面坡度仍大于主要裂隙組的傾角。同時，坡頂的荷重是使邊坡不穩定的另一主要原因。以上僅能產生小的、次生的崩塌，短期內大的崩塌發生的可能性已不大。但隨著小的崩塌不斷發生，邊坡不斷接近直立，同時，暴露出的泥巖不斷進行風化和雨季的雨水作用，加劇了泥巖的軟化，破壞巖體的原有結構，在今后，有可能形成較大的崩塌，即邊坡隨著時間的推移，將更加不穩定。

3 滑坡原因分析及穩定計算

3.1 滑坡原因分析

滑坡的形成既有內在因素，也有促成其形成的外在條件。如地質、地貌、降雨及人類工程活動因素等。

（1）地質因素。該工程邊坡體主要組成為覆蓋層黃土狀土及下覆強風化泥巖。滑坡范圍內的地層上部為第四系全新統堆積層，中部為角礫土，下覆基巖為志留系云母片巖。坡體的巖性為頁巖風化殘積土或全風化土，該層為軟弱層，一旦暴露和遇水即易軟化，這就為滑坡的形成創造了天然條件。

（2）人工切坡是造成陡坡土體塌移的主要誘發因素。由于開發建設，在古滑坡體前緣開挖要地，在滑坡滑動前，前緣切坡已達20 m以上，并未進行有效支護，破壞了原陡坡地形的平衡系統而引起工程崩塌。

（3）挖土坡度影響。施工時為預留回填土，在山體挖土時未按設計要求進行放坡，造成部分山體坡度過大。

（4）排水設施影響。山體土方開挖前，未在邊坡周邊設置排水溝，故地表水未能及時排走。

（5）天氣影響。施工期間正值雨季，且在邊坡、管坑土方開挖后突降連場大雨，雨水不斷滲入坡體內，使土的含水量和重度增大，內摩擦角減少，抗剪強度降低。邊坡體在天然狀態條件下處于欠穩定—基本穩定狀態，在暴雨條件下處于不穩定狀態。

以上各種影響因素均與滑坡發生的成因吻合，根據現場調查觀察，發現滑坡體水平位移不大，滑坡后壁不高，主裂縫寬度較小，滑坡體前緣未形成鼓包，該滑坡按滑坡體規模劃分屬于小型滑坡，按照滑動受力狀態特征劃分則屬于牽引式滑坡。

3.2 穩定計算

（1）滑坡推力的計算

采用條塊分割法，在順滑動主軸方向的地質縱斷面圖上按滑帶的產狀和巖土性質劃分為若干鉛直條塊，由后向前計算各條塊分界面上的剩余下滑力即是該部位的滑坡推力，其基本公式如下：

式中：K——穩定系數，上部取1.1，中部取1.15，下部取1.20；

ψi——傳遞系數，由公式cos（ai-1－ai）－sin（ai-1－ai）tgφi計算；

Wi——第i條塊滑體的重量，kN/m；

ai——第i條塊所在滑面的傾角；

ai-1——第i-1條塊所在滑面的傾角；

φi——第i條塊所在滑面的摩擦角；

ci——第i條塊所在滑面的單位粘聚力，kPa；

li——第i條塊所在滑面的長度，kPa。

依據上述公式及勘察試驗資料計算可得該滑坡的下滑推力如表1。

表1 推力計算匯總表

設計滑坡推力E=536.61 kN/m(主軸)。分三級抗滑，每級設計滑坡推力：E1=200 kN/m，E2=200 kN/m，E3=186.7 kN/m。

（2）滑坡穩定性分析

滑坡穩定性分析的目的是判斷滑坡的穩定狀態，為其整治提供分析數據。取單位寬度有代表性的剖面分析。見表2、表3。

表3 各種極限平衡條分法安全系數計算結果對比

根據以上結果，以Spercer法為基準，進行誤差分析：簡化Bishop法計算結果最接近嚴格條分法，其誤差很小；瑞典法未考慮土條間有利的相互作用，其安全系數值最小，偏于保守。

滑坡推力安全系數K=1.06～1.356。邊坡處于極限平衡狀態，隨著地下水的作用，邊坡的穩定性還會降低，因此需要治理。

4 整治措施

4.1 滑坡整治方案

滑坡整治應針對滑坡發生的原因采取相應的措施，消除觸發滑動的不利因素，使山體長期穩定。該工程的滑坡整治方案中主要包括以下技術措施。

（1）排水：必須盡快實施邊坡周邊排水設施，防止地表水滲入滑坡地段土層，特別要保證在大雨和暴雨期間所有排水溝排水順暢。

（2）反壓：加快排水管道敷設施工進度，及時回填管坑，回填土要分層壓實至路基標高，在滑坡體的牽引段增加豎向荷載，以提高滑體的抗滑安全系數。

（3）卸載：對滑體土體適當削方，將原設計的1∶1坡度調整為1∶1.25，在滑坡體的主滑段卸載。

（4）護面：在滑體面進行平整和修坡，夯實坡體表面裂縫；坡面做漿砌片石骨架網格；山體坡面采用噴草籽綠化措施，防止坡面水滲入坡體。

（5）支擋：根據地質資料和滑坡穩定分析，取單位寬度計算出滑坡體幾個有代表性剖面的推力大小、方向和作用點，然后根據各斷面滑坡推力分段設置擋土墻。

由于甘河園區四號路K2+400～700段邊坡影響到四號路建設和運營，失穩后產生的推力巨大，人工切坡后邊坡體下伏泥巖出漏，屬極軟巖，且節理極發育，極易導致其牽引垮塌。因此在路線左側其前緣有利部位采用擋墻支護。

對現崩塌坡面進行三級放坡錯臺處理。自下而上，第一級坡面高寬為1∶0.75，設碎落臺寬2.0 m；第二級坡面高寬比為1∶1，碎落臺寬度2.0 m；第三級坡面高寬比為1∶1.75。對于頂部的黃土狀土全部剝除，在總體考慮安全與經濟的條件下，對于強風化泥巖采取部分剝除，并做好坡體及坡面的排水措施，防止大氣降水滲入坡體內。

4.2 各種工程布設及注意事項

（1）坡面防護工程的布設

擋土墻上設等截面護墻，場坪四周的斜坡采用液壓噴播植草防護，頂邊坡設拱型骨架內液壓噴播植草護坡，護墻墻身部分，上、下、左、右間隔2～3 m交錯設置泄水孔，擋土墻、護墻與擋土板相接處，設伸縮縫一道，骨架護坡每10～20 m設伸縮縫一道。

（2）排水工程的布設

在滑坡體最外裂縫外側設置一道截水溝，以最高點為分水嶺，向兩側包含所有裂縫后，排入泄水渠。骨架下部的排水溝底部設一道塑料盲溝，沿道路側邊排出。

（3）其他工程措施

滑體范圍內所有裂縫，開挖后均用三七灰土回填夯實。在已開挖的平臺靠既有鐵路一側邊緣做碼砌砂袋，防止開挖面土體錯落沖向鐵路。砂袋頂寬1.0 m，底寬2.0 m，高2.0 m，長100 m。

（4）施工注意事項：

a.場坪開挖前須事先做好天溝、排水溝等排水設施，以防地表水流入場坪和基坑。

b.護墻墻背必須與挖方坡面密貼，邊坡有局部超挖或凹陷時應先行挖臺階，然后用與墻體相同砌體砌筑，不可回填土或干砌片石。

c.邊坡開挖后，如有松動巖石，應先行清除，再施工。

d.石料應選用不易風化的硬石，其抗壓強度不小于30 MPa。

e.墻身砌體不得有水平通縫，墻址臺階應與墻基同時砌筑。

5 滑坡變形檢測

為了檢驗該工程滑坡整治效果，對滑坡、擋墻、路面的位移、沉降等變形情況進行觀測，經過幾年的跟蹤觀測，各項指標均穩定收斂，完全滿足要求，達到預期目的。

6 結語

對于邊坡的防治，要貫徹以防為主，整治為輔的原則。在設計防治措施之前，應詳細勘察場地地形、地質和水文地質條件，分析滑坡性質及其發展階段，了解滑坡產生的原因，以便“對癥下藥”，嚴格按照施工規程進行操作。否則一旦發生巖土工程意外，不但影響工期，還將額外增加投資，造成不同程度的經濟損失。

本滑坡按上述整治方案整治，于2007年8月開工，10月整治工程竣工。現道路正常運營3年多時間，經歷3個雨季未發生任何斜坡變形和其他病害現象，證明對該滑坡的整治是有效的和成功的。