某高速公路滑坡應急搶險處治方案研究

（四川高速公路建設開發集團有限公司，四川 成都 610041）

1 工程概況

該工點K122+241～K122+390 段位于沐川縣沐溪鎮團結村境內，為構造剝蝕丘陵地貌，斜坡坡度為15～25°，坡面順直，山脊和小沖溝交錯分布，斜坡植被繁茂，多為竹林分布，施工圖鉆孔揭露表部殘坡積粉質粘土厚1.0～2.5m。

本段原本的施工圖設計路線為沿斜坡的中部通過，路基形式以路塹邊坡為主，邊坡最大高度達到41.6m，原本設計防護范圍為K122+283～K122+373段，采用放緩邊坡+擋土墻+框架錨桿+框架鋼花管+抗滑樁+鋼管樁+C20 砼實體護坡進行防護。

2 滑坡成因

2.1 邊坡變形特征

K122+241～K122+390 段邊坡距離該地縣城較近，降雨量較大。根據現場調查，邊坡已出現失穩滑動變形如圖1所示，總方量約9 萬m3。結合地質調繪與實際工程分析，滑坡變形可分為三個區域，滑坡前緣、滑坡中部、滑坡后緣，現分述如下[1]：

2.1.1 滑坡后緣變形特征

后緣坡表植被繁茂，表部為粉質粘土堆積，覆蓋層較薄，后緣共發現兩條裂縫，呈“圈椅狀”弧形展布，裂縫1 的總體長度為44m，距離邊坡開口線位置大概約為17m，平均寬度達到了0.6m，有0.5m 的可見深度，但是此條裂縫形成了約1.5m 高的錯臺[2]縫。裂 2 總體長度為26m，距離邊坡開口線位置大概約為15m，平均寬度達到了0.2m，有0.3m 可見深度。在后緣大樁號端穩定邊坡位置，調查發現粉砂質泥巖表部呈現網格狀風化卸荷裂隙面，測得緩傾卸荷裂隙面產狀55°∠8～10°，泥巖遇到水以后會軟化，脫水以后會崩解呈現為鱗片的狀態或者是碎屑的樣子[3]。

2.1.2 滑坡中部變形特征

對于滑坡中部的表面部分，為粉質粘土，滑坡的下端分為未完全分解的砂泥巖，變形影響深度10～17m。框架梁整體完整性較好，錨桿、鋼花管未見拔出現象，但梁體可見微裂紋出現，抗滑樁樁頂系梁出現向外微傾跡象。

工程的邊坡開挖坡口截水溝已經斷裂，對于地表水的攔截作用以及喪失[4]。框架梁整體完整性較好，錯桿、鋼花管未見拔出現象，但梁體可見微裂紋出現。抗滑樁樁頂系梁出現向外微傾跡象，護面墻中部受擠壓產生橫向剪切裂縫，寬約3～5m。

2.1.3 滑坡前緣變形特征

坡腳路塹擋墻墻身總體完整性較好，墻頂見微裂紋，墻頂主要沿伸縮縫出現約2～5cm 的錯開現象。坡腳排水溝受擠壓產生變形，橫梁斷裂。

2.2 滑坡成因

通過根據現場詳細的地質調繪資料并結合在詳細勘查階段的勘察成果資料可以得出，導致本段邊坡失穩變形原因主要受復雜地形地質條件、持續多期多次強降雨誘發和人類工程活動影響三方面因素制約，現說明如下：

2.2.1 復雜的地形地質因素

場區受五指山背斜影響，本段為單斜地貌，斜坡地形順直，坡度15～25°，上部土體受持續降雨影響，有利于地表水沿前期開挖造成的裂隙下滲進入坡體內部并持續降低巖體順層結構面及緩傾坡外結構而抗剪強度[5]。工程邊坡開挖在順層結構面和緩傾坡外裂隙組合控制下，易于發生潛在軟弱結構面失穩變形。

2.2.2 豐富的降水因素：

項目區位于四川盆地西南，降水十分豐富，汛期降水十分頻繁且降雨周期較長。長期地表水下滲入松散層內，易于在松收層內和卸荷裂隙內賦存。除此之外，該地區的森林植被覆蓋比例比較高，常年植被繁茂，繁茂的植被有利于淺表地下水賦存，使得斜坡淺表土體常年呈濕狀，工程邊坡開挖淺表易于發生溜滑等潛在地質病害。

2.2.3 人類工程活動影響

由于泥巖本身的特殊性特征，工程邊坡開挖后，粉砂質泥巖及細砂巖易于風化卸荷，加上現表水流向開挖坡面，擋墻面坡泄水孔未出水，引起墻后積水，形成賦水區城，擋墻基礎軟質巖泥化軟化，有利于坡腳應力集中釋放，引起坡腳壓潰變形，此因素為外在次要因素。

總的來說，復雜的地形地質條件、豐富的降水條件和人類工程活動共同作用下，最終使坡體產生滑坡變形[6]。根據現狀調查，目前滑坡體前緣未見鼓脹現象，后緣和中部構筑物出現剪切裂縫，擋墻墻身前傾、邊溝橫梁受擠壓錯斷等變形跡象表明，目前邊坡整體處于蠕動變形階段，且變形有向深部發展趨勢，可能形成潛在深部滑移面，若不及時處治，后續一旦變形量能累積到一定程度，深層滑面一旦貫通，將發生整體式失穩變形，對路基邊坡及鐵塔長期安全運營產生不利影響，因此，需立即啟動處治設計。

3.滑坡滑面確定及參數選取

3.1 滑坡滑面確定

滑而確定主要從地表地質調繪變形特征、邊坡開挖坡面形態和鉆孔揭露巖土體特征綜合判定。根據對滑坡體的變形特征分析和評價，滑坡體后緣拉裂面以后緣拉裂縫與陡傾坡外層面組成，滑移面由緩傾坡外優勢裂隙面構成，滑坡前緣剪出口位于坡腳邊溝附近[7]。如圖2所示。

圖2 典型滑坡剖面潛在滑面剖而圖

3.2 參數選取

結合現場地質調繪和現場詢問了解，滑坡體產生于降雨期間，滑坡失穩變形由近期持續降雨誘發，但坡體前緣未發生明顯鼓脹現象，整體處于蠕滑階段。具體參數選擇見表1所示。

表1 典型斷面計算參數表

選取典型斷面進行計算，反演參數按暴雨情況下穩定性系數0.99 進行反算，結合地勘和工程經驗綜合取值，暴雨工況下C 取10Kpa，取26.965°，r 取22.50KN/m2，天然工況下C 取10Kpa，取30°，r 取22.0KN/m2。

3.3 計算分析

結合上述分析滑面和參數取值，選取典型斷面K122+328 進行計算，計算采用傳遞系數法。各典型斷面最大剩余下滑力見計算表2。

圖3 K122+328 典型斷面滑坡計算模型

表2 典型斷面樁后最大剩余下滑力計算表

根據所得出的計算結果可以看到，典型斷面在暴雨工況下所產生的滑坡體前緣最大剩余下滑力最大，到達了1172.101KN/m。

綜合上述評價和計算分析成果，受坡體變形形態、巖土體結構特征和豐富降水影響，在滑坡體未進行加固處治情況下，滑坡前緣存在一定的最大剩余下滑力，在汛期持續降雨誘發下，滑坡體存在加速變形風險，且下部緩傾結構面貫通，邊坡將發生整體滑移變形，對下方車輛安全通行和橋梁安全運營構成較大的安全隱患，為確保邊坡穩定和鐵塔安全運營，需要對滑坡體及時進行支擋防護處治[8]。

4 設計方案

結合上述定性分析和定量分析評價，以及現階段本段通車周期需求情況，邊坡處治分兩步實施，第一步為臨時的應急搶險處治方案，采用反向壓力的坡腳處理，即在第一級平臺的位置設置高10m，頂寬6m 的反壓平臺，平臺兼作后續永久性處治作業平臺，反壓體坡比1：1.50，對坡面拉裂縫及時粘土封閉人工夯實，啟動對邊坡變形監測，反壓樁號K122+250～K122+390 段，總方量約10570m2，土方數量以實際收方量為準。圖4為坡腳反壓臨時，應急搶險保通處治滑坡方案斷面圖。

圖4 坡腳反壓臨時，應急搶險保通處治滑坡方案斷面圖

第二步為永久處治方案，采用抗滑樁+樁頂連系梁+系梁錯索+坡面墊墩錯索+截排水系統綜合處治滑坡。現分述如下：

4.1 抗滑樁+樁頂連系梁+系梁錨索方案

于K122+285～K122+370 段2 級邊坡坡腳設置抗滑樁。本段共設置18根抗滑樁，均采用直徑為2.5m 的圓形抗滑樁，樁中心距5m，樁中心位于2級邊坡坡腳外1.75m 處，樁中心坐標詳見平面布置圖，如果兩者出現沖突，以2 級邊坡坡腳外1.75m 為準，樁頂標高為450.67m，樁底標高為430.67m，樁身采用機械鉆進，并以C30 混凝土澆筑，樁項采用C30 砼連系梁連接，相鄰兩根樁中心樁頂以下1m 位置設置4 束預應力錨索錨固[8]，錨索長24m，連系梁錨索位置預埋φ146PVC 注漿管。

4.2 坡面墊墩錨索方案

于3 級平臺K122+320～K122+355 段設置2～4 排墊墩錨索進行預加固，錨索位于框架梁中心位置，間距4mX3m，采用4 束預應力錨索，長26m，墊墩采用1.3X1.3X0.5mC30 砼墊墩，共32 根，具體布置見立面圖5所示。

4.3 截排水系統方案

于3 級平臺K122+320～K122+355 段設置2～4 排墊墩錨索進行預加固，錨索位于框架梁中心位置，間距4mX3m，采用4 束預應力錨索，長26m，墊墩采用1.3X1.3X0.5mC30 砼墊墩，共32 根，具體布置見立面圖5所示。

圖5 抗滑樁+樁頂連系梁+系梁錨索+坡面墊墩錨索+截排水系統綜合處治滑坡方案立面圖

4.4 截排水系統方案

截排水系統包括塹頂截水溝修復，邊坡平臺截水溝及坡腳仰斜式泄水孔，邊坡平臺截水溝尺寸及數量詳見本項目施工圖設計文件《路基、路而排水工程設計圖》（S3-S6）等相關文件，塹頂截水溝布置位置、尺寸詳見平面布置圖及尺寸大樣圖。仰斜式泄水孔設置于距離坡腳以上0.5m 高度位置，傾角10°，單根長20m，水平問距為10m，泄水孔采用高密度聚乙烯（HDPE）雙壁打孔波紋管[10]，管徑100，鉆孔直徑10m，周圍采用雙層滲水土工布包裹。排水管內1～2m 不打孔，波紋管截水段內打孔。后緣裂縫采用C20 小石子砼進行封閉。

5 結論

5.1 對邊坡滑坡前緣、滑坡中部、滑坡后緣的變形特征分別進行了描述，并總結分析出了產生滑坡的主要原因有：復雜地形地質條件、持續多期多次強降雨誘發以及人類工程活動影響這三方面的影響。

5.2 通過對典型邊坡段面進行計算分析，得出典型斷面在暴雨工況下所產生的滑坡體前緣最大剩余下滑力最大，到達了1172.101KN/m。在天然工況下滑坡體前緣最大剩余下滑力為898.669KN/m。在地震工況下滑坡體前緣最大剩余下滑力為646.056KN/m。

5.3 綜合考慮選擇使用抗滑樁+樁頂連系梁+系梁錨索+坡面墊墩錨索+截排水系統綜合處治滑坡方案，并取得了良好的實際效果。