公路下邊坡穩定性分析及滑坡防治措施

工程概況

2016年入春以來，新疆伊犁河谷地區連續降雨，喀什河流量激增。根據烏拉斯臺水文站蜂場提供的資料，省道315線里程樁號K81公里蜂場大橋處最大洪峰流量為870m3/s，重現周期約為50年。洪水導致河道內水流改道，特別是里程樁號K72+180-K72+510段，道路臨河側10m～20m的河灘平臺被河水沖蝕，地形產生變化，原設計已不能滿足新建公路的穩定性與安全性，需根據新地形及河道改移情況進行變更設計。

現場情況

省道315線喬爾瑪至蜂場段公路改建工程里程樁號K72+180-K72+510段左側臨河，右側為臺地，路線左側距離喀什河約有30m～50m的平臺，右側臺地比老路高約5m。

原設計時，K72+240-K72+410段為滑塌路段。現有省道315線由滑坡體中上部穿過，路線兩側地表植被生長較好，以草本植物為主，喬木、灌木少，滑坡位于喀什河的北岸，滑坡的前舌位于河流岸坎處，滑坡剪出口在岸坎的坡面上，坡面坡度在20°～25°左右，在其上、下游處，河岸陡直，在岸坎跟部有部分基巖出露，灰黑色，巖性為砂巖、泥巖，巖體破碎且夾有軟弱夾層。

原設計在路基臨河一側（喀什河）以基巖非軟化層為持力層設置擋土墻，并在路線右側臺地設置一道截水溝，阻止出露地表的潛水下滲，防止坡面土體由于含水率的增加而使土體結構破壞，進而增加土體的下滑力。

該段滑坡在2010年至2015年期間其規模僅限于K72+240-K72+410段，2016年由于伊犁地區降雨量偏大，喀什河水位增高，進一步加劇了淘蝕的速度，造成滑蹋范圍進一步擴大，由中心向兩側擴散，形成目前的規模。

工程地質

2016年7月，水毀發生后，對該處滑坡進行了補充調查，通過本次勘察，探明滑坡體地層主要有以下四層：

第一層，填筑土：層厚1.7m，灰色，稍濕，稍密-中密。為老路路基，主要為卵石。

第二層，圓礫： 層厚1.5m，灰色，稍濕，稍密-中密。母巖為灰巖，凝灰巖，充填物為中粗砂，含個別漂石。

第三層，卵石： 層厚4.8m，灰色，稍濕，其中5m～6m松散，易蹋孔，其余稍密，含黑色腐殖土，母巖為灰巖，凝灰巖，充填物為中粗砂、腐殖土，漂石含量在5%～8%，最大粒徑220mm。

第四層，砂巖，泥巖：揭示層厚12.0m，灰黑色，全風化-強風化，巖體破碎，裂隙極發育，軟弱。夾有煤矸石層，層厚在20cm～50cm，巖層產狀為50°∠70°～80°。

地面調溫冷暖兩聯供系統對傳統兩聯供系統做了改進，使得地暖不但可以冬季用來采暖，夏季也可以與風機盤管協同工作，并承擔以地暖制冷為主、風機盤管制冷為輔。由于制冷工況是以風機盤管為輔助，這樣風機盤管配置可以很小而且只需要低速運行即可。這樣改進后，不但解決了冬季采暖的舒適度問題，同時也解決了夏季空調噪音、吹風感、溫差波動大的問題，讓使用者徹底告別空調病。

K72+180-K72+510段河道岸坎處地基土0cm～10m范圍內分二層，第一層為碎石、漂石土，層厚1.0m～1.8m，受水流沖蝕，在部分段落該層消失，灰色，稍密，地基承載力基本容許值fao=500kPa，土石工程分級Ⅲ；第二層為砂巖，灰黑色，夾有煤層，多呈強風化狀，地基承載力基本容許值fao=500kPa～650kPa，土石工程分級Ⅴ。

滑坡成因分析

地形原因：喀什河在此處發育有多級階地，其中滑坡位于階地最前端的河流一級階地，為泉水溢出帶。同時，喀什河流在該處前緣形成一個凹岸彎道，掏蝕岸坡前緣。

地層影響：滑坡區域為基座階地，地層主要分兩層，表層以第四系圓礫、卵石層為主，厚度在5.0m～8.0m左右，局部夾有粉質黏土、細砂等細粒土，受泉水溢出帶影響，地層總體潮濕，潛水水位在4m左右，該層透水性較好，使得地下水向下滲透，直接浸泡下覆基巖；第二層基巖為泥質砂巖、砂巖層夾有煤層、煤矸石，全風化-強風化，該層為隔水層，潛水浸泡泥質砂巖及煤夾層，泥化軟弱塑流，形成滑坡底滑面。

該區基巖正常產狀為50°∠70°～80°，而遇水后軟化產生滑動的巖體產狀為30°∠20°～40°，可以看出巖體發生了明顯的繞曲變形。

水的影響：首先，該處滑坡前緣為喀什河，受喀什河水流影響較大。河道在該處形成凹岸，直接掏蝕坡體前緣，造成較大的臨空，尤其是雨季或洪水季節后，河水水位增加，沖蝕能力加強。

其次，是降水補充地下水形成泉水的影響，本區自然降水較豐富，且山區融雪水較多，使得地下水豐富，每一級階地前緣腳部都是泉水溢出帶，該滑坡后緣為二級階地前緣的泉水溢出帶，滑坡前緣為一級階地泉水的溢出帶，泉水水量較大。

現有老路右側地勢稍低洼，沒有相應的排水通道，路基起到了阻水的作用，造成地表水在路基右側匯集，通過下滲作用，增加土體自重并浸泡泥質砂巖及煤夾層等軟巖層，形成滑動面。

綜合上述因素：根據現場調查、鉆探，以及以往挖探、物探成果綜合分析，臨河一側土體及風化泥質砂巖、砂巖的抗沖刷能力較差，受河水的掏蝕作用較明顯。在河水的掏蝕作用下，臨空面逐漸增大；同時本區自然降水量較大，由于降水下滲，一方面，導致土體自重增加，另一方面，下滲水流浸泡軟化下覆泥巖及煤層，形成軟弱滑動面。在前緣失去支撐、底滑面形成及水的作用下，導致了該區域土體的失穩，產生滑動變形，土體經過滑動，原有沉積結構遭到破壞，這就是滑坡體卵石層呈松散狀態的原因。

此外，該滑坡在2004年產生的整體錯動，是發生在路基施工剛剛完工后的一次較大的降水之后，可以看出施工擾動影響也比較大。

穩定性計算

該滑坡臨河處邊坡坡率目前多在1：1～1：1.3，土體以松散的卵石為主，通過計算，邊坡臨河處，第5塊滑體剩余下滑力為288.114(kN)，處于不平衡狀態。其中，第3塊滑體剩余下滑力為391.724(kN)，為滑坡體最不穩定土層。

通過穩定性計算，路線左側邊坡最危險滑動面的穩定系數為0.609，最危險滑動面為臨河處的一級邊坡頂部，處于不穩定狀態。與剩余下滑力計算結果相符。

變更設計方案

為防止滑塌路段進一步擴散，危及行車安全，針對本段滑蹋路段，經研究在河岸設置抗滑擋墻方案，具體情況如下：

K72+180-K72+510段為防止河水沖蝕滑坡體前緣，在喀什河岸坎、滑坡體前緣設置了浸水抗滑擋墻，用于防洪抗滑。鑒于喀什河目前洪水較大，且本路段位于頂沖路段，為保證路基的安全、方便施工，擋墻采用C30現澆混凝土澆筑。

采用K72+280處河床形態斷面計算，設計水位為1660.39，一般沖刷深度2.88m，結合該路段地質、水文條件綜合考慮，基礎埋深采用4m，為防止土體從墻頂滑出，擋土墻需高出地面以上4m。

經分析，選取K72+420橫斷面作為擋土墻計算典型斷面。擋土墻根據滑坡體剩余下滑力和庫倫土壓力兩者之中的大值設計。

K72+260-K72+460段，土體滑蹋后原來較為穩定的土層因滑動而變得松散，松散層在地面以下5m～6m和卵礫石層與基巖的接觸面（地面以下約8m）。

為保證新建路基的穩定性，對滑塌段路基范圍內的地基土進行強夯處理。

K72+180-K72+400段為二級階地前緣的泉水溢出帶，受自然降雨的影響，泉水水量增大。故保留此路段原設計中設置的邊溝、排水溝，并在邊溝、排水溝底部設置盲溝用于攔截地下水。

結語

對該段路基下邊坡滑塌工程進行穩定性分析及防治措施后得出：公路路基下邊坡失穩大多由于地下水或地表水侵蝕造成土體強度降低、孔隙水壓力增大，以及地表水的沖刷作用，運營中的公路應多加強路基排水系統的養護。該處滑坡體采用固腳強腰，綜合處置的設計思路，滑動面采用抗滑擋墻支擋并做好相關排水工程的防治措施是可行的。