京新高速公路K145滑坡成因分析及綜合治理

滿高峰 潘智鋒

(中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088)

1 工程概況

京新高速公路集寧至呼和浩特段K145里程段位于內蒙古烏蘭察布市卓資縣境內，屬低山丘陵地貌，微地貌為山前緩坡臺地，線路從山前緩坡臺地中前部以挖方形式穿過，最大坡高約20 m。2013年5月，右側路塹邊坡在開挖過程中相繼出現兩處滑坡災害，邊坡后緣出現約150 m長縱向拉張裂縫。為防止滑坡繼續發展，暫停了路槽土石方開挖并對坡腳堆載反壓，反壓后坡體基本穩定。7月初，受當地持續強降雨的影響，滑坡發生新的變形，圈椅狀滑坡后緣下挫1 m，二級邊坡坡腳處隆起，出現新的剪出口，后因持續降雨，滑坡持續緩慢蠕動。隨后針對滑坡現狀進行了全面調查分析，設計提出了一套快速有效的綜合治理方案并及時進行實施，保證了工期和順利通車。

2 工程地質條件

2.1 滑坡特征

K145里程在500 m范圍出現兩處滑坡，小里程段滑坡為小型牽引式巖質滑坡，沿主滑方向長約20 m～30 m，后緣形成高約2 m近直立陡坎，滑坡體主滑方向方位角約SW268°，前后緣最大高差約16 m，滑坡體體積約8萬m3;大里程段滑坡中型牽引式巖質滑坡，沿主滑方向長約40 m～50 m，后緣形成高約3 m近直立陡坎，滑坡體主滑方向方位角約NW274°，前緣剪出口、滑坡側界羽狀錯動裂縫明顯，周界清晰，前后緣最大高差約19 m，滑坡體體積約12萬m3。兩段滑坡周界均呈“簸箕狀”，后緣繼續向后牽引，拉張裂縫發育。

2.2 地層巖性

由于滑坡體特殊的地層結構，透水性差的泥巖夾層較易成為滑坡體滑帶，形成滑坡，通過路槽開挖面可見第一層滑面位于設計路塹邊坡坡腳以上0.5 m～1 m處，深部地層(滑床)主要為下第三系全～強風化砂巖及全～強風化砂礫巖，泥巖夾層呈不規律分布，上部段少量為含礫粉質黏土;路槽開挖面揭露全風化砂巖、全風化砂礫巖呈碎塊狀，部分呈砂礫狀或土狀，強風化砂礫巖多呈碎塊狀，巖質軟，巖體破碎，局部較完整。

3 滑坡成因分析

滑坡的形成是多種因素共同作用的結果，通過調查分析，K145滑坡發生的原因可歸納為以下幾點:

1)K145滑坡位于山前緩坡地帶，坡頂為寬緩坡地，坡頂以下自然坡度變陡，兩側為深大溝谷，平面上呈“簸箕狀”，具備發生滑坡的地形條件。

2)邊坡表層主要由第四系殘坡積物，全風化砂巖、砂礫巖夾薄層泥巖等組成，礫巖裂隙發育，透水性好;而泥巖為隔水層，故易在砂礫巖與泥巖接觸面形成飽水帶，軟化泥巖降低其抗剪強度指標，形成薄弱面，為滑坡形成發展提供了天然條件。

3)路塹邊坡開挖后，在坡前形成高陡臨空面，破壞了坡體的原有平衡條件，解除了邊坡前緣的支撐力，致使坡體應力松弛，坡頂卸荷裂縫張開，雨水灌入，降低了邊坡的整體穩定性。

4)坡頂地形平緩，地表水排泄不暢，加之地層節理裂隙發育，透水性好;雨季來臨時，大量地表水下灌，坡體自重增加，坡體的抗剪強度弱化，致使坡體的穩定性大大降低。

以上多種因素的共同作用導致了K145滑坡發生滑動，滑坡后緣拉張裂縫在持續發展，并不斷向后牽引，致使滑坡規模進一步擴大，最終形成大型牽引式巖質滑坡。

4 滑坡穩定性評價

采用基于極限平衡理論的傳遞系數法對自然工況、暴雨工況及地震工況等三種狀態下的滑坡的穩定性分別進行評價計算。計算首先應確定巖土體重度γ、粘聚力c和滑動面(帶)內摩擦角φ三個主要計算參數。巖土體重度γ結合室內試驗及經驗數據等相關資料綜合選取:天然重度γ取19.0 kN/m3、飽和重度取20.0 kN/m3。對滑動面的粘聚力c，可根據滑坡的地質環境條件，根據室內巖土試驗指標及經驗值選取;內摩擦角φ可根據滑坡的性質、目前所處的穩定狀態(蠕動變形階段)及其環境變化因素，判斷其穩定度，給定c值，反算滑動面(帶)內摩擦角φ。在計算該滑坡剩余下滑力時，滑面粘聚力c取為10 kPa，滑坡目前的穩定系數取0.99，反算內摩擦角φ值，綜合反算的φ值為7.68°。參考滑動面(帶)的飽水狀態、巖土室內試驗指標及類似工程實例的相關經驗，綜合確定滑動面天然狀態下的抗剪強度指標為c=10 kPa，φ=7.5°。

通過多個斷面的計算，滑坡在天然狀態下的穩定系數為FS=1.01～1.03，處于極限平衡狀態;在暴雨工況下的穩定系數FS=0.97～1.02，滑坡處于不穩定～極限平衡狀態;地震狀態下邊坡穩定系數FS=0.94～0.98，滑坡處于不穩定狀態。

5 滑坡綜合治理

通過前述滑坡穩定性評價計算結果可知，滑坡在天然狀態下處于極限平衡狀態，在暴雨工況下則處于不穩定狀態或者極限平衡狀態，因此，為保證邊坡及工程施工安全，對滑坡進行永久加固前應進行臨時搶險處理。具體采取的臨時搶險措施有:1)挖通并砌筑坡頂及坡面截、排水溝;2)用黏土或三七灰土夯填地表裂縫;3)施工期間對滑坡前緣堆載預壓;4)滑坡變形明顯位置打設臨時錨桿;5)在滑體上布設變形監測系統，實時監控滑坡發展。做好臨時搶險措施后，采用多種措施相結合的綜合治理方法對滑坡進行永久性加固，具體工程措施布置見圖1。

首先對上部邊坡進行刷方卸載，單級坡高6 m，一級坡坡比為1∶1，二、三級坡坡比為1∶1.5 ～1∶2，各級邊坡間留出 3 m ～16 m寬平臺。滑塌區虧坡部分采用三七灰土夯填，以保證坡面平整、密實，與兩端坡體連接處平順過渡。刷坡應分段進行，并及時采取以下措施進行永久加固:

1)一、二級邊坡采用預應力錨索地梁加固，地梁間采用M10漿砌片石護面墻封閉，防止雨水沖刷和下滲。2)一級邊坡平臺寬3 m，在平臺上按縱向間距3.0 m、橫向0.7 m布置三排12 m長微型樁，每根微型樁由3根Ф25鋼筋平行并對稱焊接在1根φ50鋼管上而成，樁頂采用鋼筋混凝土澆筑成一個頂板承臺，將微型樁連接形成整體，增強其抗滑能力。其余邊坡平臺采用M10漿砌片石封閉。3)在距離一級邊坡坡腳1 m高位置按間距6 m布設一排仰斜式排水孔，及時排出坡體內地下水。

圖1 滑坡綜合治理措施布置剖面圖

同樣采用極限平衡理論的傳遞系數法對布設了加固措施的滑坡斷面進行了穩定性計算分析，三種不同工況下的穩定性系數都提高到規范要求以上，使工后邊坡能夠滿足長期穩定的目的。通過為期兩個月的滑坡治理施工后，數個月的變形觀測數據顯示邊坡目前處于穩定狀態，治理效果良好。

6 結語

京新高速公路K145滑坡由兩個相鄰的小～中型牽引式滑坡組成，滑坡的發生是地形地貌、地層巖性、地質構造以及氣象、水文等多因素共同作用的結果。結合滑坡的成因、規模及工期要求等，制定了應急搶險與永久加固相結合的綜合治理方案，通過工后邊坡變形動態監測結果，證明工程治理措施有效，保證了公路的正常通車運營。

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