山區高速公路邊坡滑坡處治探討

全強明

摘要：山區高速公路的高填、深切路段較多，且受小區域氣候條件影響明顯，施工自然條件和環境復雜，特別是高切方邊坡施工要做到防護緊跟，監測及時，對施工方案及時進行動態優化，并充分利用專業的地質勘察，確定高大邊坡的綜合處治方案，達到一次根治，不留后患的目標，為施工安全和通車運營安全打下良好基礎。結合本人參建的湖南省張桑高速公路第三合同段一處路塹高邊坡，談談邊坡處治方案的確定及其實施的具體流程。

Abstract： There are many high-filled and deep-cut sections in mountainous highways， which are affected by the climatic conditions in a small area. The natural conditions and environment of the construction are complex. In particular， the construction of high-cutting side slopes should be protected closely and monitored in a timely manner. The plan should be dynamically optimized in a timely manner， and the professional geological survey should be fully utilized to determine the comprehensive treatment plan of the high slopes， to achieve a radical cure， leaving no future problems， thus laying a good foundation for construction safety and opening operation safety. Based on a high slope of the third contract section of Zhangsang Expressway in Hunan Province， this paper discussed the determination of the treatment plan for the slope and the specific procedures for its implementation.

關鍵詞： 山區高速公路；邊坡滑坡；處治

Key words： mountainous expressway；slope landslide；treatment

中圖分類號：U418.5+2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0102-03

1 工程概況

張桑高速公路第3合同段段高邊坡ZK20+188-ZK20+408，總長220m，中線最大挖方深度23.6m，位于ZK20+330處，開挖后左側將形成約51.7m的邊坡。邊坡開挖過程中，監測突然顯示，最大監測點位移約1.2mm/d，極不穩定，導致邊坡坡頂開口線外出現較寬裂縫，存在坍塌隱患。經會同業主單位、設計單位和監理單位共同現場踏勘，優化調整方案：①粘土或水泥漿封閉裂縫。②將第一級邊坡坡率由1：0.75調整為1：1；第二、三級邊坡坡率由1：1調整為1：1.25，第四級邊坡1：1和第五級邊坡1：1.25調整為1：1.5。③第一、二級邊坡防護形式維持不變，即掛網客土噴播植草；三、四級邊坡防護形式變更為錨桿錨墩防護+掛網客土噴播植草；五級邊坡采用掛網客土噴播植草。④在第二、三、四級坡面增設長9m的仰斜式泄水孔，間距為6m，增設坡頂截水溝及截水盲溝，每級邊坡平臺處設置平臺截水溝。

施工單位在變更方案批復后，按照確定的施工組織計劃安排施工，并及時與監測單位對接跟蹤邊坡位移情況。當施工至第三級邊坡時，2016年8月受張家界地區連續強降雨影響，導致該邊坡上部失穩，形成工程滑坡。滑坡段位于ZK20+280-ZK20+450處，路線走向約140°（如圖1、2）。

施工單位將滑坡情況報告業主單位，業主單位組織省高管局、設計單位、監理單位及咨詢單位相關專家一同對該邊坡情況進行了現場察勘，確定邊坡處治原則：有針對性地對滑動面進行地質補充勘察，分析滑動原因，擬定該邊坡的綜合處治方案。

2 開展邊坡地質勘察及分析

由設計院組織地質勘察單位到現場開展地質鉆探取芯工作，布置垂直路線方向勘探線1條，探孔分別為：SBZK15、SBZK16、SBZK17；縱向勘探線1條，沿主滑方向共4個勘探孔，分別為：SBZK17、SBZK18、 SBZK19、SBZK20。其中SBZK17為交叉共用孔。（見圖2）

2.1 探明地質構造和地層特征

2.1.1 探明地質構造

根據本次勘察結果，邊坡區第四系覆蓋層厚度小，大部分地段基巖直接裸露，邊坡處巖層產狀138°∠17°，主要發育有兩組節理，產狀分別為J1： 285°∠75°，J2：26°∠75°，滑坡處產狀為110°∠20°，節理產狀分別為J1： 270°∠73°，J2：198°∠80°。

2.1.2 滑坡垂向地層特征

根據地質調查及鉆孔資料，滑坡體垂向分布地層由新到老依次為：碎石、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖、強風化頁巖、中風化頁巖，各層工程地質特征分述如下：

①碎石（Q）：褐紅色，中密，粒徑大于20mm的顆粒含量約占總質量的60%，粒徑一般20mm-50mm，最大達80mm，多呈棱角狀，母巖成分主要為泥質粉砂巖、泥質充填，顆粒級配差，該層主要分布于滑坡體表層，層厚3.4m-6.4m。

②強風化泥質粉砂巖夾泥巖（T2b）：褐紅色、灰綠色，原巖結構大部分破壞，砂質結構，薄層狀構造，節理裂隙很發育，巖芯多呈碎塊狀、塊狀，塊徑2cm-8cm，巖質軟，夾薄層泥巖，該層廣泛分布，層厚2.9m-12.1m。

③中風化泥質粉砂巖夾泥巖（T2b）：褐紅色、夾灰白色，粉砂質結構，薄層狀構造，泥質膠結，節理裂隙發育，夾薄層泥巖，該層廣泛分布，最大揭露厚度25.2m。

④強風化頁巖（T2b）：灰綠色，原巖結構大部分破壞，泥質結構，頁理狀構造，節理裂隙很發育，巖芯多呈砂狀，少量塊狀，巖質軟，巖體極破碎，該層以夾層的形式分布，層厚1.7m-3.4m。

⑤中風化頁巖（T2b）：灰綠色，泥質結構，頁理狀構造，節理裂隙發育，巖芯多呈碎塊狀、塊徑2cm-4cm，少量餅狀，巖質軟，巖體破碎，該層以夾層的形式分布，層厚2.2m-3.4m。

2.2 分析滑坡體特征

該滑坡微地貌單元屬丘陵地貌，斜坡自然坡向約 360°，坡角約20-25°，滑坡體縱長約170m，橫向一般寬度約70m，主滑方向方位角約180°；根據設計提供的1：2000 地形圖及地質調查，該滑坡滑坡體后緣高程約464m，剪出口高程約407m，最大高差約47m，滑坡體后壁可見張拉裂縫及陡坎（圖3），裂縫寬度20-50cm，陡坎高度5-6m，前緣可見地下水流出（圖4）。

該滑坡體的物質組成主要為碎石及強風化泥質粉砂巖夾泥巖，滑坡堆積體厚度中部厚度較大，一般約10.0-15.5m，下部及上部厚度略小，總體平均厚度約8m，滑體方量約9.52萬m3（按170×70×8計算）。主要特征見表1。

滑床特征：該滑坡滑床主要為三疊系（T2b）泥質粉砂巖夾泥巖、頁巖、為中風化，鉆孔揭露巖芯多呈柱狀、巖體較完整，根據現場地質調繪及鉆孔資料綜合分析，該層巖層穩定，未見滑動痕跡，為穩定層。

滑動帶特征：勘察資料顯示，該滑坡滑動面主要為充填于節理裂隙面中的泥質和薄層軟弱泥巖層，鉆孔揭露巖芯局部見明顯擾動痕跡。

2.3 滑坡穩定性分析

2.3.1 赤平投影分析

根據邊坡與巖體結構面關系赤平投影圖分析，ZK20+280-ZK20+450左側邊坡巖層傾向與邊坡坡向斜交，對邊坡穩定有利，節理2與邊坡坡面呈小角度相交，為最不利結構面，邊坡破壞類型為碎落和巖體沿節理2結構面產生的局部滑動。（圖5）

2.3.2 滑坡推力計算

①滑坡推力公式。滑坡的下滑推力大小是邊坡工程設計的主要依據。本次滑坡推力計算采用《公路路基設計規范》（JTG D30～2015）推薦的傳遞系數法推力計算公式，公式如下：

式中：Fs-穩定系數；Wi-第i滑塊的自重力（kN/m）；αi、αi-1-第i和i-1滑塊對應滑面傾角（°）；？準i-第i滑塊滑面內摩擦角（°）；ci-第i滑塊滑面巖土粘聚力（kN/m）；Li-第i滑塊滑面長度（m）；ψi-傳遞系數。

②計算參數的確定。

本次滑坡工點滑帶土C、Φ值結合室內土工試驗數據，并參考當地同類地層殘余抗剪強度經驗數據，結合滑坡體現在穩定性情況的反算成果綜合確定。（表2）

③計算工況。

1）天然工況（正常工況）：自重+地下水；

2）暴雨工況（非正常工況Ⅰ）：自重+地下水+暴雨。

④安全系數及安全標準。根據《公路路基設計規范》（JTG D30-2015）第7.2.2條第1款規定，本滑坡安全系數按高速公路標準，考慮到邊坡破壞對高速公路的影響較大，天然工況安全系數采用1.3，本次計算考慮暴雨作用，暴雨工況安全系數采用1.2，但不考慮地震力作用，未進行折減。

⑤滑坡推力計算結果。經計算，斷面在現狀邊坡和設計邊坡狀態下的剪出口處的滑坡推力見表3。

根據表3計算結果：ZK20+280-ZK20+450左側工程滑坡在天然工況和暴雨工況下均處于不穩定狀態，加上滑坡后緣裂縫在暴雨期間產生的靜水壓力會增大剩余下滑力，因此需采取相應的處理措施。

3 確定邊坡處治方案

根據該滑坡的邊界范圍、變形特征、滑坡性質、主滑方向、巖土物理力學特征、設計推力大小及受保護的對象等內容，本著安全可靠、技術可行、經濟合理的原則，最終確定采用鋼筋混凝土抗滑樁+防排水措施+刷方減載綜合處治方案。第一次邊坡變更方案未完成的錨桿錨墩、邊坡仰斜式泄水孔和坡面掛網客土噴播植草防護在抗滑樁施工完成后立即組織施工。

通過刷方減載之后形成的坡面線對滑坡再次進行推力計算，結果見表4，能滿足處治后的邊坡穩定。

4 邊坡處治施工

邊坡處治施工安排：

刷方減載→抗滑樁及截、排水溝→錨桿錨墩（泄水孔）施工→掛網客土噴播

施工單位在收到業主單位下發的經設計院設計并評審通過的圖紙后，立即組織施工，趕在第二年雨季來臨之前完成了該邊坡的處治工作。

4.1 刷方減載

因滑坡推力較大，為了利于滑坡的治理，根據滑坡的地形特征和變形特征，對滑坡中后部的區域從坡面 438.5m高程處開始刷坡，一級平臺寬度為32m，一級邊坡坡高10m，坡率1：2；二級平臺從坡面448.5m高程處刷坡，二級平臺寬度為15m，二級邊坡坡高10m，坡率1：2；每級邊坡及平臺兩側與原地形坡面平緩過渡進行順接。減載方量約40950m3，棄方外運堆放于本合同段的棄土場。

4.2 防排水措施

①截水溝：在滑坡周界外5.0m處設置截水溝，截水溝采用M7.5漿砌片石砌筑，壁及底厚各30cm。

②排水溝：在滑坡體上部設置3排排水明溝，矩形，0.3m×0.3m，采用M7.5漿砌片石砌筑，壁及底厚各30cm。

4.3 鋼筋混凝土抗滑樁

在高程432.75m處沿等高線布置一排抗滑樁，抗滑樁為C30鋼筋混凝土結構，現場澆筑，垂直主滑方向樁中心間距6.0m，樁截面為2×3m，共15根。1～3號樁樁長為20m，4～15號樁長22.0m。抗滑樁開挖的土石方運至滑坡體坡地沖溝，對滑坡起到反壓并增加穩定性的作用，抗滑樁施工采取跳樁施工。

抗滑樁布置圖如圖7所示。

4.4 在抗滑樁施工完成后按照原設計變更圖紙完成錨桿、錨墩（泄水孔）施工，按照開挖一級防護一級的原則及時施做邊坡掛網客土噴播植草防護。

5 施工安全管理

配備1名現場專業工程師和2名專職安全員負責該邊坡處治的安全管理工作，工作時間做到與工人上、下班同步。

5.1 重點安全控制點人工挖孔樁施工，注意以下事項

①作為主體支擋工程施工安全的重要防護措施，邊坡前部臨時反壓措施和抗滑樁受力側的v型樁（即9#樁），應按設計要求進行施工。

②嚴格按照經公安機關批準的爆破施工方案開展爆破施工。

③施工過程中，嚴格按照監測報告，加強安全巡視，發現滑坡變形突然加大時應及時停止抗滑樁挖孔施工。

④抗滑樁挖孔過程中，由專人負責施工安全，密切觀察孔壁異常情況，發現孔壁異常時及時撤出挖孔人員，確保施工人員安全。

⑤孔內砼護壁是保證抗滑樁施工安全的重要措施，嚴格按圖施工，嚴禁隨意減少護壁厚度與鋼筋數量。

⑥孔內作業人員應采取安全保護措施，攜帶安全帶和護繩，防止人員操作不慎而掉落。

5.2 做好高邊坡垂直運輸材料、陡坡運輸材料的安全管理。

5.3 現場施工機械較多，做好機械交叉作業的安全管理。

6 邊坡后期穩定性監測

以有償服務的方式，由建設單位委托原施工過程中的邊坡監測單位完成該邊坡后續及運營期的監測任務，該監測采用遠程電子監控，與手機端數據聯接，能及時、有效將邊坡監測情況反饋給建設單位和運營管理單位，避免和減少災害的發生。

7 結束語

該邊坡通過前期的穩定性監測及時發現和了解邊坡的穩定和位移情況，為邊坡施工和方案優化提供了指導意見，在后續的工程滑坡處理過程中，通過詳細的地質勘察和地質分析，合理經濟地確定邊坡綜合處治方案，科學組織施工管理，使得該邊坡一項龐大的綜合處治工程得以順利實施并取得長久的穩定效果。

參考文獻：

[1]張桑高速公路兩階段設計施工圖.

[2]ZK20+280-ZK20+450 左側工程滑坡變更設計文件.

[3]JTG F10-2006，公路路基施工技術規范[S].

[4]JTG F50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].