西南某高速公路牽引式滑坡破壞機制及治理措施

段建新 聶磊

在西南地區由于受地形、地貌控制，在一些特別困難路段高速公路多以高填、深挖路基形式通過，勘察深度不足、施工不當、不利氣候等均可造成不同規模的公路邊坡災害，多以滑坡、垮塌等形式出現，尤其以滑坡災害治理措施復雜，制約工程建設周期，造成了不良社會影響。對于已建成工程中災害點進行深入分析，研究破壞機制及相應的治理措施，可以有效的總結反饋，進一步增強前期預判和決策的能力。

一、工程背景

某高速公路在K142+400-K142+850 段為路塹方式通過，地層主要為中風化粉砂質泥巖，表層有較薄覆蓋層，左側初始設計最高三級放坡，坡面以簡單的骨架護坡。某年年底全面開挖，由于該段路基巖土體工程地質條件較差，項目區內降雨量較豐富，次年年初，雨后發現頂級邊坡出現表層坍塌，坡口處截水溝被破壞；在雨季連續降雨后，坡體出現大面積坍塌，且出現山體滑移。

二、滑坡概況

場地位于構造剝蝕丘陵低山地貌區，線路沿山間溝谷展布，左側挖方最大高度約30m，斜坡自然坡度約28 ～32°，坡面植被茂密，地形上北高南低。

滑坡區覆蓋層為殘坡積層粉質粘土局部含碎石，下伏泥質粉砂巖與粉砂質泥巖互層。巖層呈單斜產出，巖層產狀344°∠6°，巖體較破碎，節理裂隙發育。

滑坡后緣邊界位于較緩斜坡上，錯臺約1-4m 高，分別以基巖陡坎、沖溝為界，前后緣相對高差約40m。平面形態總體呈圈椅狀。坡頂后緣巖土體變形張開2～4cm，西側有剪切裂縫，坡腳巖體有明顯的剪切破壞現象。滑坡體縱橫向尺寸約75 m×465m，面積0.035km2，滑坡物質總方量約15×104m3，主滑方向垂直路線，為牽引式錯落滑坡。

三、滑坡成因分析

綜合分析，特殊的地質背景是影響滑坡穩定的主要因素；連續降雨、及工程開挖活動是促使滑坡產生變形破壞的次要因素。由于坡體組成物質主要為軟巖，坡體開挖應力重新分布，產生卸荷裂隙，同時巖體發育外傾的節理裂隙，雨水沿卸荷裂隙進入坡體，降低了切層軟弱結構面的力學參數，進而導致以剪切-拉裂變形為主的錯落式破壞模式。

四、滑坡穩定性定量分析

本文中滑坡穩定性驗算考慮了不同開挖階段及不同滑動面坡體穩定性：（1）前期開挖斷面淺層潛在滑動面；（2）設計標高淺層潛在滑動面；（3）設計標高深層潛在滑動面。分別計算滑坡體在上述滑動面的穩定性，選用了最不利情況下的典型斷面和代表值作為治理防護設計依據。

本次計算主要根據土工試驗指標，并結合反演成果及經驗方法經綜合分析確定邊坡穩定性分析的物理力學計算參數如下。粉質粘土含碎石：C=18.6 kPa，Φ=13.6°；軟弱結構面1：C=16.7 kPa，Φ=18.2°；軟弱結構面2：C=17.3kPa，Φ=19.6°；砂質泥巖γ=25 KN/m3。

調查發現，K142+680 ～K142+800 段斜坡坡頂可見明顯的滑動錯臺，坡頂上部機耕道也被拉裂破壞，為巖質滑動，坡體暴雨工況處于加速變形階段。經計算，在暴雨工況下坡體穩定性系數為0.976 ～0.984，坡體處于不穩定狀態，與現場調查較符合。如按照原設計坡率開挖下一級邊坡，則坡體穩定性系數為0.930 ～0.960，需要逐級支護逐級開挖。K142+800 ～K142+850 段斜坡坡頂土層間可見明顯的拉張裂縫，主要為巖質滑動，坡體暴雨工況處于加速變形階段。經計算，在暴雨工況坡體穩定性系數為0.948 ～1.023，坡體處于不穩定狀態。與現場調查較符合。如按照原設計坡率開挖下一級邊坡，則坡體穩定性系數為1.042，坡體處于欠穩定狀態，原防護形式不足以維持邊坡穩定，若不采取支擋措施則可能加劇坡體變形破壞（圖1，圖2）。

根據上述分析及計算結果，參照路基設計規范，上述穩定性系數均小于規范規定值，滑坡亟需加固和防治。

五、滑坡治理設計

圖1 K142+760計算剖面

圖2 K142+820典型計算剖面

該段挖方路塹邊坡較高，且受左側鄉間機耕道位置的限制，無法放緩開挖坡率，而按原設計坡率對典型斷面進行滑坡穩定性分析計算，所得到的穩定系數均低于規范要求，剩余下滑力較大，難以通過單純的錨固結構提供足夠的承載力，故綜合考慮采用樁-錨結構進行支擋加固。

K142+660～K142+725 段左側地形從小里程向大里程逐漸變陡，路塹挖方邊坡高度約20m，根據K142+720典型斷面滑坡作為計算斷面，滑坡體沿深層潛在滑動面穩定系數為1.044，在非正常工況I（暴雨工況）按邊坡安全系數1.15 驗算坡體樁后剩余下滑推力為603.557KN。本段防治方案為：臺階式分級開挖，第一級邊坡分級高度12m，按坡率1：1 開挖，坡面采用錨桿框架支擋，坡頂設置4.5m 寬平臺，設抗滑樁，第二級坡頂設置寬平臺兼做改路通道，平臺以上邊坡按10m 分級放坡，最后一級一坡到頂，按坡率1：1.25 開挖，采用錨索框架防護。

根據滑坡穩定性計算，滑坡體沿巖土界面潛在滑動面穩定系數為1.036，在非正常工況I（暴雨工況）按邊坡安全系數1.15 驗算坡體樁后剩余下滑推力為1524.82KN。本段防治方案為：臺階式分級開挖，第一級邊坡按坡率1：1 放坡，采用錨桿框架植草防護，坡頂設置4.5m 寬平臺，設抗滑樁；第二級邊按坡率1：1.25 放坡，采用錨索框架植草防護；中間設置8m 寬平臺兼做改路通道，第三、四級邊坡每級坡高10m，最后一級一坡到頂，坡率1：1.25，第三、四級采用錨索框架植草防護，最上一級采用錨桿框架植草防護。

K142+790～K142+820 段左側地形從小里程向大里程逐漸變緩，路塹挖方邊坡高度約20m，根據滑坡穩定性計算，滑坡體沿深層潛在滑動面穩定系數為1.030，在非正常工況I 驗算坡體樁后剩余下滑推力為1470.429KN。本段防治方案為：臺階式分級開挖，第一級邊坡按照1：1坡率放坡，采用錨桿框架植草防護，坡頂設置4.5m寬平臺，設抗滑樁；第二級設計開挖坡率1：1.25，采用錨索框架植草防護；中間設置8m 寬平臺兼做改路通道，最后一級一坡到頂開挖坡率1：1.25，采用錨索框架植草防護。

雨季過后，按照上述處治措施施工后，滑坡得到加固，坡面植被恢復，后緣機耕道再未發生過開裂、變形現象，及至通車后經歷多個雨季仍穩固如初，所設置的支擋、錨固措施都有效地發揮了作用，護坡治理成功。

六、結語

（1）本牽引式滑坡是由開挖路塹邊坡誘發的，在未得到有效處治措施前，坡體長時間暴露，其范圍由坡腳逐漸向后緣延伸擴展，并在雨季中迅速惡化，使得最終的治理難度大大增加，因此滑坡治理有必要體現緊迫性，及早發現及早處理，遏制變形加劇范圍擴大。

（2）本滑坡初始形成于中風化地層的錯落式下滑，后期牽拉擴展，對于泥質粉砂巖、粉砂質泥巖此類軟質巖，要有充分的科學認識，準確把握各種狀態下的力學特性，總結開挖坡率、破壞模式，根據其形成機制、規模等針對性地施加治理措施。

（3）前期充分地質調繪和地質勘查是非常重要的，對擬建邊坡工程周邊的地形、地貌、水文、地層巖性、人為因素等要總體把握，對可能誘發的滑坡性質、規模、邊界要指導性的預判。

（4）施工過程控制是一項非常重要的工作，不當的施工方法和施工順序可能引發災難性的后果，尤其是在雨水的作用下會加劇這種情形，滑坡初期變形發生時若能及時采取一些搶救措施也可以最大程度減小擴展范圍和治理難度。