高速公路穿越黃土二元結構淺層滑坡設計方案綜述

摘要：全面總結了高速公路穿越黃土地區二元結構層滑坡主要設計過程及方式方法。

關鍵詞：滑坡；穩定性；計算；路線方案；比選；處治

甘肅省中東部地處隴西黃土高原的西部，該區域是滑坡數量、分布密度、發生頻率是中國滑坡最發育的少數地區之一，多廣泛分布于溝壑峁梁溝道邊緣黃土和新近系泥巖接觸地帶，為二元結構層分界面切層滑坡。滑移誘因主要為地層軟硬不均，下部泥巖透水性差，上部土體主要為第四系堆積物沿軟弱的巖層面或夾層面、結構面失穩順坡向下滑動。高速公路由于路線等級高、路面寬、開挖量大等特點，滑坡對公路建設影響尤其大。本文通過對高速公路穿越該類型滑坡主要采用的方式、方法進行歸納總結，并提供相關經驗及意見。

一、滑坡體穩定性分析計算

由于巖土邊坡的變形與發展直至坡體失穩破壞都處于塑性階段，極限平衡邊坡穩定分析方法是依據塑性理論在已知滑移面上進行邊坡體靜力平衡計算，求出邊坡穩定安全系數和剩余下滑力。黃土二元結構滑坡建議采用極限平衡法中推力傳遞系數顯式解法進行穩定性計算。

準確的地質資料是穩定性分析計算的的關鍵，首先通過對區域內地質資料的詳細研究，對滑坡的范圍、類別、性質有初步認識，然后進行調查與測繪，在此基礎上采取工程地質調繪、鉆探、挖探、物探、取樣、動力觸探試驗、室內巖土試驗相結合的勘察手段對滑坡體進行詳細勘探。取得較為準確的原位土體力學實驗指標及滑坡體地質剖面等，從而為合理推薦滑坡物理力學參數粘聚力c和內摩擦角Φ值提供依據。然后根據滑坡區的破壞邊界條件和可能失穩方式，按覆蓋層沿基巖面折線滑動的破壞模式，采用傳遞系數法計算滑坡體滑面在正常工況（天然狀態）、非正常工況Ⅰ（暴雨或連續降雨）、非正常工況Ⅱ（暴雨+地震）下的滑坡穩定系數和剩余下滑力。當穩定性系數小于規范規定值時，為了保證該路段施工安全及運營安全，路線經過該類型滑坡時需采取相應的處治措施。

二、路線方案論述及優化

初步設計高速公路路線方案應按繞避與穿越進行詳細的技術經濟比較。黃土地區高速公路路線選線受限于復雜的地形地質條件，路線布設要綜合考慮橋隧比例、高填深挖路基及不良地質段落，同時黃土濕陷性及黃土陷穴處理難易度也是路線方案比選主要考慮因素。路線方案以不遺漏任何有價值方案為原則，特別是對于路線需穿越滑坡體的，路線推薦方案的優缺點論證必須結合全面的技術經濟比較。

施工圖階段應根據滑坡體的詳勘資料，對初設線位進行優化。初步設計路線平縱面設計主要考慮路線方案比選，并且由于初設地勘資料及滑坡綜合性評價資料較施工圖設計粗略，因此施工圖階段需結合詳勘資料，進一步細化平縱面設計，選擇路線從最有利位置通過，必要時可適當降低路線平縱面指標。一般認為如路線從滑坡上緣（后部）通過，上部卸載能有效降低下滑力，路基宜以挖方形式通過；從滑坡破壞機理及處治難度考慮，應盡量避免從滑坡體中部通過；如路線從滑坡下緣（前部抗滑段）通過，填方路基對滑坡體的反壓效果明顯，而挖方路基將引起滑坡的牽引式滑動，導致滑坡整體復活。

三、滑坡處治方案

由于路線平面設計位置及縱面填挖高度不同，引起的滑坡病害的復活性質及規模均不相同，其相應的處治方案也不相同。處治遵循的主要原則概括起來就是“固腳強腰，減重壓腳，堵進水、疏積水”。處治工程措施主要為排水工程和支擋工程。

排水工程分為地表排水和地下排水，地表排水工程通過截水溝、急流槽、排水溝形成一個統一的區域網絡，把滑坡區以上來水截排使其不流入滑坡區，把滑坡區內的降水及地下水露頭通過排水溝盡快排導處滑坡區。地下排水主要是截斷補給滑帶內的地下水源，降低地下水位，減少滑帶土的孔隙水壓力，提高其抗剪強度，從而增大滑坡的穩定性。

抗滑支擋工程如抗滑擋墻、抗滑樁、預應力錨索抗滑樁、預應力錨索框格梁，以及減重、壓腳等工程，在穩定滑坡上效果明顯。一般來說，當有條件在滑坡上部減重、下部壓腳時，是最經濟可行的方案，可優先考慮采用。當減重壓腳條件不充分采用支擋構造物處治時，抗滑樁與預應力錨索框格梁方案是較為經濟可行的方案，但需從錨固條件、工程規模、施工難以度等方面做多方案精心比選。黃土地區二元結構滑坡體由于下層泥巖由于風化嚴重，錨固力低，工程實踐多采用抗滑樁。抗滑樁的設計主要包括設置的位置、排數結構類型選擇及抗滑樁截面設計、樁身長度和抗滑樁內力計算。主要關鍵技術為根據滑坡推力及其分布情況合理確定抗滑樁布設位置，準確計算樁前抗力的大小和分布。

綜合所述，黃土二元結構滑坡是較為常見的不良地質，準確地查明其性質、規模、目前的穩定程度是穩定性分析和高速公路選線及滑坡處治的主要依據。路線方案要在技術上可行、經濟上合理，盡量少破壞其穩定性，條件允許時可局部調整路線平縱，盡量少填少挖，特別是不在滑坡體抗滑段做挖方，不在其主滑段和牽引段做填方。滑坡的治理要針對主要因素采取工程措施，同時也要輔以其他措施進行綜合治理。必要時應采取主動支擋防護加固措施提高滑坡穩定性，同時要制定科學的施工方法，采用動態設計、動態施工的原則，確保后期高速公路路基安全、穩定運營。

參考文獻：

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作者簡介：杜政親（1986），女，漢族，甘肅臨洮人，本科，工程師，公路工程設計。