公路填方軟弱層地基滑坡成因機(jī)理與防治

李永杰

（六安市公路管理局，安徽 六安 237000）

1 滑坡區(qū)基本工程地質(zhì)概況

1.1 地形地質(zhì)

安徽省某高速公路路基寬44m，填方邊坡坡率1：1.5。該處地形南高北低，地勢(shì)起伏不大，路基1號(hào)滑坡后部開裂位于路基中線附近，中前部為緩斜坡及梯形稻田，平均坡度11°。目前，滑坡已發(fā)生整體滑動(dòng)，變形嚴(yán)重，滑坡前緣和后緣周界清晰。主滑方向320°，與公路基本垂直，滑坡面積為1730m2。

根據(jù)該滑坡的詳細(xì)巖土工程勘察成果，該段路基滑坡中后部滑體主要由路基填土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾碎石及角礫等組成，中前部滑體主要由粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)土組成。路基填土主要為中風(fēng)化的泥巖碎塊石，泥巖碎塊石呈灰黑色，棱角狀，巖質(zhì)較軟，粒徑15cm～35cm、最大47cm，填土厚度為2.6m～5.4m；粉質(zhì)黏土呈黃色，可塑～軟塑，巖芯呈柱狀、柱長(zhǎng)4.5cm～21.0cm、最長(zhǎng)42.0cm，層厚2.1m～3.7m；粉質(zhì)黏土夾碎石或角礫呈灰褐色、黃褐色，可塑～軟塑，碎石含量約占15%、角礫含量約占15%～20%，碎石及角礫的母巖均為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，巖芯呈柱狀，柱長(zhǎng)3.0cm～8.5cm、最長(zhǎng)11.0cm，層厚0.5m～2.4m；淤泥質(zhì)土呈灰色、灰綠色、灰褐色，軟塑～流塑，巖性為粉質(zhì)黏土及全風(fēng)化泥巖混合物、粉質(zhì)黏土夾角礫，角礫含量15%，層厚1.0m。滑體中地下水發(fā)育，5個(gè)鉆孔均見地下水，且地下水位埋深較淺。

1.2 滑坡結(jié)構(gòu)特征

滑面（帶）：該路基滑坡滑面（帶）特征較明顯，滑坡中上部滑面主要為全風(fēng)化泥巖，中下部滑面主要為淤泥質(zhì)土。全風(fēng)化泥巖主要呈灰黑色，巖質(zhì)極軟，巖芯呈柱狀、塊狀，局部巖性顏色混雜為全風(fēng)化泥巖［1］與粉質(zhì)黏土的混雜物，局部巖芯具有擠壓痕跡，手搓呈濕泥狀。淤泥質(zhì)土呈灰色、灰綠色，流塑～軟塑，巖芯呈軟泥狀、柱狀，為全風(fēng)化泥巖與粉質(zhì)黏土的混雜物，滑面埋深5.0m～8.7m。

滑床：經(jīng)詳細(xì)巖土工程勘察，該滑坡滑床為下伏三疊系中統(tǒng)上段（T2fb）全強(qiáng)風(fēng)化泥巖。全風(fēng)化泥巖呈灰黑色，巖質(zhì)極軟，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造不清晰，手搓呈泥狀，巖芯呈柱狀，柱長(zhǎng)6.0cm～12.0cm、最長(zhǎng)28.5cm；強(qiáng)風(fēng)化泥巖呈灰黑色，巖質(zhì)軟，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈碎石狀，粒徑1.5cm～5.5cm、最大粒徑7.5cm，遇水易軟化、崩解。

2 軟弱土路基滑坡的成因機(jī)制、性質(zhì)及分類

經(jīng)分析，影響該段路基滑坡穩(wěn)定性的因素，主要為地形地質(zhì)條件、大氣降水及地下水、施工因素等。

（1）地形地質(zhì)：主滑段為路基填方，填方主要為泥巖，大小不均，最大粒徑約50cm，地表匯水極易下滲，導(dǎo)致路基土含水量上升；全風(fēng)化泥巖頂部遇水泥化，形成一隔水層，致使路基土含水量進(jìn)一步上升，強(qiáng)度降低；加之填方基底原地形為一沖溝，坡降約11°，亦為易滑地層［2］。所以，易滑的地形地質(zhì)條件為路基產(chǎn)生滑動(dòng)提供了宏觀的有利條件和地質(zhì)背景。

（2）降雨及地下水：該滑坡區(qū)位于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和、熱量豐富，雨水充沛，降雨主要集中在6月～9月，區(qū)域內(nèi)年降水量1300mm～1600mm。

（3）施工因素：路基滑坡的產(chǎn)生往往與施工因素關(guān)系密切，除了上述地形地質(zhì)、雨水入滲等原因外，往往與填方路基的填方加載、基底處理、填料選擇、分層厚度、碾壓工藝、密實(shí)度控制、臨時(shí)排水等因素密切相關(guān)，路基的穩(wěn)定安全將直接影響路基施工進(jìn)度及路面鋪裝效果。

從該段路基滑坡區(qū)所處的宏觀地形、地貌角度分析，該滑坡位于一山溝沖積帶上，地形變化較大。由于右幅線路填方的堆載，加之連續(xù)的降雨，導(dǎo)致線路中部出現(xiàn)縱向裂縫。因此，根據(jù)對(duì)勘察、施工等方面的資料綜合分析，認(rèn)為該段滑坡主要是由路基填方施工、連續(xù)降雨等因素所誘發(fā)的工程滑坡，屬于推移式滑坡。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 定性評(píng)價(jià)

1號(hào)滑坡現(xiàn)處于蠕變階段，總體上處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，前緣剪出口及滑坡后緣裂縫已經(jīng)形成，地表降水沿裂縫入滲，不僅會(huì)造成前部滑體的進(jìn)一步滑動(dòng)，還將會(huì)產(chǎn)生牽引作用，造成整體滑坡的加速和大規(guī)模滑動(dòng)，對(duì)高速公路的建設(shè)構(gòu)成極大的威脅。

3.2 定量評(píng)價(jià)

根據(jù)詳細(xì)工程地質(zhì)調(diào)繪和前期勘察成果，按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ 064－98）定性評(píng)價(jià)，路基1號(hào)滑坡已產(chǎn)生了明顯的變形剪出，處于不穩(wěn)定（滑動(dòng)）狀態(tài)；2號(hào)路基滑坡僅有后緣及路基坡腳處出現(xiàn)裂縫，未貫通，為潛在滑坡。

根據(jù)勘察成果，并結(jié)合類似滑坡治理工程經(jīng)驗(yàn)及滑坡反算成果，滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)選用如表l所列的巖土物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)。

表1 路基滑坡巖土主要物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)表

根據(jù)上述計(jì)算模型和公式，該段路基二個(gè)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表2所列。

按剛體極限平衡理論，根據(jù)滑體物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、出現(xiàn)的變形跡象及滑面形態(tài)，采用折線滑動(dòng)法即傳遞系數(shù)法為計(jì)算模型進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算。

表2 路基滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果一覽表

由綜合評(píng)價(jià)可以看出，該段路基1號(hào)滑坡在正常工況、非正常工況I的狀態(tài)下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，由于該滑坡為工程活動(dòng)引起的推移式滑坡，如不及時(shí)治理，遇到連續(xù)強(qiáng)降雨，滑坡的穩(wěn)定性將會(huì)進(jìn)一步降低，很有可能造成邊坡的整體失穩(wěn)。

4 治理工程設(shè)計(jì)

4.1 滑坡推力計(jì)算

（1）滑坡推力公式

滑坡推力計(jì)算采用《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30－2004）推薦的折線形滑面?zhèn)鬟f系數(shù)法推力計(jì)算公式，公式如下：

（2）滑坡推力計(jì)算結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，各滑塊在設(shè)計(jì)支擋工程位置的滑坡推力計(jì)算結(jié)果如表3所列，并以2種工況下的大值作為設(shè)計(jì)滑坡推力。

4.2 治理措施

該段路基滑坡變形一直在緩慢發(fā)展，根據(jù)巖土工程詳細(xì)勘察成果，經(jīng)過綜合分析比選，在路基換填和加強(qiáng)排水的基礎(chǔ)上，采用抗滑樁等綜合治理措施進(jìn)行治理。

（1）路基挖填方工程

表3 路基滑坡推力計(jì)算結(jié)果一覽表

對(duì)已發(fā)生滑移變形的路基土進(jìn)行挖除，降低標(biāo)高，提高滑坡的穩(wěn)定性，為抗滑樁施工創(chuàng)造條件。挖方范圍主要為該段右半幅路基。將路基右幅已發(fā)生變形滑動(dòng)的松散石方換填為碎石土，換填厚度3.0m～5.0m；將路基邊坡下伏的軟弱淤泥質(zhì)土換填為碎石土，換填厚度2.0m～4.0 m，；在換填基底鋪筑厚度1.0m的片石滲透層，底部鋪設(shè)雙層隔水土工布、片石。在抗滑樁工程實(shí)施完成后，進(jìn)行路基填筑，應(yīng)選擇合格填料分層填筑，分層壓實(shí)，填筑至原設(shè)計(jì)路基標(biāo)高［3］。

（2）抗滑支擋工程

在路基邊坡坡腳設(shè)置一排抗滑樁，樁橫截面1.8×2.4 m，樁間距6m，共7根，其中樁長(zhǎng)10m的2根，樁長(zhǎng)12m的2根，樁長(zhǎng)14m的3根，樁身混凝土強(qiáng)度為C30。

（3）排水工程

在路基邊坡坡腳設(shè)1.0m×1.5m縱向填石滲溝，溝底埋設(shè)3根ф200帶孔硬塑透水管，滲溝與換填基底的片石滲透層相連［4］，將路基土中地下水引排至涵洞出口；填石滲溝之上設(shè)40cm×40cm矩形 M7.5漿砌片石排水溝，將地表匯水排至涵洞出口處。

5 結(jié)語

（1）山溝沖積帶上，地形變化較大，由于右幅線路填方的堆載，加之連續(xù)的降雨，導(dǎo)致線路中部出現(xiàn)縱向裂縫，易形成工程滑坡，設(shè)計(jì)及施工時(shí)需特別注意；

（2）對(duì)于填方地基軟弱層滑坡，通過技術(shù)鉆孔、室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)得到參數(shù)，結(jié)合數(shù)值計(jì)算能較準(zhǔn)確地確定滑坡的滑動(dòng)面，這種方法對(duì)軟弱土地基路基滑坡治理有重要的借鑒意義；

（3）反算對(duì)于軟弱土地基滑坡計(jì)算能較客觀的反映實(shí)際情況，對(duì)于工程處理計(jì)算簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)；

（4）采用綜合防排水措施與抗滑支擋相結(jié)合，對(duì)填方軟弱層地基滑坡進(jìn)行綜合治理，是有效的，目前此工程滑坡已治理完畢，狀態(tài)穩(wěn)定。

［1］鄭穎人，陳祖煜，王恭先，等.邊坡與滑坡工程治理［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)部.滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范（DZ 0240－2004）［S／OL］.（2012－02－03）［2012－10－20］.http：／／www.bzwkw.com／hybz／DZ／2012／0203／3700474.html.

［3］方云，陳愛云，張濤，等.四川巫山縣四道溝滑坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2002，16（3）：327－329.

［4］汪洋，殷坤龍.新攤滑坡穩(wěn)定性的有限元分析［J］.安全與環(huán)境工程，2002，9（1）：1－3，23.