山區高速公路高邊坡滑坡治理方案研究

葛緒禎

（中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北 武漢 430000）

1 工程背景

K135+900～K136+100段右側邊坡原設計為四級坡，一、二級邊坡坡率1∶0.75，防護形式為錨桿格構梁防護；三、四級邊坡坡率分別為1∶1、1∶1.25，防護形式分別錨桿格構梁防護和拱型骨架植草防護，每級平臺寬2m。邊坡刷坡過程中，由于連續降雨的影響導致已放坡好的3、4級坡局部發生垮塌，邊坡3、4級臺階處逐漸形成了10～20cm寬的拉伸裂縫，邊坡2級臺階處發生剪切破壞，隨著邊坡變形的加劇，逐漸形成滑坡。

2 坡體變形原因

坡體變形的原因大致可分為內因和外因兩類[1]，總結如下：

（1）第一類：內因

a.地形地貌

滑坡體邊緣被兩條沖溝切割，坡體側向約束較弱。滑坡區位于山間埡口地帶，容易匯集較多地表水，滑坡體因此處于飽水狀態。

b.地層巖性

滑坡地層主要為碎石、斷層角礫巖、中風化砂質泥巖。碎石層屬透水層，厚度大，為雨季主要的地下水賦集層；斷層角礫巖屬透水層，極軟巖，半巖半土狀，容易匯集較多地下水。中風化砂質泥巖屬隔水層，穩定性相對較好。在碎石與中風化砂質泥巖的接觸帶、斷層角礫巖與中風化砂質泥巖的接觸帶，地下水容易富積，軟化、泥化交界面，形成軟弱泥化夾層。坡體可能沿該軟弱面滑移失穩。滑坡體前緣發育的斷層角礫巖，強度低，雨水易軟化崩解，自穩性差[2-3]。

該段滑坡位于斷層角礫巖、中風化白云巖兩種差異性較大的巖體的接觸帶。斷層角礫巖屬極軟巖，多分布于滑坡體的中上部，中風化白云巖屬硬質巖，工程地質性質較好，多分布于滑坡體的下部。路塹施工，位于坡體下部中風化白云巖多被開挖，坡腳處原有的天然抗滑力消失，坡體中上部的斷層角礫巖出露于地表，整個坡體的受力平衡發生改變。

c.地質構造

路塹開挖后揭示在線路左右兩側發育斷層，斷層與線路在K135+963處以近40°的斜交，斷層破碎帶少量分布在路床，大量分布于右側邊坡坡體。寬度20～30m，路塹開挖揭示斷層長度約200m。斷層破碎帶大量發育灰黑色斷層角礫巖，強度低，雨水易軟化崩解，自穩性差。

（2）第二類：外因

a.降雨

施工期間坡體在雨水浸泡和日曬的交替作用下，斷層角礫巖遇水軟化崩解，風化嚴重，多變成散體狀。層面產生軟化、泥化，尤其在覆蓋層與巖層的接觸界面處，地下水富集，層面間形成軟弱泥化夾層。后又發生較大的降雨，坡體開始沿軟弱層面發生滑移坍塌，滑坡變形機制為牽引式。

b.人類工程活動

坡體開挖卸荷，表層巖體松動。

3 滑坡穩定性計算分析

3.1計算剖面的確定

根據鉆探資料，對典型橫斷面Ⅰ-Ⅰ進行穩定性分析，見圖1。采用不平衡推力法對邊坡進行穩定性驗算[4-5]。

圖1 Ⅰ-Ⅰ斷面圖（單位：m）

3.2 參數的選取

根據工程地質條件，經綜合分析選取物理力學參數見表1。

表1 主要物理力學指標

3.3計算工況與安全系數

該邊坡工程安全等級為一級，邊坡計算工況及安全系數如下：

（1）工況一：自重（天然狀態）為1.25；

（2）工況二：自重+暴雨（飽水狀態）為1.15。

3.4 穩定性分析計算

根據工程地質勘察報告確定的滑動面位置及巖土物理力學參數，選擇Ⅰ-Ⅰ剖面進行邊坡穩定性計算，計算采用不平衡推力法，按天然情況（工況一）和暴雨情況（工況二）兩種工況計算，計算結果見表2。

表2 穩定系數和剩余下滑力

由計算結果可知，滑坡在天然狀態下，現狀坡體穩定系數為1.119，處于穩定狀態；路基開挖后的穩定系數為0.944，處于不穩定狀態。在暴雨狀態下，現狀坡體已發生淺層滑動，穩定性系數為0.979，處于不穩定狀態；路基進一步開挖后可能發生深層滑動，穩定性系數為0.830。

滑坡未開挖至設計位置，目前主要在邊坡二級坡坡腳處沿軟弱滑動面發生滑動；隨著路基的繼續開挖，在邊坡一級坡坡腳處，可能沿軟弱滑動面發生深層滑動，雨季存在整體失穩可能，下滑推力大，存在多級次滑動的可能[6]。

4 治理方案研究工程

4.1 處治措施

（1）邊坡方案：第一級坡高10m，坡率1∶0.75，坡面窗式護面墻防護；第二、三級坡高10m，坡率1∶1，1∶1.25，坡面窗式護面墻防護；第四級放坡到頂，坡率1∶1.25，三維網植草防護。第一級坡頂平臺寬4m，第二級坡頂平臺寬2～4m，K136+015～025為平臺寬度漸變段，第三級坡頂平臺寬3.5m。

（2）加固措施：第一級平臺設置3×2mA型抗滑樁，樁長20m，共18根，樁間距5m，布設軸線與路基設計線平行，距路基設計線右側23.35m；第三級平臺設置3.5×2.5mB型抗滑樁+兩根6束預應力錨索，樁長35m，樁間距5m，共9根，布設軸線與路基設計線平行，距路基設計線右側51.6m；錨索長35、32m，錨固段長10m，自由段長25、22m；樁頂出露3m，設置擋土板支擋樁間土體。

（3）A型設計滑坡剩余下滑力1300kN/m，編號Z1～Z18；B型設計滑坡剩余下滑力2200kN/m，編號Z19～Z27，共設抗滑樁27根。樁身采用C30混凝土現澆，主筋鋼筋等級采用HRB500，構造筋等鋼筋等級采用HRB400。

（4）B型抗滑樁樁頂設兩束預應力錨索，錨索采用6束直徑15.2mm強度級別為1860MPa的高強度鋼絞線，從底至上每排錨索的長度分別為32m、35m，錨固段長均為10m，錨固于中風化泥質砂巖中，錨索設計軸向抗拔力為800kN，鎖定預加力180kN。

（5）為防止地表水下滲，對坡體裂縫采用黏土或砂漿封閉。

（6）表層水排水措施：滑坡體周界外緣5m外、邊坡坡頂外及邊坡平臺處分別設置截水溝以排除地表水。

4.2 施工順序

（1）完善山體坡面防排水工作。在原有滑坡體周圍設置截水溝，將坡體周圍和內部的雨水合理排走。并封閉已有的裂縫，防止雨水侵入加快坡體的滑動。

（2）為保證施工期間滑坡體的穩定性，在施工前先對滑坡體前緣進行土體反壓處理。反壓互道應具有一定的壓實度，要求不小于80%，并做好對應的臨時排水措施。

（3）先施工第二排抗滑樁（B型抗滑樁），開挖第三級邊坡平臺，放樣抗滑樁的位置后開挖；采用跳樁施工法，待樁體達到設計強度后方可進行相鄰隔樁體施工。在混凝土灌注前，必須預埋直徑130mm鋼套管及OVM錨具螺旋筋，以便錨索鉆孔鉆頭通過。鋼套管必須定位準確，護壁處需鉆孔以便鋼套管穿過。

（4）第二排抗滑樁施工完成后，并達到設計強度，鉆錨索孔，施做樁頂預應力錨索，進行預應力張拉。

（5）開挖邊坡第四級邊坡及第二排抗滑樁頂部3m范圍樁間土體，施做擋土板及平臺加固。

（6）然后由上之下開挖邊坡三、二級邊坡，完成坡面窗式護面墻防護。

（7）開挖第一級邊坡平臺，施工第一排抗滑樁（A型抗滑樁）。采用跳樁施工法。

（8）按施工作業面要求開挖反壓護道和原有山體，按設計要求完成第一級邊坡刷坡，防護，開挖路幅范圍內土體。

4.3 處理效果

采用抗滑樁與預應力錨索相結合的方式進行邊坡滑坡加固，并對抗滑樁樁頂位移進行連續監測，向公路方向最大測點位移見圖2。

由圖2可知，抗滑樁樁頂位移最大為4.8mm，隨著施工時間的推移，滑坡體趨于穩定，這表明處置方案有效，能夠較好地解決高邊坡滑坡治理的問題。

圖2 樁頂最大位移變化圖

5 結 語

通過對邊坡滑塌的治理，采用抗滑樁與預應力錨索相結合的方式進行加固，有以下結論：

（1）由于工程地質的復雜性，在對高邊坡滑塌治理方案制定的過程中，首先應現場了解坡體變形的情況，分析坡體產生變形的原因，結合地質、水文特征等情況提出有針對性的處治方案。

（2）采用抗滑樁與預應力錨索相結合的方式進行邊坡滑坡加固，能夠較好地解決高邊坡滑坡治理的問題。

（3）不管在施工過程中還是后期運營過程中，都應加強對邊坡變形的檢測，在此過程中如發現有問題應及時上報并由相關部門提出解決方案。