宣楊高速公路某滑坡體形成原因分析 及處置方案探討

胡萬美 王德云 陳海波

中國葛洲壩集團股份有限公司 湖北 武漢 430033

近年來，隨著國家對高速公路建設投資力度的加大，我國山區高速公路工程建設迅速發展。山區地質地形復雜，高速公路建設過程中滑坡、溶洞等病害問題突出，相關的處置費用不可預見且導致工程造價顯著提高[1-8]。本文對宣楊高速公路K2K49＋900—K2K50＋080滑坡體形成原因進行探討分析，結合現場踏勘、地質補勘，探明滑動面，驗算分析下滑推力，并對處置方案進行合理比選和施工優化，總結提出了滑坡治理的注意事項和防治措施。

1 工程概況

宣楊高速公路K2K49＋900—K2K50＋080段原設計為路塹三級挖方邊坡，主要地質情況為：上覆第四系全新統殘坡積層（Q4dl＋el）碎石、粉質黏土，下伏基巖為二迭系上統峨眉山組（P2β）玄武巖。根據鉆探揭露地層，從上至下為：第四系全新統殘坡積層粉質黏土，厚度為0.6～5.5 m；粉質黏土夾碎石土，鉆探揭露厚度為0.5～6.5 m；二迭系上統峨眉山玄武巖組全風化玄武巖，鉆探揭露厚度為0.7 m；強風化玄武巖，鉆探揭露厚度為4.4～18.3 m；中風化玄武巖，厚度未完全揭穿。2019年5月，開挖至第二級底部時，二級邊坡前緣開始出現剪出裂縫，帶動上覆粉質黏土層土體出現了滑坡，危及上側山體上500 kV高壓鐵塔安全，施工單位立即停止了開挖。隨著變形的發展，邊坡中部也逐步出現了裂縫，后緣也出現裂縫，裂縫最寬處達1 m，深度2～3 m，裂縫張開方向與坡面傾向基本一致，斜向小里程方向，形成工程滑坡（圖1）。經過各方現場勘察，形成處理方案紀要，并經過補充勘察，于2019年6月提供設計變更處置文件。

踏勘現場后對邊坡前緣填土進行了反壓臨時應急處理方案，反壓高度同二級平臺頂，土體截面8 m×8 m，1∶1.5坡率，反壓后邊坡變形得到了遏制，趨于穩定。

2 滑坡體地層及形態

滑動面在泥質砂巖全風化層（粉質黏土），滑坡體為土夾石地層滑坡，滑動面為泥質結構。滑體剪出口上傾角度10～15°，剪出口滑出位移1.2 m左右，主滑段剪出口離地面深度10～14 m，剪出口沿原二級坡向上傾斜，滑坡體后沿臺階高1.5 m左右，裂縫寬1 m，裂縫位移方向和山體坡面一致（圖2）。

圖1 滑坡邊界示意

圖2 滑坡全貌

3 滑坡原因分析

滑坡發生后，為及時了解滑動面地層情況，現場共布置補勘鉆孔4個，補勘揭露地層從上至下為：粉質黏土、強風化泥質砂巖、中風泥質砂巖。

場地地下水主要為基巖裂隙水，主要賦存于基巖裂隙中，由大氣降水和相鄰含水層補給，順著裂隙向地勢較低的相鄰含水層徑流排泄，富水性較差，透水性一般，水文地質條件屬較簡單類型。

經區域水文、地質、地形地貌綜合分析，初步判斷本滑坡的形成和發展是各種自然因素疊加的結果。

主導因素：斜坡分布有坡積松散堆積物，為滑坡的形成提供了源物質。斜坡上粉質黏土、粉質泥巖松散堆積體為滑坡的發生提供了足夠的滑動物質，且泥質粉砂巖遇水易軟化，路基開挖過程中導致基巖裂隙水順巖層排出形成滑動面。地形前陡后緩，為滑坡提供了活動空間，滑坡區上部為緩平臺，下部邊坡的臨空面較大，在地形上為滑坡提供了活動空間。

激發因素：施工開挖擾動形成了不利影響，目前施工開挖斜坡中前部2級邊坡，形成約16 m的臺階狀臨空面，且局部已揭穿巖土分界面，對土體形成了擾動，弱化了坡體中前部的抗力；對斜坡穩定性產生了不利影響。塹頂外5 m左右有村民新建房屋，同時堆放了建筑材料，形成荷載，加劇了滑坡的形成。

2種因素結合，在坡腳開挖形成臨空面，分層土體在地下水的作用下沿滑動面剪出破壞，最終產生滑坡體。

4 滑坡檢算及分析

4.1 滑面的選擇及參數反算

根據滑坡后緣和剪出口形態，基本確定滑動面近似圓弧形。根據裂縫位置，選取代表性的斷面K2K50＋020進行綜合內摩擦角反算。下滑安全系數取0.98，通過反算得到綜合內摩擦角為11.3°。

4.2 下滑推力計算

采用寬平臺卸載，盡量卸載主動區土方，保留被動區土方。安全系數采用1.15，綜合內摩擦角為11.3°，利用路基工具箱計算剩余下滑力。經計算（圖3），在主滑斷面12#分塊處設置抗滑樁，天然狀態工況下，樁位下滑力為528.5 kN/m，剩余下滑力計算結果為366.5 kN/m，故以528.5 kN/m作為抗滑樁設計推力。

圖3 滑坡體分塊示意

5 滑坡處置方案

5.1 原設計方案

該段原設計為挖方三級邊坡，第一級邊坡設重力式路塹擋土墻，墻高3.5～9.5 m，擋墻胸背坡率為1∶0.3。擋墻墻身采用C20片石混凝土澆筑。第二級邊坡采用框架錨索加固，坡率1∶1，錨索長25 m。第三級邊坡采用骨架護坡，坡率1∶1.25。

5.2 應急搶險措施

1）地表裂縫處理。對坡體已發生的裂縫應采用黏土回填、夯實封堵，并采用塑料布覆蓋，同時，對已破壞的山坡截水溝進行修補完善，修補數量按實計量。

2）坡面排水設計。為避免降雨過程中的雨水下滲，導致土體受浸泡而強度降低引起更大破壞，采取如下措施：在坡頂外5 m處設置完善的山坡截水溝，確保雨水不再灌入裂縫中；在加寬平臺上設置3道截排水溝。

3）回填反壓工程。在抗滑支擋工程尚未實施之前，擬采用回填反壓等臨時措施，防止變形體進一步變形失穩。回填至原設計二級平臺處。反壓體頂寬不小于8 m，回填土方壓實度要求不小于93%。

5.3 治理方案選擇

該段由于路基開挖后形成臨空面而誘發滑坡，變形體物質主要為泥質砂巖全風化層（粉質黏土），物理力學性質較差。針對變形體的物質成分和成因，考慮施工便捷性和上側山體上500 kV高壓鐵塔安全，采用寬平臺卸載＋采用埋入式抗滑樁方案。

5.3.1 抗滑樁設計

考慮雨季即將來臨，為盡快完成滑坡治理，避免產生次生災害，確保工期不受影響，采用便于機械施工的圓形抗滑樁，抗滑樁布置如下：K2K49＋940—K2K50＋081左側35 m處設置1排抗滑樁，抗滑樁共48根，編號1#—48#，其中1#—12#抗滑樁長20 m，13#—48#抗滑樁長25 m。抗滑樁直徑1.5 m，樁間距3 m，每3根抗滑樁采用連梁連接，抗滑樁伸入連梁0.5 m進行錨固，每段連梁長9 m，寬2.5 m，高1.5 m，連梁間設置2 cm沉降縫。

5.3.2 坡面防護設計

第1級坡面采用拱形骨架防護，拱形骨架下設置支撐滲溝；第2級坡面采用拱形骨架防護；加寬大平臺采用植草防護；第3級邊坡采用框架錨索防護，錨索長25 m，設計錨固力420 kN；第4級邊坡采用框架錨桿防護。

6 結語

依此方案施工完成后，邊坡的整體穩定性得到了保證，也確保了上側山體上500 kV高壓鐵塔的安全。該段滑坡體路基處置后已作為本項目的預制梁場投入使用，達到了滿足既定工期和節省投資的經濟效益目的。目前國內高速公路建設大多采取PPP模式，普遍存在因建設基本程序和項目施工同步進行，導致設計未批復或設計深度不足的問題，且山區高速兩階段施工圖設計因為缺乏必要的基礎資料（如地勘、水文等資料），造成設計方案在施工過程中很可能需要修改和調整，故山區高速公路在進行優化設計時，首先應認真分析原設計意圖，不能一味追求線性指標和經濟效果。在選擇滑坡病害防治措施前，應詳細調查地形、地質和水文條件，充分分析病害原因，綜合考慮各種因素后，方可確定設計方案。在對滑坡實施整治施工之前，要掌握滑坡地段的土質情況、土方大小以及滑動程度等資料信息，制定科學合理的施工方案，以保證安全、質量、工期，并節省投資。