臨吉高速公路東團滑坡工程地質勘察與處治

李宏濤

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

東團滑坡位于臨吉高速公路K220+680—K220+950段東團煤礦南側，路線以半填半挖形式從滑坡前緣通過，左幅為高邊坡，最大邊坡高度34.6 m，其中K220+680—K220+780屬東團大橋一段。施工期間，邊坡開挖過程中，左側山坡地表出現多處裂縫，裂縫最大寬度 20 cm，K220+750—K220+780段左側路基邊坡上出現剪出面，剪出長度20～30 cm。對高速公路路基及東團大橋的安全造成威脅，必須進行勘察處治。

1 滑坡區工程地質條件

1.1 地形、地貌

滑坡區位于鄂河以南的山前斜坡地帶，東西兩側為沖溝，地表高低不平，總體向鄂河方向傾斜，地面坡度8°～15°。海拔高程1106.0～1174.0 m，相對高差68.0 m。

1.2 地層巖性

東團滑坡經地質調繪及鉆探揭示，按地層巖性劃分為3個區段，分述如下：

a）滑坡區 K220+680—K220+740段，主要由坡積碎石土含塊石組成，碎石巖性為砂泥巖碎塊，分選差，棱角狀，結構疏松，坡腳附近夾有2.6～5.0 m厚的硬塑-可塑黏性土。

b）滑坡區K220+740—K220+870段，主要由二疊系強-弱風化砂泥巖組成，滑體地表為第四系黃土。強風化巖體厚度15 m左右，節理裂隙發育，巖體破碎，巖芯呈碎塊狀，且巖層視傾向與左邊坡坡向一致。

c）滑坡區K220+870—K220+960段，巖性為第四系黃土夾含碎石，黃土呈硬塑狀態。在路基設計標高以下為二疊系強風化砂泥巖，呈塊碎石狀，砂泥巖夾有黏性較大的棕紅色粉質黏土，厚度不等，約為0.5～1.5 m，切面較光滑。

1.3 水文地質

根據施工開挖的邊坡斷面，未見有地下水出露，但該路段詳勘階段在K220+718處有泉水流出，標高1111.7 m，位于邊坡坡腳附近，流量隨季節變化。在K220+835左20 m的探坑中有地下水，24 h水深約0.3 m，其余探坑中均未見地下水，說明滑體中地下水呈脈狀分布。經多次勘測，滑坡勘探斷面水位埋深在18.0～44.7 m之間。

2 滑坡地質勘察概況

為了詳細查明該滑坡地形地貌、地質條件、性質、成因類型、規模等，分析評價滑坡穩定狀況、發展趨勢和對公路工程的危害程度，采取有效措施，保證路基及橋梁施工和運營安全，滑坡勘察制定了詳細的勘察方案和技術要求[1]。

2.1 勘察技術要求

滑坡勘察要求采用地質調繪、挖探、鉆探等進行綜合勘探?？辈炱陂g，通過多次現場地質調繪，首先確定滑坡周界，布設測量斷面，在此基礎上根據滑坡的類型、規模、復雜程度，結合路線工程類型及整治工程設計確定勘探點的數量、位置和深度。由于地形復雜，鉆孔就位異常困難，所有鉆孔均按技術性鉆孔實施，孔深鉆至穩定地層以下大于10 m?；w上部的黃土及坡積物采用干法鉆進，嚴重塌孔時采取跟管護壁或泥漿護壁，在滑帶及其上下5 m采用雙管單動鉆進。鉆孔驗收后對不需保留的鉆孔用水泥沙漿封孔處理。

2.2 勘察工作量

東團滑坡勘察共完成斷面測量9條，布置主軸勘探線3條，間距80～90 m，布設完成鉆孔5個，孔間距 60～70 m，深度 40.0～47.8 m，總進尺 177.84 m；布設探坑5個，深度0.5～3.5 m，總進尺13.5 m；利用詳勘階段橋梁及路基勘察鉆孔4個，孔深25.4～50.0 m，總進尺133.1 m?；碌钠矫嬷芙缂翱碧近c布設如圖1所示。

圖1 東團滑坡工程地質勘察平面示意圖

3 滑坡形態特征、性質及成因

滑坡平面形態呈扇形，滑體主軸長176 m，橫寬約 260 m，滑體厚度 18～32 m，滑體體積約114.4萬m3，屬大型滑坡，滑動方向350°，與路線走向近垂直。

調查發現滑坡地表裂縫為由下向上發展的張裂縫，下寬上窄，呈斷續分布未貫通，多數裂縫垂直位移不明顯，僅可看到輕微的錯距?；轮鬏S部位（A-A’斷面）地表上凸，呈脊形地貌。主軸前緣挖方邊坡上可看到明顯的滑動面，滑動面沿路線走向剪出寬度20 m左右。根據地表觀測，裂縫仍在增加，滑坡處于蠕動擠壓階段，屬牽引式滑坡。

由于山坡體中夾有風化泥巖及黏性土，在水的作用下易軟化，強度降低，形成軟弱夾層，且巖層視傾向與左邊坡坡向一致。路塹開挖后形成十多米高的臨空，破壞了山體的平衡條件，引起山坡滑動。

4 滑坡推力計算及治理方案

4.1 計算依據

滑坡穩定性分析應采用工程類比法和力學計算相結合的方法。東團滑坡推力計算采用傳遞系數法，利用折線形滑面穩定安全系數（Fs）計算公式，計算滑坡體的穩定安全系數見公式（1）及剩余推力見公式（2）[2]。

4.1.1 穩定安全系數計算公式

式中：Wi為第 i條塊的重量，kN/m；αi為第 i條塊滑面傾角，（°）；φi為第 i條塊內摩擦角，（°）；Ci為第i條塊內聚力，kPa；Li為第 i條塊滑面長度，m；ψj為第i-1塊段的剩余下滑力傳遞至第i塊段時的傳遞系數（j=i），即：

4.1.2 剩余推力計算公式

式中：Fs為滑坡穩定安全系數，不考慮地震時，高速公路取1.2～1.30，分別計算；項目區為Ⅶ度地震烈度區，需考慮地震。其余符號意義同穩定系數計算公式（1）。

對于土石類滑坡的滑帶土參數選定，主要考慮到泥巖滑帶土的滑面較為穩定，滑帶土抗剪強度指標中的φ值一般相對較為穩定，殘余值較為穩定，計算中首先假定φ值并反算c值；對于黏性土滑坡則主要考慮到黏性土的c值相對較為穩定，計算中首先假定c值并反算φ值。在選定了各類滑坡滑帶土的綜合c、φ值之后，通過主軸斷面上計算各個滑塊的剩余下滑力。

4.2 計算成果

由于東團滑坡滑體各處滑面位置及巖性條件不一致，推力計算在選擇有代表性的A-A’、B-B’、CC’三條主軸斷面上進行，如圖2所示?；聟档娜≈抵饕紤]3個因素，包括滑帶土的巖性、天然狀態、當前及歷史的穩定性等?；掠嬎阒?，對于土石滑坡與黏性土滑坡分類對待，滑坡計算參數的選取主要通過反算、結合經驗值與試驗值綜合進行分析，最終選取較為符合實際的滑帶土的綜合c、φ值。

圖2 東團滑坡工程地質主軸斷面示意圖

根據滑坡施工期間的穩定狀態，在滑面為泥巖及黏性土的情況下，采用穩定系數K=0.98～1.0，在假設c值的情況下，用反算法計算出φ值。通過多次驗算并結合試驗指標確定各斷面推力計算的c、φ值。

采用傳遞系數法計算滑坡推力，邊坡處于天然狀態下的正常狀況時分別選取安全系數Fs為1.2、1.25、1.3；本項目位于Ⅶ度帶內，邊坡處于地震荷載作用狀態下的非正常工況時分別取安全系數Fs為1.1、1.15、1.2。計算結果見表 1、表 2。

表1 正常工況下滑坡推力計算表

表2 地震工況下滑坡推力計算表

4.3 滑坡穩定性分析與評價

經詳細勘察計算，分析評價東團滑坡施工期間處于蠕動擠壓階段，地表裂縫數量和規模還在不斷增加，已具備滑動潛在的物質條件和外部因素，如果不加防范，將造成滑坡劇烈滑動。

4.4 治理方案

根據詳細的工程地質勘察成果，東團滑坡采用支擋工程為主，配合地表排水的綜合治理措施，并變更部分工程類型。

4.4.1 支擋工程

a）K220+740—K220+960段，在滑坡前緣邊坡上布置一排抗滑樁，樁長至設計標高以下。為保證施工安全，采用間隔開挖，開挖過程中及時支護。

b）K220+680—K220+740段，邊坡未發現明顯的剪出口，但由于該段邊坡主要由坡積碎石土含塊石組成，結構疏松，邊坡易滑塌。該段采用擋墻處治并做好坡面防護。

4.4.2 排水

在滑體地表設置樹枝狀排水溝。對地表裂縫用黏土回填夯實，防止地表水下滲。對地下水采取排水孔引出滑坡體外。

4.4.3 變更工程類型

施工圖設計階段，東團滑坡前緣的K220+680—K220+780段工程類型為東團大橋的一段，K220+780—K220+950段工程類型為半填半挖路基?；驴辈焯幹纹陂g，東團大橋還未開始施工。在滿足東團大橋設計要求下，為降低運營期間的安全風險，將東團大橋橋長縮短，位于東團滑坡前緣的此段橋梁改為路基工程。

5 結語

通過對東團滑坡詳細的工程地質勘察和評價，查明了其滑動面的位置、范圍、形態、規模，控制了滑體厚度、滑面深度，對其穩定性進行了定性、定量評價，為其工程處治設計提供了地質依據。并提出了處治建議，施工階段進行了動態設計和信息化施工。東團滑坡處治完成后，監測顯示目前坡體處于安全穩定狀態，保證了高速公路的正常運營，取得了較好的經濟效益和社會效益。