某在建高速公路服務(wù)區(qū)邊坡滑塌分析及處治措施

班富理，韋旋馨，黃小桂

(1.廣西樂百高速公路有限公司，廣西 凌云 533100；2.廣西交通設(shè)計集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

碎屑巖邊坡在山區(qū)高速公路建設(shè)中是勘察設(shè)計以及施工開挖防護(hù)中的重點和難點。總結(jié)歸納碎屑巖邊坡開挖防護(hù)的各種對應(yīng)處治措施，對山區(qū)公路勘察設(shè)計和施工組織有重要意義。

某在建高速公路服務(wù)區(qū)邊坡滑塌地處碎屑巖區(qū)，由目前山區(qū)公路建設(shè)中發(fā)生少見的傾倒彎曲變形引起。因此，此類邊坡防護(hù)思路在公路碎屑巖邊坡設(shè)計中有一定的推廣借鑒意義。

1 滑塌區(qū)水文工程地質(zhì)條件

1.1 氣候水文概況

滑塌區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，光熱充沛，雨熱同季，夏長冬短，作物生長期長，越冬條件好。年平均氣溫21.6 ℃～22.1 ℃，最高氣溫34.0 ℃～42.5 ℃，最低氣溫-2.0 ℃～5.3 ℃，年平均日照1 906.6 h，年平均降雨量1 085～1 207 mm，為廣西降雨量之末，雨季開始平均出現(xiàn)在4月底到5月中旬，在廣西屬最遲，結(jié)束于9月上旬末到下旬初。全年無霜期330～363 d，無霜期為357 d。冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑。

滑塌區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育，在滑塌山體兩側(cè)分布有小型沖溝，主要由降水及地下水排泄匯流形成，水量很小；根據(jù)鉆探資料，滑塌山體無地下水。

1.2 地形地貌、區(qū)域地質(zhì)背景及地震

滑塌區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，地形起伏不大，地表橫坡較緩，坡角在15°～25°之間，自然邊坡穩(wěn)定性較好。山體植被發(fā)育，主要為茶樹、灌木叢等，兩側(cè)小型沖溝局部地段見基巖出露，巖層產(chǎn)狀185°～195°∠71°～78°，主要發(fā)育兩組節(jié)理，產(chǎn)狀分別為85°∠78°(2條/m)、278°∠26°(3條/m)；原地表未見滑塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。受公路設(shè)計標(biāo)高及服務(wù)區(qū)場地控制，山體開挖量較大，開挖最大深度約95 m，土石方量達(dá)到約83萬m3，因此，形成開挖高邊坡。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)，滑塌區(qū)位于南嶺東西向復(fù)雜構(gòu)造帶西部，廣西“山字”型構(gòu)造前弧西翼西側(cè)的北西向構(gòu)造單元中，主要表現(xiàn)為上升剝蝕。本區(qū)發(fā)育的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造為伶站向斜：屬凌云旋卷構(gòu)造體系的外旋層，為向南突出的半環(huán)狀褶皺，軸線呈彎月型，長約15 km，寬約3 km，軸部地層為三疊系中統(tǒng)河口組，兩翼地層為三疊系中統(tǒng)板納組地層，北東翼巖層傾角40°～60°，南西翼20°～40°。滑塌區(qū)位于該向斜的南西翼。據(jù)區(qū)域地質(zhì)，本區(qū)無影響邊坡穩(wěn)定的大型構(gòu)造斷裂穿過。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)(圖5-1、5-2)，項目所在區(qū)域地震動峰值加速度為0.05 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，抗震設(shè)防烈度Ⅵ度區(qū)。

1.3 地層巖性

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)繪及鉆探，滑塌區(qū)出露地層主要為第四系地層和三疊系中統(tǒng)板納組基巖。具體如下：

第四系殘坡積層(Qel+dl)：黃褐、紅黃色可～硬塑狀粉質(zhì)黏土、含礫黏土，強度中等、韌性中等，搖振無反應(yīng)，表層可見植物根系，分布于整個場地，層厚3～11 m。

三疊系中統(tǒng)板納組(T2b)基巖：灰白、青灰色薄層狀強～中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，強風(fēng)化層厚度較大，約12～18 m，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎，層間膠結(jié)差，巖質(zhì)較軟，無優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面。

1.4 水文地質(zhì)

據(jù)勘察資料，滑坡區(qū)地下水含水巖組主要為第四系覆蓋層和三疊系中統(tǒng)板納組基巖巖組。第四系覆蓋層含水介質(zhì)為粉質(zhì)黏土、含礫黏土層，主要受大氣降水補給，富水性差；三疊系中統(tǒng)板納組基巖巖組含水介質(zhì)為泥質(zhì)砂巖的各風(fēng)化層，地下水類型主要為基巖裂隙水，包括構(gòu)造裂隙水及風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水，其富水性受構(gòu)造裂隙發(fā)育情況影響較大，總體強風(fēng)化層的富水性相對較好，為基巖的主要含水層，中風(fēng)化層的富水性較差。根據(jù)鉆探資料，滑塌山體邊坡開挖影響范圍內(nèi)無地下水。

2 滑塌機理成因分析及處治比較方案

2.1 原邊坡防護(hù)方案及滑塌成因分析

滑塌邊坡原防護(hù)方案第1、2級采用1∶0.75坡比，以上第3～6級采用1∶1坡比；第1～3級采用20 m錨索框格梁防護(hù)，第4、5級采用12 m錨桿框格梁防護(hù)，框架梁間坡面作掛鐵絲網(wǎng)噴射厚層基材綠化防護(hù)，第6級采用噴播植草防護(hù)。

邊坡完成第4、5、6級開挖后，在進(jìn)行12 m錨桿施工完成時(格梁未來得及施工)發(fā)生滑塌，滑動面處于巖土交界處。因邊坡第4～6級開挖以土質(zhì)邊坡為主，且經(jīng)過強降雨時期未發(fā)生滑塌，判斷土質(zhì)邊坡在開挖過程中基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。邊坡在進(jìn)行第3級強風(fēng)化巖層開挖時，由于強風(fēng)化巖層(視傾角76°)發(fā)生傾倒彎曲變形，造成第4、5、6級土質(zhì)邊坡坡腳失穩(wěn)，引起上覆土體沿著巖土交界面發(fā)生中層中型牽引式滑坡，如圖1所示。

2.2 滑塌處治比較方案

因滑塌體主要由上覆土體構(gòu)成，按邊坡滑塌處治的一貫做法，對滑塌體進(jìn)行卸載清除，從而放緩邊坡，使邊坡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，如圖2所示。

卸載方案雖然可以把組成滑塌體的土層清理完畢，但導(dǎo)致薄層狀強風(fēng)化巖層裸露于地表，受風(fēng)化、降雨等的不良因素影響，薄層狀強風(fēng)化巖層仍會進(jìn)一步發(fā)生傾倒彎曲變形，造成邊坡二次滑塌。鑒于此，為防止強風(fēng)化巖層發(fā)生傾倒彎曲變形，需對其進(jìn)行加固處理，因此，提出了抗傾倒方案：對滑塌體進(jìn)行卸載清除；為防止強風(fēng)化巖層進(jìn)一步發(fā)生滑塌，在滑塌山體自上而下分別設(shè)置4道錨拉鋼管群樁對薄層狀強風(fēng)化巖層進(jìn)行抗傾倒加固，每道鋼管群樁設(shè)置系梁連接，系梁下側(cè)按1∶1坡比放坡，坡高10 m，以保證樁間土穩(wěn)定，如圖3所示。

圖1 原邊坡防護(hù)方案及推測滑動面示意圖

圖2 卸載放緩邊坡處治方案示意圖

圖3 抗傾倒邊坡處治方案示意圖

根據(jù)滑塌成因機理分析，卸載方案雖然可以把滑塌體徹底清除，但覆蓋層也基本清除完畢，裸露的邊坡由薄層狀強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖組成，仍會發(fā)生傾倒彎曲變形，常規(guī)卸載處治方案不夠徹底；抗傾倒方案雖然增加了工程投資，但能徹底地對滑塌山體進(jìn)行處治，能確保邊坡穩(wěn)定。

3 結(jié)語

由于目前邊坡勘察手段的單一性，在對邊坡特別是碎屑巖邊坡防護(hù)設(shè)計中應(yīng)嚴(yán)格遵循“動態(tài)設(shè)計”原則。在邊坡施工過程中，工程技術(shù)人員應(yīng)及時根據(jù)邊坡揭露的實際地質(zhì)條件，重新驗算邊坡穩(wěn)定性，及時調(diào)整邊坡防護(hù)方案，確保邊坡穩(wěn)定；在邊坡施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循開挖一級防護(hù)一級的理念，避免雨季開挖，并需完善邊坡排水系統(tǒng)。

[1]JTG C20-2011，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[2]JTG D30-2015，公路路基設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB500221-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[4]工程地質(zhì)手冊編寫委員會、工程地質(zhì)手冊(第四版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.