某干線公路滑坡成因分析與治理設計

林文霞

(福建省交通規劃設計院有限公司，福州 350004)

1 引言

福建地區降雨量充沛，巖土體風化作用強烈，常遭遇臺風暴雨侵襲， 誘發了大量工程滑坡、 泥石流等地質災害， 嚴重的災害對公路的建設周期和運營安全產生極大影響，還容易造成較大的人身傷害和財產損失，特別是國省干線運營期間滑坡，對交通安全危害更大。

2 工程概況

該滑坡發生于某國省干線K39+715.380 ～K39+813.960 路段， 原設計采用單階折線1∶0.3、1∶0.5 放坡。2016 年6 月，受強降雨影響，該路段左側邊坡坡頂出現裂縫。現場預警后，各參建單位及地質專家第一時間對現場進行踏勘并提出臨時處置措施：保證邊坡臨時穩定，刷坡卸載，采用單階高度10 m，坡率1∶1.0 進行刷坡。 刷坡后邊坡高四階約40 m。 2016 年9 月，受臺風“莫拉蒂”及“鲇魚”強降水影響，邊坡繼續變形，邊坡坡體進一步開裂、下錯，受前緣土體牽引，邊坡在原最高裂縫位置以外20 m 左右新增一條裂縫， 坡頂裂縫寬度多在10～70 cm，下錯約0.5～1.5 m。 該滑坡周界及病害特征明顯，具體如圖1～3 所示。

地質調繪表明，K39+736～+795 段邊坡第2～4 階坡面出現變形， 后緣張拉裂縫最遠位于距坡頂開口線約40 m，錯臺高度約0.5～1.0 m，剪出口位于第二階坡面中下部。滑體主軸長約65 m，寬度約60 m，滑動面最大深度約14 m，滑體約4 萬m3，屬于中層小型滑坡，目前處于滑動變形階段。 地質斷面如圖4。

3 工程地質條件

3.1 地形地貌

圖1 滑坡全貌

圖2 第二階坡面剪出

圖3 第四階坡面下錯

圖4 K39+765.100 斷面示意圖

滑坡場地原始地貌屬丘陵斜坡地貌， 風化剝蝕較強烈，總體地勢由北往南傾斜。現邊坡坡度多在30°～60°。邊坡北面與后山相連，相連部地勢稍高，山體植被發育，屬工程滑坡。

3.2 地層巖性

滑體主要分布地層為：粉質粘土、砂土狀強風化凝灰熔巖、碎塊狀強風化凝灰熔巖、中風化凝灰熔巖層。 其中碎塊狀強風化凝灰熔巖母巖礦物為長石及石英， 風化強烈，巖芯呈碎塊狀，裂隙呈張開狀，巖壁局部穩定性較差，裂隙面見鐵錳質渲染。

3.3 水文地質特征

滑坡場地地下水主要為基巖風化帶孔隙、裂隙水，基巖風化帶孔隙裂隙水主要賦存于強風化凝灰熔巖孔隙裂隙中，其孔隙、裂隙發育程度不均，其透水性和富水性很不均勻， 主要接受大氣降水的垂向滲透補給及同一含水層的側向補給，沿地勢向低處排泄。地表水主要表現為基巖風化帶孔隙、裂隙水順山體坡向排泄泉水，其流量主要受大氣降水影響。

4 滑坡成因分析

該滑坡體原自然地形較陡，坡腳開挖后，邊坡未及時防護，導致坡面原應力平衡遭破壞。邊坡開挖施工時為雨季，大量雨水滲入土體降低了邊坡土體的物理力學性質，邊坡產生失穩滑動。受前緣開挖邊坡失穩滑動牽引，自然邊坡上形成多條拉張裂縫及錯臺。 從其引起滑動的力學性質判斷為牽引式滑坡，邊坡開挖產生了牽引式滑坡，主要有以下幾方面原因。

4.1 地質原因

坡體土層場地風化巖層差異風化顯著，均勻性差，巖土體結構松散破碎， 凝灰熔巖巖土體結構面發育且結構面傾角對邊坡穩定不利(321°∠73°，153°∠56°)(圖4～5)；結構面受鐵錳質浸染，膠結能力差；邊坡開挖后揭示的地層中結構面多見夾泥、碎裂巖化等構造跡象，下伏基巖面陡傾，且傾向邊坡坡面方向。

圖5 赤平投影分析

4.2 降雨影響

受臺風帶來連續強降雨的影響， 地表水大量沿風化裂隙面滲透，同時下伏基巖相對隔水，且傾向邊坡坡面方向，無法及時排出坡體地下水，造成坡體地下水位顯著升高，坡體自重增加，巖土體強度指標下降，坡體沿順坡向不利節理面及土巖交界發生滑動，形成滑坡。

4.3 人類工程活動的影響

邊坡的開挖，使坡腳地帶形成了高陡的臨空面，破壞了邊坡巖土體的原有平衡狀態， 原設計邊坡未采取加固防護措施，其抗滑能力不足，同時，邊坡爆破開挖對巖體的擾動，在不利情況下，導致坡體開裂、下錯，邊坡失穩。

5 滑坡穩定性分析及治理設計

5.1 滑坡穩定性分析

在了解滑坡的地質背景、 形態特征和形成機制的基礎上對上述滑坡體進行穩定性分析及評價， 選取了滑坡體主滑方向的K39+765.1 斷面進行穩定計算。

根據邊坡工程地質條件， 考慮邊坡在飽和工況下的穩定狀況進行穩定分析。參數的選取根據土工試驗成果，工程類比和經驗等方法獲取。 滑帶土抗剪強度取值采用GEO-SLOPE 巖土計算軟件反演滑動土層的力學參數，認為滑坡正處于極限平衡狀態，采用Bishop 法反算滑帶土的抗剪強度參數(表1)。

根據現場變形情況，結合試驗指標，反演滑動帶強度指標(Fs=0.95～1.00，處于臨界穩定狀態)，計算結果為γ=21.0 kN/m3，C=20 kPa，φ=17.8°(圖6)。

圖6 反算滑動帶強度指標

表1 各巖土層主要物理力學指標表

5.2 綜合治理措施

5.2.1 防護加固設計

因邊坡失穩后坡體松散，采用刷方卸載+預應力錨索框架防護，如圖7，具體如下：

(1)從第2～6 階，按1∶1.25 的坡率刷坡卸載，兩側坡面逐漸平順過渡；

圖7 K39+765.100 斷面設計圖

(2) 第2 階坡面K39+715.380～+813.960 段采用系統錨桿+掛網噴射12 cm 厚C20 砼；

(3)第3～5 階坡面采用預應力錨索框架，坡面液壓客土噴播植草灌進行加固；

(4)第6 階坡面坡面液壓客土噴播植草灌。

5.2.2 排水系統設計

(1)坡頂截水溝：坡頂設置截水溝，尺寸為50 cm×50 cm，矩形截水溝采用C15 砼澆筑，截水溝與坡面設置的流水槽相接將坡頂攔截的匯水匯入坡腳排水溝；

(2)坡面排水：框架內排水通過回填粘土設置導水坡，避免框架內積水；

(3)平臺排水：第1、2 階平臺設置擋水埂，第3～5 階邊坡平臺設置M7.5 漿砌片石排水溝，尺寸25 cm×25 m，平臺采用M7.5 漿砌片石封閉；

(4)流水槽：坡面分別在K39+715、K39+750、K39+814位置設置流水槽，將邊坡各級平臺匯水匯入流水槽；

(5)坡腳排水溝：坡腳排水溝尺寸采用60 cm×60 cm，將邊坡地表水匯入坡腳排水溝內。

5.2.3 穩定性計算

結合上述適當刷坡結合預應力錨索框架加固的治理措施， 計算得該滑坡錨索加固工程后的天然工況坡體穩定系數為1.349，飽和工況(對滑帶土參數進行折減)坡體穩定系數為1.209 滿足(《公路路基設計規范》JTG D30-2015) 二級及二級以下公路1.15～1.25 的安全系數要求，其分析計算結果如圖8～9 所示。

圖8 加固后天然工況滑坡穩定性計算圖

圖9 加固后飽和工況滑坡穩定性計算圖

6 結論與建議

(1)二元結構邊坡在自然坡率較陡的情況下，盲目開挖坡腳或未及時進行防護，極易形成工程滑坡，由于基巖透水性差，而上覆土層結構較松散，透水性強，地下水在土巖交界面富集，降低界面附近土體的強度，該界面最易形成滑動面。

(2)對滑坡坡面出現的裂縫特別是滑坡周界裂縫必須填粘土進行夯實，避免地表水繼續滲入，造成新的破壞。滑坡周圍的自然邊坡坡面應整平夯實，減少坑洼及裂縫，防止積水下滲。

(3)該滑坡地質條件復雜，結合現場實際開挖揭示地層信息、 錨索孔施工揭示地層結構等信息進行必要的調整與完善，即進行動態設計和信息化施工，從而達到經濟合理和安全可靠的目的。

(4)施工過程中應加強滑坡變形監測，若變形較大，應及時告知各參建方，采取必要的臨時措施，保持坡體穩定。