邵光高速公路某滑坡成因分析及治理工程設(shè)計

■朱雄欽 ■福建新路達(dá)交通建設(shè)監(jiān)理有限公司

1 引言

目前國內(nèi)正處在山區(qū)高速公路的建設(shè)高潮，在工程建設(shè)中，為降低工程造價，不得不大量切割山體，形成高邊坡。由于切割山體，破壞了山體原有的平衡，同時在降雨作用下，土體物理力學(xué)指標(biāo)降低，極易造成邊坡失穩(wěn)。刷方卸載、預(yù)應(yīng)力錨桿(索)以及支擋等措施是治理滑坡常用的手段，本文結(jié)合邵光高速公路K28 +540 滑坡工點(diǎn)，通過分析該滑坡的成因，并提出相應(yīng)的治理措施。

2 工程概況

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)域?qū)偾鹆晷逼碌孛玻郊棺呦蚪鼥|西向，總體地形西高東低，自然地形呈上陡下緩，下部坡度20～30°，上部坡度30～40°，坡腳設(shè)計公路路面高程約262.379～265.49m，道路左側(cè)人工邊坡后緣山頂部最大高程約357m，相對高差約94.6m。人工邊坡沿線南北兩側(cè)為丘陵小沖溝，沖溝切割深度25～45m，兩側(cè)壁地形高陡，自然地形坡度約35～45°，地表植被發(fā)育。滑坡段落平面布置圖見圖1。

圖1 滑坡平面圖

2.2 地基土工程地質(zhì)層組及特征

根據(jù)人工開挖邊坡出露及工程鉆探揭露，劃分為5 個工程地質(zhì)層，現(xiàn)自上而下分述如下:

2.3 地層巖性

根據(jù)人工開挖邊坡出露及工程鉆探揭露，根據(jù)巖土體成因時代、埋藏分布規(guī)律、巖性特征及其物理力學(xué)性質(zhì)，劃分為5 個工程地質(zhì)層，現(xiàn)自上而下分述如下:

2.4 水文地質(zhì)條件

工作區(qū)水文地質(zhì)條件較簡單，富水性一般，主要受大氣降雨補(bǔ)給。人工邊坡開挖使巖土體裸露，失去地表植被等防護(hù)，地表降雨沿坡面巖孔隙、裂隙大量下滲，一方面降雨沿孔隙裂縫入滲轉(zhuǎn)化為松散層孔隙潛水、風(fēng)化基巖網(wǎng)狀裂隙水等，使土體重度加大，抗剪強(qiáng)度降低。另一方面沿基巖卸荷裂隙下滲轉(zhuǎn)化為基巖裂隙水，降雨后裂隙內(nèi)地下水水位迅速上升，加劇裂隙張開程度，增動水壓力和滲透力等，加劇了表層土狀風(fēng)化巖土體的下滑。

3 滑坡發(fā)展過程及成因分析

3.1 滑坡發(fā)展過程

邊坡原設(shè)計最高五階，第一至五階坡率分別為1∶0.75、1∶1.0、1∶1.0、1∶1.25 和1∶1.25，第一階設(shè)置交錯的非預(yù)應(yīng)力錨桿框架，第二、三階設(shè)置交錯預(yù)應(yīng)力錨索框架。2014 年3 月，邊坡開挖至第一階，因坡面錨固工程未及時實施，受降雨影響，邊坡發(fā)生變形開裂，2014 年11 月，邊坡變形進(jìn)一步加劇。坡頂出現(xiàn)多道裂縫，滑坡周界明顯，第一階坡面出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象。

3.2 滑坡成因分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查以及滑坡勘察資料揭示，該滑坡形成的主要因素如下:

(1)斜坡場地經(jīng)人工開挖分級切坡，形成高差約40m，坡度34～53°的高陡人工邊坡，破壞了該斜坡原有的應(yīng)力平衡;

(2)邊坡主體由坡殘積土層及下部風(fēng)化土層組成，下伏基巖，表層覆蓋的①殘坡積砂質(zhì)粘性土，孔隙度較大，具中等透水性，其主要組成成分為粉粘粒，土體結(jié)構(gòu)松散，有利于地表降水下滲，易吸水飽和、重度加大，抗剪強(qiáng)度降低;同時基巖面順傾且相對隔水，容易造成地下水匯集，浸泡和軟化接觸帶附近土體，降低巖土體抗剪指標(biāo)。

在以上兩個因素同時作用下，邊坡發(fā)生變形破壞，本滑坡為牽引式滑坡。

4 滑坡治理設(shè)計

4.1 穩(wěn)定性計算

根據(jù)地勘資料，各巖土層指標(biāo)如下

表1 各巖土層物理力學(xué)指標(biāo)

以下以主滑方向斷面4-4’為例說明計算過程，采用GEO-SLOPE 軟件，結(jié)合地勘提供的巖土層物理力學(xué)指標(biāo)，對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計算，計算過程如下:

圖2 4-4’斷面現(xiàn)有穩(wěn)定性結(jié)果

圖3 4-4’斷面刷坡后

圖4 4-4’斷面加固后

由圖2～圖4 可以看出，通過刷坡設(shè)置寬平臺，可以將大部分的滑坡松散體清除，同時可以大大提高邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)，4-4＇斷面通過刷坡設(shè)置寬平臺，安全系數(shù)提高了0.434，大大減少錨固工程數(shù)量，結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索框架，將安全系數(shù)提高至規(guī)范要求值。

4.2 滑坡治理設(shè)計

由于該滑坡目前已處于滑動狀態(tài)，邊坡坡頂出現(xiàn)了多道明顯的圈椅狀裂縫，坡面出現(xiàn)較多的裂紋。第一階坡面中部出現(xiàn)明顯的鼓脹現(xiàn)象。對該滑坡實施刷坡卸載結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索框架的治理方案，見圖5，具體措施如下:

(1)刷坡卸載:通過卸載邊坡中上部土方，對已擾動的土體進(jìn)行清除，減少滑坡下滑力;

(2)錨固工程:在邊坡第二級設(shè)置交錯錨索框架，第三、四階設(shè)置滿布預(yù)應(yīng)力錨索框架，錨索鉆孔孔徑為150mm，為6 束鋼絞線錨索，錨索單束公稱直徑為15.2mm，其中錨固段位于砂土狀強(qiáng)風(fēng)化的錨索，單孔錨索設(shè)計拉力為500KN，錨固段長度12m，錨固段設(shè)置于碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖錨索，錨固段長度10m，單孔設(shè)計拉力為700KN;

(3)坡面防護(hù)工程:坡面采用拱型骨架植草和液壓客土噴播植草灌(框架內(nèi))兩種防護(hù)方式;

(4)截排水工程:在邊坡坡頂開口線外側(cè)設(shè)置截水溝，截流后側(cè)山體的地表水進(jìn)入邊坡坡面范圍內(nèi)，平臺上設(shè)置排水溝，并在土層和強(qiáng)風(fēng)化土層段設(shè)置排水平孔;

(5)支擋工程:坡腳第一階設(shè)置4m 高矮擋墻，頂寬2m，采用C15片石砼澆筑;

(6)裂縫夯填:對于已有的裂縫，應(yīng)采用粘土夯填封閉，防止雨水通過裂縫滲入坡體。

圖5 4-4’斷面加固設(shè)計圖

4.3 施工注意事項

(1)預(yù)應(yīng)力錨索:因本滑坡體有多道裂縫，施工預(yù)應(yīng)力錨索過程中將出現(xiàn)漏風(fēng)、跑漿等現(xiàn)象，因此在施工過程應(yīng)采用跟管工藝，跟管長度直至穿過已有滑動面為止。

(2)地下水排水工程主要是指仰斜平孔排水工程，一般設(shè)計工程位置和數(shù)量均為原則性布設(shè)，在具體施工過程中，應(yīng)根據(jù)施工揭示地層及含水狀態(tài)等實際情況調(diào)整孔位、孔數(shù)和孔深，以排水孔正常出水率達(dá)50%以上為宜，確保平孔排水工程效果。

(3)坡面及坡頂上的裂縫，應(yīng)采用粘土夯實封閉。

5 結(jié)語

滑坡采用上述方案實施后，通過監(jiān)測結(jié)果反饋，滑坡體已處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明該處理方案是成功可行的。對于風(fēng)化層較厚的滑坡，如果具備放緩條件，通過刷坡卸載，設(shè)置寬平臺等措施，可大大降低滑坡下滑力，減少錨固工程量，進(jìn)而降低工程造價。

［1］陳祖煜，土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析——原理、方法、程序.北京:中國水利水電出版社.

［2］李海光.新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程實例［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［3］JTG D30-2004，公路路基設(shè)計規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］盧才金.考慮結(jié)構(gòu)面效應(yīng)的路塹類土質(zhì)高邊坡及其穩(wěn)定性分析［J］.巖土工程界，2006，10(7):29～32.