某高速公路路基滑坡變形分析及整治

文∕鄭繼祖、朱中華

1 工程概況

1.1 路基滑坡概況

某雙向四車道已通車高速公路，設計速度80km/h，路基寬度24.5m。路基滑移段屬于低山丘陵地貌，斜坡平均坡度9°～12°。滑移段路基以半填半挖形式通過斜坡前緣，且右側邊坡開挖最大高度3.5m，坡率1∶1，采用孔窗式護面墻進行防護；左側邊坡最大填高6.23m，坡率1∶1.5，采用拱形骨架植草防護。

該邊坡在連續降雨情況下，左側坡體出現較為明顯的變形。滑塌體后緣位于路肩護欄立柱，護欄立柱下方路基脫空，塌腔深20～60cm，高0.7～2.1m，左側急流槽錯斷，底部脫空。左側斜坡耕地發生拉裂、錯臺和下陷，且斜坡后緣及中部發育3 條裂縫，大致呈弧形，均屬于拉張裂縫；裂縫寬約10～75cm，可見深度65～150cm，斜坡下部未見明顯鼓脹。滑坡體下部坡面流泥、滲水嚴重。該段路面未見明顯坑槽，中央分隔帶邊緣有縱向裂縫，寬度2～4cm，左側坡腳護面墻未見錯位、裂縫，路基右側平地未見裂縫，截排水設施良好。

根據測量，該滑坡平面形態總體上呈不規則“舌”型。軸長約33m，中部寬約110m，推測變形范圍平面面積約0.28×104m2，滑動方向為292°，與路線基本垂直相交，滑坡后壁與推測剪出口高差約10m；鉆孔揭露滑體平均厚度約5m，總體積1.4×104m3，且該處滑坡屬于粘土淺層小型滑坡[1]。滑坡總體圖如圖1所示。

圖1

1.2 抗震及水文地質情況

根據GB 18306-2015《中國地震動參數區劃圖》，該處地震動峰值加速度為0.2g，地震動反應譜特征周期為0.4s，相當于地震基本烈度為Ⅷ度。滑坡處地下水類型為第4 系孔隙水，孔隙水主要賦存于上部沖洪積晚更新統黃土狀粉質粘土中，主要接受大氣降水的補給。本次勘察坡體上部2 個鉆孔揭露穩定地下水位為3.1～15.3m，根據鉆孔揭露情況，中更新統以上土層含水率明顯較大，特別是淤泥質夾層土質濕軟；9月中旬踏勘期間下部坡面流泥滲水嚴重，地下水多在上部土層中富集運移。根據附近工點水質分析資料，地下水對混凝土和混凝土中的鋼筋有微腐蝕性，因此可采取常規防護措施。

2 路基穩定性分析驗算

2.1 滑坡機理分析

滑坡自然坡度較緩，地層結構較為特殊。上覆為晚更新世沖洪積黃土狀粉質粘土，下伏中更新統沖洪積粉質粘土，中部夾有厚度3.3～5.1m 的淤泥質粉質粘土。由于上覆黃土狀土土體土質較為疏松，表層垂直節理發育，降雨易于入滲；同時下伏中更新統粉質粘土為相對隔水層，地下水主要富集在其上部土層，致使上部土層含水量大；中部淤泥質粉質粘土長期處于過濕狀態，抗剪強度低，且為坡體軟弱帶，又由于坡體中下部當地農戶宅基地整修，因此邊坡開挖使其具有良好臨空面。以上地形及特有的巖土結構和水文地質條件是產生此次滑坡的內在原因。另一方面，進入雨季后當地持續的強降雨長期作用，使土體重度增大，上部土層強度進一步降低，斜坡土體抗滑力不足，從而導致上覆濕軟土體沿淤泥質粉質粘土層蠕動變形，這也是誘發本次滑坡的直接原因[2]。

2.2 滑坡計算模型的建立

為分析滑坡的滑移特性，探究合理的處治方案，我們采用理正軟件，并根據地質勘察資料和現場實測斷面尺寸，推斷滑動面位置，建立數值計算模型。計算模型尺寸如圖2 所示。地基土層自上而下依次為填土、可塑—硬塑粉質粘土、軟塑—可塑淤泥質粉質粘土、硬塑—堅硬含礫粉質粘土。

圖2

2.3 計算參數的確定

根據現場地質補勘，確定滑動后現狀土層參數，各土層參數見表1。

2.4 滑坡穩定性分析計算

根據JGT D30-2015《公路路基設計規范》和JGT B02-2013《公路工程抗震規范》，滑坡推力安全系數天然工況下取1.25，非正常工況Ⅰ下取1.2，非正常工況Ⅱ下取1.15。現階段左側路基邊坡已經滑移破壞，根據滑坡區破壞邊界條件和可能失穩方式，并結合地層結構推測滑動面和潛在滑動面位置及深度，采用塊體極限平衡法分別計算各種工況下的穩定性系數。

根據計算可知，滑面1 在正常工況（天然工況）下穩定系數為1.01，處于欠穩定狀態，非正常工況Ⅰ（暴雨及連續降雨）和非正常工況Ⅱ（地震）下，穩定系數為0.90～0.99，處于不穩定狀態；滑面2 在正常工況（天然工況）下穩定系數為0.99，非正常工況Ⅰ（暴雨及連續降雨）和非正常工況Ⅱ（地震）下，穩定系數為0.92～0.97，均處于不穩定狀態；滑面3 在正常工況（天然工況）下穩定系數為1.26，處于穩定狀態，非正常工況Ⅰ（暴雨及連續降雨）下穩定系數為1.14，處于基本穩定狀態，安全度不夠，在非正常工況Ⅱ（地震）下，穩定系數為0.94，處于不穩定狀態，各滑面計算結果與滑坡目前狀態基本相符[3]。

2.5 滑坡綜合處治措施

對于已通車項目的滑坡處治方面，在確保處治措施經濟合理的基礎上，首先應考慮行車安全，其次應盡可能降低滑坡處治對交通通行狀況的影響，并在綜合各種因素的基礎上，優化設計方案，減小滑坡處治工程規模，將影響降至最低。

通過分析計算，滑坡主要發生在軟塑～可塑淤泥質粉質粘土層。由于路基底部地下水豐富，左側坡腳有民房，且滑動面深度較大，經分析，水是造成該處滑坡的主要原因。因此，在滑坡處治中應當首先考慮排水設計，且處治方案主要采用排水與支擋防護相結合的方法。如圖3 所示。

圖3

表1 巖土體物理力學參數

首先，在左側路基坡腳坎邊沿縱向每5m 設置1 處仰斜排水孔，在降低路基底部土層的含水率的同時，完善滑坡范圍內的排水系統；并將水引入附近天然溝道；另外，路基底部已掏空部分采用混凝土回填。為方便施工且確保質量，將路面基層底基層填筑材料均調整為C15 混凝土，路面面層厚度及材料同原設計。

其次，在路肩設計標高以下1m 處設置1.5m 寬反壓平臺，填土反壓坡率采用1∶2，反壓平臺處設置抗滑樁。滑坡地下水豐富，抗滑樁位置緊鄰路基，受行車擾動影響，基坑人工作業難度大，因此為了確保施工安全、減小施工對行車的干擾、縮短施工周期，抗滑樁采用直徑為2m 的圓樁，樁間距5m，共布設27 根，抗滑樁單樁長度為22m，其中深入滑動面以下12m。為避免抗滑樁前緣滑動面以上土體失穩，威脅坡腳居民的安全，在坡腳已在護面墻外側設置抗滑擋土墻，以此進一步增加抗滑力。

3 結語

水是造成公路工程中土體失穩的主要原因之一。在對邊坡進行勘察、治理過程中必須對其進行重點研究，并在注重地表排水系統的同時，更要加強地下水的研究工作，明確水的來源，探明地下水的補給方式，分析地表水與地下水的聯通渠道，為滑坡處治和邊坡設計提供針對性的處治方案。本文將一個已通車項目的復雜滑坡，通過推測和分析驗算，并做出了有針對性的分項分段處治措施，在滿足工程安全的條件下細化了設計方案，降低了施工難度，減小了滑坡施工對行車的干擾，為以后類似項目的設計提供了設計思路。