汕湛高速路塹邊坡滑坡分析與治理方案比選

李本鵬，劉英姿，朱 琦，李 帥

（1.山東省交通規(guī)劃設(shè)計院集團有限公司，山東 濟南 250031；2.濟南歷下控股集團有限公司，山東 濟南 250101）

引言

我國高速公路在施工建設(shè)過程中，會遇到各種地質(zhì)災(zāi)害，尤其是溫?zé)岫嘤甑哪戏降貐^(qū)，在水的長期作用下，各種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，由于施工過程中人為機械的擾動，可能使得本來達(dá)到穩(wěn)定平衡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞而形成地質(zhì)災(zāi)害。滑坡就是極為典型的邊坡地質(zhì)災(zāi)害，是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象[1]。

1 概況

1.1 工程概況

汕（頭）湛（江）高速公路云浮至湛江段及支線工程是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“十縱五橫兩環(huán)”中“第二橫”的重要組成部分，對改善區(qū)域交通出行條件，加強相鄰地市交通聯(lián)系具有重要作用。

1.2 地質(zhì)、水文概況

主線K103+602—K103+793 段邊坡區(qū)域地形起伏較大，地形地貌屬于構(gòu)造剝蝕丘陵地貌單元，山坡陡緩起伏，坡頂以殘積為主，坡形較陡，地形從山頂往下山腰處出現(xiàn)變化，逐漸變緩，形成坡積裙，坡體植被茂密[3]。

2 滑坡現(xiàn)狀

K103+602—K103+793 段邊坡坡頂截水溝外側(cè)14 m處出現(xiàn)開裂，裂縫呈弧形，縫長60 m，縫寬3 cm；二級坡頂至截水溝出現(xiàn)裂縫長10 ～20 m，縫寬10 ～15 cm 不等的羽狀裂縫，局部裂縫發(fā)生垂直位移，高差40 cm；一級平臺處開裂，裂縫長59 m，縫寬5 cm；截水溝、邊溝、護腳、錨索框架梁等多處出現(xiàn)裂縫；坡腳長期有水滲出。

3 滑坡治理措施比選

3.1 滑坡處治方案

3.1.1 方案一 ：原位加固處治方案

在一級平臺處設(shè)置三排Ф89 mm 豎向鋼花管注漿冠梁。在二級坡面原有三排錨桿框架梁上兩排增加兩排錨索十字梁與原框架梁植筋連成整體。

3.1.2 方案二 ：微型樁+刷坡卸載

將一級平臺卸載至6 m 寬，在一級平臺設(shè)置一組微群樁（三排Ф89 mm 鋼花管，長度20 m，間距1×0.75 m），并在微型樁頂增加一道冠梁。將二級坡原有錨桿框架梁防護挖除，坡率調(diào)整為1 ∶1.25，坡面采用三排錨索框架梁防護（錨索長度28 m，錨固端長10 m）。

3.2 方案比選

3.2.1 滑坡計算斷面

目前，滑坡后緣裂縫和前緣剪出口已完全形成，滑面尚未貫通，邊坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。K103+676 計算斷面的滑動面可以分為現(xiàn)有淺層滑動面I、淺層滑動面II、深層滑動動面，其中前緣剪出口位于一級邊坡坡腳水溝溝底，由此可以組成3 個可能的分析計算滑動面。

3.2.2 計算內(nèi)容和方法

K103+602—K103+793 段右側(cè)滑坡穩(wěn)定性計算是以反算參數(shù)為主，結(jié)合相關(guān)試驗與經(jīng)驗綜合確定滑帶巖土力學(xué)指標(biāo)[4]。因此，計算采用當(dāng)前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的邊坡工程專業(yè)軟件Geo-Slope 之Slope/W 軟件包進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計算，分析選用較為嚴(yán)格的剛體極限平衡方法—Morgensten-Price 法[6]。

3.2.3 反算主滑帶指標(biāo)

K103+602—K103+793 右側(cè)滑穩(wěn)定程度分析計算成果見表1。

表1 右側(cè)滑坡穩(wěn)定程度分析計算成果

3.2.4 主滑面K103+602—K103+793 滑帶土力學(xué)指標(biāo)反算

反算主滑帶指標(biāo)是該滑坡治理工程實施前各可能滑面的變形活動特點及相應(yīng)穩(wěn)定程度的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)試驗與經(jīng)驗參數(shù)，反算各滑動面的主滑帶力學(xué)指標(biāo)[2]。反算滑帶指標(biāo)計算成果見表2。

表2 滑帶土穩(wěn)定性分析物理力學(xué)計算參數(shù)

3.2.5 K103+602—K103+793 滑坡剩余下滑力計算

采用Geo-Studio 軟件中SLOPE/W 模塊進(jìn)行計算，分析方法為Morgenstern-Price 法，巖土體采用Mohr-Coulomb 材料模型[5]，并采用理正巖土設(shè)計軟件6.5進(jìn)行復(fù)核計算，結(jié)果見表3。

表3 穩(wěn)定性計算結(jié)果

按照推薦方案原位加固方案，安全系數(shù)Fs=1.2時剩余下滑力為485 kN；按照比選方案微型樁+刷方卸載，安全系數(shù)Fs=1.2 時剩余下滑力為440 kN。

采用原位加固處治方案、與微型樁+刷坡卸載方案做方案對比，兩個比選方案設(shè)計邊坡坡形、坡率結(jié)合現(xiàn)場情況均采用錨索及鋼花管注漿加固。

3.2.6 經(jīng)濟性比選

根據(jù)標(biāo)段的中標(biāo)投標(biāo)清單價格進(jìn)行經(jīng)濟性比選，變更造價分析：方案一變更后總造價約445.53 萬元；方案二變更后造價約467.70 萬元。

4 方案對比

主滑區(qū)域兩個方案均能有效地處治該滑坡。（1）方案一在施工時效性上優(yōu)勢大，避免重新征地等不可控因素干擾，在工期上有保證，滿足通車路段的對時間緊迫性的要求，且工程造價上較為經(jīng)濟，施工工藝簡單。（2）方案二造價較高，需大型設(shè)備進(jìn)場施工，并且需重新征地，施工周期較長，對通車路段工期影響較大，而且土方施工對現(xiàn)已施工完路面結(jié)構(gòu)層存在污染風(fēng)險。

5 結(jié)語

通過兩個方案對比，建議采取設(shè)計方案一，即原位加固處治方案。該項目在2017 年12 月份已通車運行，至今已運行3 a，期間經(jīng)歷了多次臺風(fēng)及強降雨等天氣狀況，目前汕湛高速公路此邊坡滑坡處理路段運營狀況良好，驗證了該施工處治方案的可行性和良好的處理效果。