超高土工格柵柔性支護體在滑坡處治中的應用

匡　波

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西　南寧　530029)

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超高土工格柵柔性支護體在滑坡處治中的應用

匡波

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西南寧530029)

文章以廣西某高速公路K409+301～K409+600段左側滑坡為工程背景，分析了該段滑坡形成的機理，提出了土工格柵柔性支護體處治方案，并對該處治方案下邊坡的穩定性進行了計算分析。結果表明：采取“卸載+土工格柵柔性支護體”處治方案，能夠保證邊坡在天然狀態及非正常工況Ⅰ下處于穩定狀態。

邊坡工程；滑坡；處治方案；穩定性；土工格柵；柔性支護

0　引言

滑坡作為一種地質自然災害，其對人類的危害性僅次于地震[1]，因此，對于邊坡穩定性問題的研究一直是巖土工程領域研究的一個熱點。國內外學者對于邊坡的穩定性工作做了許多有意義的研究工作，也取得了許多有價值的研究成果[2-5]。然而，由于滑坡問題的復雜性和多變形，在實際工程中還是避免不了對滑坡問題進行多次重復處治的現象[6]。因此，對于邊坡穩定性問題應首先進行科學的分析和預測，從而提出科學、有效的處治方案。

1　工程概況

廣西某高速公路K409+310～600段路線橫切山脊，形成左右兩側兩個路塹挖

方邊坡。其中，自下往上，左側邊坡原設計為三級坡，坡率分別為1∶1、1∶1.25、1∶1.5，邊坡最大挖方高度約25.2 m，挖方段長度約290 m，邊坡采用掛鋼筋網噴混凝土防護。施工過程中，當左側邊坡開挖至第一級邊坡坡頂時，由于2013年3～6月連續降水，且邊坡尚未及時封閉，導致K409+360～K409+430段第二～三級邊坡出現滑塌，后在持續暴雨天氣影響下，滑塌規模進一步發展擴大，至2013年10月底，牽引K409+340～450段后方巖土體出現整體滑移。滑坡處橫斷面圖見圖1。

圖1　滑坡處橫斷面圖

根據鉆探及地質調查，滑坡體分布高程為212～238 m，主滑方向長度約60 m，底部寬度約110 m，滑動面積約3 300 m2，厚度3.00～12.00 m，平均厚度約8.0 m，滑動體積約2.6×104m3，屬中層牽引式滑坡。滑坡體巖性主要為黏土，土層結構松散，橫向張拉裂縫發育，張開寬度3～15 cm，可探視深度0.5～1.5 m，走向基本垂直主滑方向，局部出現錯臺形成若干級滑坡臺地。裂縫是雨水下滲的主要通道，暴雨后形成的眾多水柱，一方面大大降低土體抗剪強度，另一方面，飽水巖土體自重增加及靜水壓力增大，致使巖土體下滑力增大，對邊坡穩定極其不利。

2　滑坡機理分析

在邊坡開挖后，邊坡前緣形成高陡的臨空面，巖土體應力出現重分布，坡頂形成一定范圍的張拉應力帶，坡體中下部局部出現應力集中。且由于邊坡坡面未及時防護，在前期的連續強降雨等誘因下，邊坡坡

面巖土體軟化，強度急劇降低，邊坡淺層巖土體首先失穩，發生滑塌，從而使上部巖土體失去支撐，牽引上部巖土體沿基面滑移，使斜坡巖土體產生裂縫和蠕變，雨水進一步通過裂縫下滲，一方面大大降低土體抗剪強度，另一方面，飽水巖土體自重增加及靜水壓力增大，致使巖土體下滑力增大，最終造成整個滑坡的發生。

3　滑坡穩定性分析與評價

邊坡主要在黏土層中出現滑移失穩，土層多具高含水率、高液限性等特性，為高液限土土質滑坡。根據地質分析表明，巖層走向與邊坡走向基本相同，與左側高邊坡傾向相反，對左側邊坡穩定性有利。但基巖面傾向與坡向一致，覆蓋土層有沿基巖面滑動的可能。

勘察期間，滑坡邊界沒有進一步擴大，滑坡體后方沒有出現變形裂縫，滑坡體處于相對穩定狀態，但滑坡體前緣堆積體坍塌時有發生，在雨季雨水浸泡及沖刷作用下，滑坡體前緣巖土體再次出現坍塌，亦或將滑坡體前緣巖土體清除，都將可能使滑坡體處于蠕動發展階段，并進一步使滑坡體后方巖土體出現更深的潛在滑動面，使滑坡規模擴大。因此，若不及時對滑坡進行治理，將對高速公路的建設和運營產生極大的危害。

通過室內試驗及反演，綜合確定滑動帶強度參數取值如下：正常工況下c=8.7 kPa，φ=12.4；非正常工況Ⅰ，c=8.2 kPa，φ=12.0。按該參數，分別計算正常工況(天然狀態)和非正常工況Ⅰ(飽水狀態)下滑坡穩定性及滑坡推力可知，正常工況下及強降雨工況下滑坡均處于不穩定狀態。強降雨工況下，滑坡推力最大，為854kN/m。

另對未滑坡區邊域選取三個剖面進行潛在滑移面穩定性分析，其結果如表1所示。由表1可知，在非正常工況下，邊坡穩定系數不滿足要求，且邊坡覆蓋層大多為高液限土，為避免邊坡在干濕循環后出現坍塌并牽引上部巖土體出現滑移，需對邊坡進行特殊防護。

表1　穩定性計算結果表

4　滑坡處治方案

4.1方案的比選

根據滑坡勘察報告可知，本滑坡體方量約2.6×104m3，是一個中層牽引式小型滑坡，最大剩余下滑力約854kN/m。但滑坡體在暴雨條件下仍有可能繼續蠕動發展，滑動規模可能進一步擴大。據滑坡地質條件分析，本滑坡治理的可選方案主要有卸載、錨索(桿)錨固、抗滑樁支擋、加筋土柔性體反壓支擋及這幾種方法的組合。各方案比較情況見表2(表中A表示方案好，B表示方案較好)。

表2　方案比較表

考慮本滑坡規模不大，建議在完全卸載滑坡體基礎上對邊坡進行防護，經初步對比，本著“安全、經濟、適用、美觀”的設計原則，本滑坡治理方案擬采用方案2“完全卸載+土工格柵柔性支護體”。

4.2邊坡刷坡卸載方案

按照滑坡勘察報告推測滑面，對已滑動區域，從下往上，第1～4級開挖坡比一般采用1∶1.5、1∶2.0、1∶1.5、1∶1.5；對于未滑動區域或淺層滑塌區域，從下往上，第1～4級邊坡均按1∶1.5坡比刷坡，每8m高設一個臺階，平臺寬度一般第1級1.5～2m，第2級1.5～4.0m，第3級1.5m，每級坡高8m，第4級支護體頂按1∶1.75一坡到頂，按此坡比放坡，基本可將已滑動巖土體完全清除。第一級坡腳開挖寬度視支護體寬度而定，一般為10m，大、小樁號兩端可適當減小，按5～10m逐漸過渡。根據鉆探結果，坡腳往上2m范圍內部分可能會出露全風化巖或中風化灰巖，巖土性質較好，可部分予以保留，為減少開挖工程量，可根據現場實際開挖揭露地質情況適當減小開挖寬度，沿傾斜基巖面將邊坡開挖呈臺階狀，但需保證基底開挖寬度≥8m(7m厚支護體及1m碎石排水層)。

4.3土工格柵柔性支護方案

柔性支護體填筑坡比從下往上依次為1∶1.5、1∶1.75、1∶1.75、1∶1.75，平臺寬度≥1.5m，一般第1級2m，第2級4～6m，第3級1.5～3m。柔性支護體底寬一般第1～2級為10.0m(第1級坡腳3m以上范圍內若遇中風化灰巖或全風化基巖，可適當減小其寬度，但最小仍應≥7m)，第3級為5.5～10.0m，第4級3.5～6.0m，可根據不同地形條件及滑坡范圍適當調整，但不同段落可根據不同地形條件及滑坡范圍適當調整，K409+310～380段及K409+520～600段第1～2級支護體寬度可適當減小，由10m逐漸過渡至5m。

5　邊坡穩定性計算

5.1計算方法及計算參數的確定

分別以K409+360、K409+395、K409+425、K409+460、K409+500五個橫斷面建立地質模型，分別采用基于折線滑動面和圓弧滑動面的簡化Bishop法及簡化Janbu法進行分析計算。

根據室內試驗、巖土參數反演及地區經驗值，確定邊坡各巖土層物理力學計算參數，如表3所示。

表3　巖土層物理力學計算參數表

5.2計算結果

在正常工況條件及非正常工況Ⅰ(暴雨或連續降雨)條件下對邊坡進行穩定性計算，穩定性系數計算結果如表4所示。

表4　穩定性系數計算結果表

從計算結果中選取K409+500橫斷面處的邊坡穩定性計算結果，如圖2所示。

(a)圓弧滑面簡化Bishop法(FS=1.147)

(b)折線滑面簡化Janbu法(FS=1.227)

通過分析計算結果可知，在采取“完全卸載+土工格柵柔性支護體”處治方案后，邊坡在天然狀態下均處于穩定狀態，在非正常工況Ⅰ(暴雨和連續降雨)情況下K409+310～600段處于穩定或基本穩定狀態，邊坡穩定性滿足規范要求。

6　結語

某高速K409+310～K409+600段左側邊坡滑坡是由于在前期邊坡未及時防護的情況下出現連續強降雨等原因，使得邊坡坡面巖土體泡水軟化，巖土體力學強度參數急劇降低造成的。邊坡穩定性計算結果表明：在采取“完全卸載+土工格柵柔性支護體”處治方案后，能夠保證邊坡在天然狀態下處于穩定狀態，在非正常工況Ⅰ(暴雨和連續降雨)情況下處于穩定或基本穩定狀態。同時，在邊坡處治過程中，應合理布置觀測網點，采用全站儀、水準儀及紅外儀、測斜儀等，對邊坡坡體水平位移、垂直位移以及變化速率進行實時監測，以確保邊坡整治工程的施工安全。

[1]謝宗運，胡浩，竇健珍.百隆高速公路K1362+250～K1362+150段滑坡處治關鍵技術[J].西部交通科技，2012(10)：32-35.

[2]宋勝武，馮學敏，向柏宇，等.西南水電高陡巖石邊坡工程關鍵技術研究[J].巖石力學與工程學報，2011，30(1)：1-22.

[3]巨能攀，趙建軍，鄧輝，等.公路高邊坡穩定性評價及支護優化設計[J].巖石力學與工程學報，2009，28(6)：1152-1161.

[4]夏開宗，陳從新，魯祖德，等.考慮水力作用的順層巖質邊坡穩定性圖解分析[J].巖石力學與工程學報，2014，35(10)：2985-3040.

[5]羅陵，劉層林.公路邊坡穩定性快速評價研究[J].公路，2012(11)：156-161.

[6]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.

Application of Super-high Geogrid Flexible Supporting Body in Landslide Treatment

KUANG Bo

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

With the landslide at the left side of an expressway K409+301～K409+600 section in Guangxi as engineering background，this article analyzed the formation mechanism of this landslide，proposed the geogrid flexible supporting body treatment program，and calculated and analyzed the slope stability under this treatment program.The results showed that：the “Unloading+geogrid flexible supporting body” treatment program can ensure that the slope is in a stable state under natural state and non-nor-mal operating condition I.

Slope engineering；Landslide；Treatment program；Stability；Geogrid；Flexible support

U418.5+5

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.05.004

1673-4874(2016)05-0013-04

2016-04-28

匡波(1983—)，工程師，碩士研究生，主要從事巖土工程勘察與設計工作。