貝佳亞連接線項目泥灰巖邊坡破壞形式和處理措施研究

韓磊

（中國鐵建國際集團有限公司，北京 100039）

1 引言

貝佳亞連接線項目全稱為阿爾及利亞貝佳亞港口至東西高速公路哈尼夫互通連接線，位于貝佳亞和布依哈2 省，是阿爾及利亞2005—2025 道路和高速公路指導規劃的重要組成部分。

本項目沿線地層主要為第四系沖積黏土、粉土、卵礫石、白堊紀泥灰巖、侏羅系泥灰巖等【1】，巖石節理較為發育。本文通過研究發生破壞邊坡的機理和處理措施，為同等地質條件的邊坡防護方式提供借鑒。

2 泥灰巖的工程性質及破壞形式

本項目泥灰巖多為青灰和褐黃色，節理、裂隙發育，節理填充多為泥質填充或無填充，多為強風化和中等風化，處于軟巖和較軟巖之間【2】。根據法國填料分類標準，泥灰巖可定名為R31 或R34，R31 不可用來填料，R34 需慎重考慮，同時由于泥灰巖易風化、遇水膨脹、失水收縮，力學性質顯著弱化，隨著時間的推移，定名也會發生變化，一般不用作填料。

根據形式不同，邊坡破壞可分為崩塌、坍塌、滑塌、傾倒、錯落、落石【3】，貝佳亞泥灰巖邊坡主要破壞形式體現為滑塌，指在自身和外界因素影響下，坡體內部存在滑動面，經分析，發現貝佳亞泥灰巖邊坡最主要滑動面為黏結薄弱的外傾結構面，在水的作用下強度變弱發生滑動，下部滑動段失去對上部邊坡巖層支撐作用，進而產生牽引式滑塌。

3 案例分析

3.1 PK98+812～PK99+266 右幅挖方邊坡

邊坡描述：2016 年5 月PK99+100 位置右側一級邊坡出現開裂，裂縫沿路線方向長30m，最大裂縫寬度40cm，裂縫深2.5m，坡面出現凸肚現象，坡腳未見明顯隆起現象；PK99+130一級邊坡中部位置出現不明顯張拉裂縫，沿路線方向長5m，暫無明顯滑移跡象，裂縫處出現沖刷和滲水現象。

PK98+812～PK99+266 右幅挖方邊坡巖層主要以強風化和中風化泥灰巖為主，邊坡節理發育，開挖邊坡產狀為110°∠33°，邊坡巖層存在三個結構面，產狀分別為，60°∠35°、112°∠85°、235°∠70°。第一組結構面與邊坡交角 50°，但傾角較小；第二組結構面與邊坡外傾，但傾角大很多；第三組結構面與邊坡內傾。

原因分析：通過對開裂邊坡現場地質調查，判定裂縫由第一組結構面控制，在邊坡排水系統未完善的情況下，雨水匯集下滲坡體內，導致結構面發生順層破壞，說明第一組結構面與邊坡交角大于30°，但依然存在滑塌風險。如圖1 所示。

圖1 邊坡滑塌前緣（曲線所示）

處理措施：對于泥灰巖邊坡處理，一方面要做好排水，避免其他部位再次出現問題，另一方面要盡早采取措施，以免牽引作用引起更大范圍滑塌。結合東西高速處理措施經驗，長期研究發現，對于泥灰巖邊坡滑塌治理由于巖石本身膨脹性以及對水敏感性，受飽水失水交替循環影響嚴重，放緩邊坡往往起不到長期穩定作用，坡腳進行加固更能起到穩定作用，擋墻和反壓是應用較多的處理方式。本工點對開裂邊坡采取清除滑坡體后，在邊坡上開挖臺階，采用200mm/400mm的片石碼砌，起到重力擋墻和反壓作用，當地稱為重力罩面防護形式。

處理效果：基本組合下，內部穩定性為1.35，總體穩定性為2.36；偶然組合下，內部穩定性為1.40，總體穩定性為2.32，均滿足邊坡穩定性要求。自2017 年施工完成至今已經歷4 個雨季，邊坡未發生變形，說明處理效果良好。

3.2 PK99+560～DK0+132 右幅挖方邊坡

邊坡描述：2016 年2 月22 日，阿爾及利亞雨季過程中，PK99+560～DK0+132 右幅一級邊坡出現表面滑塌，長度約為30m，同時，二三級表面同時出行滑塌，長度同樣約為30m。

開挖揭示此段挖方邊坡巖層從上到下依次為低塑性黏土，強風化和中風化泥灰巖，強風化和中風化泥灰巖段，坡面覆蓋一層風化碎塊石，下伏泥灰巖較完整，但節理裂隙較多。坡面無明顯地下水出露。此段挖方邊坡1-2 級邊坡坡率為1∶1.5，余邊坡為 1∶2。左側開挖邊坡傾向 70°∠34°，右側邊坡傾向250°∠34°，邊坡巖層存在3 個結構面，產狀分別為，45°∠48°、80°∠58°、315°∠60°。可以發現巖層對于左幅邊坡為外傾，對于右幅邊坡為內傾，在同等條件下，左幅發生滑塌，而右幅未發生變化，說明結構面的產狀及巖性對泥灰巖邊坡的穩定性起著決定性的作用。

原因分析：邊坡開挖完成之后，未及時施工排水，在雨季過程中，雨水隨巖石裂隙滲入巖層結構面，由于結構面填充為泥質，在水的作用下，結構面之間的黏結力遭到嚴重破壞，同時結構面外傾，雖然結構面傾角大于邊坡傾角，但并未十分明顯，多個結構面組合形成楔形體依然發生滑塌，楔形體的滑動導致巖層坡腳不穩，進而產生牽引作用，滑塌范圍進一步擴大。如圖2 所示，為泥炭巖邊坡滑塌圖，其中，圓形區域為楔形體位置，3 條曲線分別為楔形體滑動之后引起的上部邊坡滑塌后緣線，與典型牽引性滑塌十分相符。

圖2 PK99+560～DK0+132 泥灰巖邊坡滑塌圖

處理措施：同上述處理原則，同時鑒于此處滑坡較大，為適應通車和節省經濟，此處邊坡采用加筋土工布回填，同時起到反壓和擋墻的作用，同時，坡面采用方形素混凝土框架梁用于排水，內部回填腐殖土。

處理效果：基本組合下，內部穩定性為1.24，總體穩定性為1.26；偶然組合下，內部穩定性為1.22，總體穩定性為1.30，均滿足邊坡穩定性要求。自2017 年施工完成至今已經歷4 個雨季，邊坡未發生變形，表明處理效果良好。

4 結語

由于泥灰巖特殊性質，構成邊坡主要破壞形式為滑塌，滑動面多為黏結性差的結構面，在水的作用下，極易催化成滑動面，施工過程中需要注意臨時排水設施的施工，同時，對于產狀較差地段需要考慮坡面永久排水設計，包含骨架或噴錨等。

泥灰巖邊坡極易發生由于局部滑塌產生牽引作用而導致大規模滑塌，因此，對于泥灰巖邊坡在施工過程中以及施工完成后，需要定期巡查，尤其是發生降雨后，及時發現薄弱點并進行處理，將邊坡處理控制在局部范圍。

按照規范要求結構面傾向和邊坡傾向夾角大于30°時，規定為外傾結構面，但考慮泥灰巖邊坡是否屬于外傾結構面時，要適當增加與邊坡夾角范圍；同時，結構面傾角大于邊坡傾角時，可認為邊坡穩定，但考慮泥灰巖邊坡局部滑塌引起大范圍的牽引滑塌，在認定外傾泥灰巖巖層的傾角遠大于邊坡傾角時，方可認為邊坡穩定。若這2 種情況考慮不到位時，均有可能在泥灰巖地帶挖方邊坡產生滑塌。

根據阿爾及利亞泥灰巖邊坡的設計施工經驗，以及泥灰巖本身易風化、易軟化且具有膨脹性等特性，放緩邊坡不是泥灰巖邊坡滑塌的最佳處理措施，而對于坡腳的加固以及坡面的排水往往會起到較好的效果。實例證明，擋墻和回填反壓均可很好地處理泥灰巖邊坡的滑塌。