臨泉鎮上西坡塬上土體滑塌應急處治方案探討

蘇 鵬

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

每年七八月份為山西省雨季多發季節，由于大量的降雨，誘發了多處土體發生滑塌，給當地百姓的生命財產安全造成了巨大損失。如何降低土體滑塌造成的災害，最大限度地保護當地群眾的生命財產安全。抓住關鍵環節，采取有效的工程措施，及時減緩土體滑塌變形速度，達到保穩止滑的目的，這是處治土體滑塌的基本原則[1]。本文以太佳高速公路臨泉鎮上西坡塬上土體外側滑塌應急處治工程為例，研究總結土體滑塌應急處治工程措施，為人們今后處治類似災害提供工程理論和實踐經驗。

1 工程概況

2016年7月以來，山西省臨縣地區持續暴雨，暴雨過后太佳高速公路ZK168+150處路基外側土體即發生滑塌現象，行車道出現反射裂縫，路基坡腳下附近村民住房出現較多裂縫，山體有滑動跡象，存在重大安全隱患。險情發生后，相關領導立即趕赴現場查看災害情況并組織展開了臨時應急處治，同時報告了地方政府和省高管局，當地政府立即組織坡腳下村民進行了疏散安置，省高管局領導當日即趕赴現場查看情況；并通知交警對道路實施了臨時管制，對佳縣去往太原方向車輛進行了分流。依據現場實際情況分析，本次滑塌滑動面深度約為10～12 m，滑塌方量約為4.3萬m3，屬于小型滑塌。

該處路基位于呂梁市臨縣上西坡村西北、湫水河大橋西側橋臺附近。路基形式為分離式，左右線內側邊線相距17-21 m，左右線橫斷面整體屬半填半挖路段，右線路基以挖方為主，最大挖方高度約12 m；左線路基多為填方，最大填方高度約14 m。邊坡土體滑塌見圖1，橋頭路面沉陷見圖2。

圖1 邊坡土體滑塌

圖2 橋頭路面沉陷

2 地質條件

滑塌區位于黃土丘陵區。路基原地形位于丘陵區邊緣的緩坡地帶，沿路線走向溝梁相間，形態呈“W”形。滑塌區前緣為一黃土沖溝，東側緣為呂梁市臨縣上西坡村。地勢北高南低，原地面坡度5°～20°。

滑塌體范圍內地層主要由路基填土（Q4me）、滑體土（Q4del）和第四系上更新統（Q3eol）、中更新統（Q2pl）及第三系上新統（N2al+pl）黃土、粉土、粉質黏土夾角礫層透鏡體組成，下伏三疊系銅川組（T2t）砂巖、砂質泥巖。

a）路基填土（Q4me）除路面外主要由粉土組成，灰黃色、稍濕-濕。

b）滑體土（Q4del）主要由路基填土、粉土組成，局部為粉質黏土。路基填土、粉土呈灰黃色、稍濕-濕；粉質黏土呈棕黃色、褐紅色，可塑-堅硬狀態。

c）第四系上更新統（Q3eol）巖性為灰黃色濕陷性黃土（粉土），土質較均，具大孔隙，垂直節理發育，稍濕-濕。

d）第四系中更新統（Q2pl）巖性為粉土、粉質黏土，褐黃-棕黃色，含零星鈣質結核，稍濕-濕，可塑-硬塑。

e）第三系上新統（N2al+pl）巖性以粉質黏土為主，褐紅色，可塑-堅硬，含較多鈣質結核。局部夾角礫層透鏡體及粉土。

f）三疊系銅川組（T2t）巖性為砂巖、砂質泥巖，灰綠色，強-弱風化。

3 滑塌原因分析

3.1 主要原因

滑塌路段位于黃土丘陵區，其上側山體呈“W”形，連續降雨1個多月，且為50年一遇的暴雨。由于雨量大，雨水無法及時排走，匯集滲入路基和山體，大雨對山體的沖刷嚴重，致使落水洞發展迅速，裂縫發展加快，雨水通過落水洞進入隔水界面，使隔水界面軟化，抗剪強度降低，從而導致路基和山體穩定程度降低，最終失穩。

3.2 次要原因

滑塌路段坡腳處即為耕地，當地百姓對耕地灌溉軟化和擾動了坡腳，不斷開挖減小了前緣抗滑段的抗力，從而降低了山體穩定性。

4 滑塌體剩余下滑力計算

a）由于該滑塌體已經處于滑動變形階段，因此穩定系數F取0.97，采用不平衡推力傳遞系數法反演，并根據地勘資料得到滑動界面天然狀態的強度指標C=8.0 kPa，φ=8.8°飽和狀態下考慮一定折減C=8.0 kPa，φ=8.5°。

b）巖體重度 經取樣試驗重度標準值滑體土（黏土）為18.5 kN/m3（飽和19 kN/m3）。

c）剩余下滑力計算 采用傳遞系數法計算潛在滑塌推力，公式如式（1）：

其中：下滑力 Ti=Wisinαi，

抗滑力 Ri=Wicosαitanφi+CiLi，

傳遞系數 ψ=cos(αi-1-αi)-sin(αi-1-αi)tanφi，

式中：Pi為第i條塊剩余下滑力，kN/m；Pi-1為第i-1條塊的剩余下滑力，kN/m；Wi為第i條塊的重量，kN/m；Ci為第 i條塊內聚力，kPa；φi為第 i條塊內摩擦角，（°）；Li為第 i條塊滑面長度，m；αi為第 i條塊滑面傾角，（°）；Ks為設計安全系數。

運用傳遞系數法對主斷面Ⅵ-Ⅵ斷面，在正常工況（天然狀態）和非正常工況（飽水狀態）下分別進行了滑坡推力計算，計算簡圖及計算結果如圖3、表1、表 2。

圖3 Ⅵ-Ⅵ斷面計算簡圖

表1 Ⅵ-Ⅵ斷面滑坡推力計算表（天然狀態下）

表2 Ⅵ-Ⅵ斷面滑坡推力計算表（飽和狀態下）

5 滑塌應急處治

受到雨季汛期影響，地質災害范圍持續發展，路面沉陷已發展至1 m多，橋臺錐坡沉陷進一步擴大，道路邊坡繼續滑塌，村莊房屋受損程度和范圍也進一步擴大。其緊鄰上西坡村，目前已至32戶房屋受到不同程度的破壞，已威脅到當地百姓的生命財產安全。時間緊任務重，為確保當地老百姓的生命財產安全以及太佳高速公路的正常運營，決定采用前緣堆載+抗滑樁+路基加固+地表截排水等措施綜合治理[2]。

5.1 橋頭路基處治

為保護湫水河特大橋橋臺安全在Z2K163+423.5、Z2K163+426.1橋頭處設置兩排抗滑樁，抗滑樁截面為圓形，等邊三角形布置，邊長3.0 m，直徑1.5 m，每排樁樁中心距3.0 m，樁長25.0 m，共布置7根樁。具體設置情況見圖4。

圖4 橋頭抗滑樁設置

5.2 前緣堆載

為迅速保證滑塌體的穩定性，同時為抗滑樁的快速施工提供工作平臺，在其前緣進行堆載，堆載高度11.54 m，一級平臺10 m寬，二級平臺3.0 m，邊坡坡率1∶1.5，具體堆載情況見圖5。

5.3 防護-抗滑樁

在ZK163+417—ZK163+495路基左側第一級平臺上設置抗滑樁，抗滑樁截面為圓形，直徑為2.0 m，樁中心距4.0 m，樁長18.5 m，共布置19根樁。抗滑樁設置見圖5。

圖5 斷面Ⅵ-Ⅵ抗滑樁設置

5.4 路基加固

由于左右幅路基間距為17-21 m，且無綠化，加之土體滑塌左幅路面產生大量裂縫，今天又遇暴雨，致使雨水滲入左幅路基，為處理左幅路基濕軟及路面下沉，在左幅路基Z2K163+428—Z2K163+528段采取高壓旋噴樁措施,旋噴樁采用正三角形布置，孔間距2.0 m，噴射直徑（樁徑）為500 mm，水泥選用42.5級硅酸鹽水泥，漿液配合比為0.8∶1，另加3%早強劑（水玻璃）。漿液壓力25 MPa，漿液流量80 L/min，噴嘴孔徑2～3 mm；提升速度0.2 m/min,旋轉速度20 r/min。該工程共完成高壓旋噴樁502根，總長度9 506 m。旋噴樁布置平面圖見圖6。

圖6 高壓旋噴樁布置平面圖（單位：cm）

5.5 截排水

左右幅路基之間設置排水溝并綠化；右幅路基K163+533右側設一滲水井和截水墻；滲水井收集水源使水通過砂巖層滲流至他處，若滲水井積水過多，可將滲水井內水通過抽水泵抽至公路排水系統，使其匯入湫水河；左幅路基設盲溝，將水引至排水溝匯入湫水河。同時恢復原設計排水溝，增設平臺截水溝和坡腳排水溝，完善排水系統。

6 處治效果分析

臨泉鎮上西坡塬上土體變形劇烈，處于加速變形階段。該滑塌土體位于上西坡村上游，一旦滑塌將會造成十分嚴重的后果。通過對滑塌體采取前緣堆載+抗滑樁+路基加固+地表截排水等措施，改變坡體結構和應力條件，降低下滑力，提高抗滑力，穩定滑坡體效果明顯。通過對搶險過程專業監測的分析，上西坡塬上土體滑塌處治工程方法得當，效果明顯，實現了控制和穩定滑塌體的總體目標。

圖7 沉降監測曲線圖

為了檢驗處治效果，選Ⅰ-Ⅰ斷面、Ⅱ-Ⅱ斷面、Ⅲ-Ⅲ斷面以及Ⅵ-Ⅵ斷面為典型觀測斷面，在邊坡平臺上各設位移觀測樁11處。觀測樁采用深埋混凝土樁作為位移觀測樁，每個監測點每天觀察4次，通過3個月的監測，位移監測曲線如圖7。

通過沉降曲線分析可知，前一個月滑塌體處于趨于穩定狀態，之后該滑塌體已處于穩定狀態。

7 結論

對于類似滑塌體，一旦滑塌加速變形，出現滑塌前兆，準備采取應急搶險措施時，可采用以下工程措施：

a）前緣堆載，推移式滑塌前緣為阻滑段，在條件允許情況下，實行前緣堆載能改變滑塌體受力條件，增加抗滑力。

b）圓形抗滑樁，在受力方向不明確的情況下，能有效增加抗滑力，保證滑塌體的穩定，同時施工速度也較快。

c）截排水設施以及裂縫覆蓋，填封，能有效阻止地表下滲至潛在滑動面，有效減小下滑力。

d）后緣減載，在條件允許情況下，實行后緣減載能迅速改變滑塌體受力條件，減小下滑力。