路塹高邊坡穩(wěn)定性及滑坡治理加固措施探討

■李先德

（東山縣海通建設(shè)工程有限公司， 漳州 363400）

在公路工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中存在多種多樣的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題， 其中高邊坡滑坡現(xiàn)象尤其突出。 本文針對(duì)福建省漳州市東山縣蘇峰山聯(lián)絡(luò)線高邊坡滑坡的治理，分析滑坡形成原因、提出治理步驟、 滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算方法和滑坡治理解決措施，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

福建省漳州市東山縣蘇峰山聯(lián)絡(luò)線標(biāo)段K1+276～K1+604 左側(cè)高邊坡位于蘇峰山， 原設(shè)計(jì)K1+276～K1+604 段路塹邊坡左側(cè)設(shè)計(jì)為9 級(jí)邊坡，邊坡坡率第3～9 級(jí)為1∶1.75， 第1、2 級(jí)為1∶0.75、1∶1；防護(hù)形式為：第1 級(jí)為擋墻，第2、3、4、8 級(jí)為拱形骨架防護(hù)，第5、6、7 級(jí)為預(yù)應(yīng)力錨索框架，第9 級(jí)為噴播植草，第三級(jí)頂部設(shè)26 根直徑2×2.5 m 的抗滑樁。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

邊坡位置為構(gòu)造剝蝕低山地貌，山體呈約15°～20°自然緩坡，斜坡上地表水豐富，植被較發(fā)育，坡面上隨處可見(jiàn)大大小小的崩積斷層破碎帶硅化石，孤石最大尺寸達(dá)2 m， 山體上建有較多的遷移高壓電塔（圖1），塹頂自然山坡較平緩。

圖1 邊坡全貌

2.2 地層巖性

根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙工程地質(zhì)資料揭示的地質(zhì)特征，該段山體斜坡場(chǎng)區(qū)覆蓋層為崩積層的斷層硅化石（Q4col）、坡殘積層（Q4el+dl），基巖為加里東期（γm3）的全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震效應(yīng)

工程地質(zhì)勘察報(bào)告揭示， 該邊坡塹頂外存在一條長(zhǎng)度約2 km 的壓扭性斷層（F215），產(chǎn)狀288-298°∠80°， 斷層厚度5～10 m， 巖層受擠壓變形明顯，見(jiàn)小量糜棱巖，斷層下盤(pán)巖體破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈；超高密度電法物探結(jié)果亦顯示該區(qū)域存在較大的低阻破碎帶，富水。

2.4 水文地質(zhì)

滑坡體兩側(cè)存在地表水系，其中左側(cè)水系水量較小，右側(cè)水系水量較大，滑坡體上亦存在一套自然水系，水量小，受表層崩坡積層影響，地表水系出現(xiàn)消失，下方5～8 m 出現(xiàn)泉點(diǎn)等現(xiàn)象。 滑坡體上人工改造茶園梯田，造成地表水徑流條件差，地表水大量補(bǔ)給地下水，同時(shí)滑坡體上級(jí)兩側(cè)均存在地表水系，大量補(bǔ)給地下水。

2.5 不良地質(zhì)現(xiàn)象

從照片和現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該處高邊坡在右側(cè)小區(qū)域（K1+475～+511 段）發(fā)生滑坡（圖2），滑坡寬度40 m、長(zhǎng)度90 m、厚度最大17 m。 同時(shí)路槽位置水溝發(fā)現(xiàn)一條垂直線路裂縫，通過(guò)該裂縫可追蹤至第3 級(jí)平臺(tái)，可與抗滑樁位置的裂縫重合。

圖2 滑坡側(cè)界裂縫

3 變形現(xiàn)狀及其原因分析

3.1 滑坡病害區(qū)域

高邊坡在進(jìn)行第三級(jí)平臺(tái)抗滑樁樁坑挖掘過(guò)程中出現(xiàn)變形病害， 第6 級(jí)平臺(tái)下1 m 處出現(xiàn)裂縫，第4、5 級(jí)平臺(tái)發(fā)生下錯(cuò)變形，最大下沉20 cm，裂縫寬5～10 cm， 其中抗滑樁18#樁坑在第三級(jí)平臺(tái)下14 m，20# 樁坑在平臺(tái)下8 m，22# 樁坑在平臺(tái)下7 m，24# 樁坑在平臺(tái)下15 m 處出現(xiàn)不同程度的護(hù)壁變形開(kāi)裂。 路槽標(biāo)高附近的坡腳水溝出現(xiàn)橫向裂縫，通過(guò)該裂縫能夠追蹤至第三級(jí)平臺(tái)。

高邊坡第5 級(jí)邊坡（K1+455～+475 段）出現(xiàn)4 處泉點(diǎn)，出水量較大，其中一處最大流量約1 L/10 s（圖3），第三級(jí)平臺(tái)小里程段亦有泉點(diǎn)出水，路槽處邊坡普遍出現(xiàn)滲水（圖4）。

圖3 路槽處小構(gòu)造帶泉點(diǎn)滲水

圖4 路槽處坡腳滲水現(xiàn)象

3.2 滑坡深孔監(jiān)測(cè)變形

本次滑坡深部位移監(jiān)測(cè)前期布設(shè)7 個(gè)監(jiān)測(cè)孔，共3 個(gè)斷面，其中由于滑坡變形破壞1 個(gè)，本次利用地質(zhì)勘查孔恢復(fù)并增加5 個(gè)監(jiān)測(cè)孔，共11 個(gè)監(jiān)測(cè)孔。 具體監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1 所示。 具體ZK6、ZK10 監(jiān)測(cè)孔曲線圖如圖5、6 所示。

圖5 ZK6 監(jiān)測(cè)孔A 向變化量及位移量曲線

表1 滑坡體監(jiān)測(cè)結(jié)果匯總

從邊坡宏觀變形分析， 高邊坡滑坡僅在K1+475～+510 段發(fā)生病害， 相應(yīng)范圍的監(jiān)測(cè)孔均有所反應(yīng)，ZK6 號(hào)監(jiān)測(cè)孔在13.5 m 位置存在滑動(dòng)變形反應(yīng)，對(duì)應(yīng)坡面變形體現(xiàn)在平臺(tái)有斷裂，證明高邊坡整體安全穩(wěn)定存在較大安全隱患。

3.3 滑坡原因分析

根據(jù)邊坡變形現(xiàn)狀、 場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件等分析，滑坡發(fā)生的主要原因有：（1）地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，邊坡附近為壓扭性斷層，伴隨較多的次生斷層及硅化帶，并切割邊坡坡體，坡面匯水通過(guò)構(gòu)造帶持續(xù)補(bǔ)充邊坡地下水，對(duì)坡體穩(wěn)定造成惡化，從而誘發(fā)產(chǎn)生滑坡；（2）本段路塹開(kāi)挖山坡下部，形成較大的臨空面，尤其抗滑樁樁坑的開(kāi)挖（跳一挖一）亦對(duì)坡體造成較大擾動(dòng)，觸發(fā)滑坡的發(fā)生，這是滑坡發(fā)生的因素之一；（3）高邊坡風(fēng)化深度大，石英顆粒含量高的砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖滲水性能好，長(zhǎng)石含量高的砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖易形成軟弱帶，在構(gòu)造裂隙水的浸泡下容易發(fā)生滑動(dòng)變形；（4）斷層產(chǎn)生空隙較大的硅化石破碎帶，降雨能夠較快地滲透積存于坡體中，從而形成較高的靜水壓力并引起坡體的有效應(yīng)力降低，促使坡體產(chǎn)生滑移。

圖6 ZK10 監(jiān)測(cè)孔A 向變化量及位移量曲線

4 穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

4.1 滑坡的定性分析

根據(jù)現(xiàn)階段滑坡的變形情況、地下水位變化及深孔測(cè)斜報(bào)告等綜合分析：K1+276～K1+604 段高邊坡整體穩(wěn)定性較差，局部趨于不穩(wěn)定（K1+475～+511段已發(fā)生滑坡）。

4.2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析

評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性的定量計(jì)算主要是在合理確定計(jì)算斷面和計(jì)算參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)值分析計(jì)算，定量評(píng)價(jià)該邊坡的穩(wěn)定現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[1]。 為了分析計(jì)算邊坡滑坡的穩(wěn)定性， 本次選取主斷面（K1+460 斷面）作為計(jì)算斷面；同時(shí)，以反算參數(shù)為主，結(jié)合本次工程地質(zhì)補(bǔ)勘所進(jìn)行的巖土室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，反算各滑動(dòng)面的主滑動(dòng)帶力學(xué)指標(biāo)。

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算方法主要有兩種常用方法，一是采用傳遞系數(shù)法，或稱不平衡推力傳遞法；二是采用Bishop、Morgensten&Price 和Janbu 等方法，或稱嚴(yán)格的剛體極限平衡方法。 研究表明：雖然采用不平衡推力傳遞法計(jì)算結(jié)果與采用嚴(yán)格的剛體極限平衡方法計(jì)算結(jié)果在滑坡穩(wěn)定性計(jì)算中存在一定的差異；但是，只要是采用滑坡穩(wěn)定度反算確定主滑帶指標(biāo)，兩種方法滑坡推力計(jì)算或滑坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致[2]。 本次計(jì)算采用Geo-Slope 之Slope/W 邊坡工程專業(yè)軟件包進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算，并選用Morgensten&Price 法計(jì)算。

各斷面滑坡體穩(wěn)定性評(píng)估如表2 所示。 Ⅱ-Ⅱ＇斷面現(xiàn)狀情況穩(wěn)定性計(jì)算如圖7 所示，按原設(shè)計(jì)全部開(kāi)挖后，施加設(shè)計(jì)工程措施后，穩(wěn)定性計(jì)算如圖8所示。

圖8 K1+460 斷面施工后情況及穩(wěn)定性計(jì)算

表2 滑坡斷面現(xiàn)狀穩(wěn)定程度評(píng)估與穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果

圖7 K1+460 斷面現(xiàn)狀情況及穩(wěn)定性計(jì)算

4.3 穩(wěn)定性發(fā)展趨勢(shì)分析

根據(jù)目前邊坡的變形現(xiàn)狀，綜合認(rèn)為，該滑坡變形較嚴(yán)重，目前處于極限平衡狀態(tài)，目前該地區(qū)旱季降雨量少，而滑動(dòng)變形與降雨量的大小密切相關(guān)，即雨量大，變形大，隨著雨季持久強(qiáng)降雨的到來(lái)必會(huì)使滑坡體進(jìn)一步變形，有可能進(jìn)一步向山頂方向牽引，對(duì)塹頂剛剛遷移的高壓鐵塔等構(gòu)造物構(gòu)成重大安全隱患。

4.4 滑坡推力計(jì)算

以上述邊坡穩(wěn)定性分析和滑帶指標(biāo)反算等計(jì)算成果為基礎(chǔ)， 結(jié)合滑坡整治工程的各種加強(qiáng)措施，可以模擬計(jì)算滑坡治理工程效果，穩(wěn)定性計(jì)算如圖9 所示。 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，穩(wěn)定性安全系數(shù)取1.20，計(jì)算滑坡推力[3]。 滑坡推力值（錨固力）建議如下：安全穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)為1.202；滑坡推力上部為900 kN、中部為900 kN、抗滑樁為1150 kN、坡腳為450 kN。

圖9 K1+460 斷面刷方卸載后情況及穩(wěn)定性計(jì)算

5 滑坡治理工程方案設(shè)計(jì)

滑坡治理工程方案設(shè)計(jì)如下：（1）在第5 級(jí)平臺(tái)開(kāi)始刷方，形成寬度12 m 的平臺(tái)，第6 級(jí)邊坡1∶1，第7 級(jí)邊坡1∶1，第8、9 級(jí)邊坡1∶1.25。 通過(guò)刷方卸載，降低高邊坡下滑力。 （2）將原設(shè)計(jì)27 m 長(zhǎng)抗滑樁增至35 m， 樁頭布設(shè)4 孔錨索， 錨索設(shè)計(jì)荷載600 kN，錨索長(zhǎng)度50 m，錨固段14 m，采用6 束鋼絞線組成的拉壓復(fù)合型錨索。 （3）坡腳設(shè)置擋墻進(jìn)行固腳，高度8 m，頂寬1 m，底寬3 m。 （4）各級(jí)平臺(tái)采用C20 砼封閉，并設(shè)置平臺(tái)水溝，引排地表水；在第1、5 級(jí)邊坡邊坡坡腳設(shè)置仰斜排水孔， 孔深20 m，引排地下水。 （5）對(duì)已滑動(dòng)開(kāi)裂區(qū)域采用砂漿進(jìn)行封閉處理，對(duì)破壞的平臺(tái)進(jìn)行重新澆筑。

6 高邊坡施工注意事項(xiàng)

總結(jié)本項(xiàng)目高邊坡施工工序及滑坡產(chǎn)生原因，提出以下施工注意事項(xiàng)：（1）因?yàn)樨S富的地下水會(huì)大大加強(qiáng)邊坡變形及滑坡病害，為保證施工過(guò)程中邊坡穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全，原則上高邊坡施工應(yīng)避開(kāi)雨季，免受降雨影響。 （2）對(duì)于實(shí)施錨固工程的路塹邊坡防護(hù)， 原則要求邊坡開(kāi)挖一級(jí)防護(hù)加固一級(jí)，按照自上而下的順序逐級(jí)開(kāi)挖與防護(hù)加固施工，嚴(yán)禁一次性開(kāi)挖到位后，再逐級(jí)施工邊坡防護(hù)。

7 結(jié)語(yǔ)

該段路基邊坡治理后，經(jīng)過(guò)多年的觀測(cè)，未發(fā)現(xiàn)變形，可以說(shuō)明滑坡段已基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。 由此可見(jiàn)，遇到高邊坡出現(xiàn)滑坡并不可怕，只要辨明滑坡形成原因，輔以邊坡變形監(jiān)測(cè)、地質(zhì)補(bǔ)堪等手段，計(jì)算出主滑動(dòng)面；再采取卸載、加強(qiáng)錨索框架、增強(qiáng)抗滑樁、 暢通坡體排水等多種可靠的加固措施，有效抑制高邊坡及滑坡段后期的變形活動(dòng)與發(fā)展趨勢(shì)，完全可以使巖土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定下來(lái)，保障交通行車和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全。