多級路塹高邊坡滑坡綜合治理方案探討

■楊 勃

（南平延順高速公路有限責任公司，南平 353204）

福建南平屬丘陵地帶，公路建設中常存在高挖低填，大填大挖，形成較多的高陡邊坡，邊坡的穩定性成為影響高速公路建設和保障公路正常通行的重要因素之一[1]。 邊坡失穩破壞是一種公路常見的地質災害，會導致道路堵塞，甚至引發交通事故[2-3]。本研究以海西高速公路網南平至順昌高速公路A5合同段順昌互通A 匝道AK0+550～AK0+677.247 及CK0+000～CK0+050 段右側多級路塹滑坡治理為例，通過分析路塹邊坡工程地質條件，調研滑坡病害發展過程，對滑坡成因進行分析，在此基礎上提出滑坡治理方案，通過邊坡穩定性分析和加固后邊坡變形監測，論證處置效果的有效性，為公路邊坡處治技術提供參考。

1 路塹邊坡工程地質條件

南平至順昌高速公路A5 合同段順昌互通A匝道AK0+550～AK0+677.247 及CK0+000～CK0+050 段右側邊坡原設計為四級邊坡， 第一級設計坡率為1∶1.0，采用路塹CS 混合纖維植灌防護；第二級設計坡率為1∶1.25，采用路塹CS 混合纖維植灌防護；第三級設計坡率為1∶1.25，采用路塹拱型骨架噴草防護；第四級設計坡率為1∶1.25，采用路塹機械液壓客土噴草防護。 邊坡地處剝蝕丘陵地貌，溝谷多呈“U”形，標高為160～280 m，丘陵與河谷相對高差100～120 m，谷坡坡度20°～25°，場地屬山坡地，線路縱向地形起伏較大， 橫向坡面由右向左傾斜，橫向坡度15°～20°。

根據工程地質調繪及勘察成果，場地上覆土層為第四系坡積層、殘積層，下伏基巖為麻源群石英片巖。 巖層產狀330°∠40°， 各巖土層工程特征如下：（1）坡積粉質粘土：灰色，灰黃色，可塑～硬塑，稍濕，成分以粉粘粒為主，石英顆粒含量10%～20%，局部碎石含量5%～15%，干強度中等，韌性中等～差，表層夾根系。（2）殘積砂質粘性土：褐黃色，可塑～硬塑，稍濕，原巖為石英片巖，除石英外礦物風化呈土，大于2 mm 石英顆粒含量約10%，干強度中等，韌性中等，具有遇水軟化、崩解特點。 （3）全風化石英片巖：灰黃色，砂土狀，除石英外其余礦物均風化呈土，礫粒含量10%～15%，巖芯手搓即散，遇水軟化崩解，局部風化不均可見少量碎塊。 （4）砂土狀強風化石英片巖：灰黃色，散體狀，除石英外其余礦物大多風化呈土，礫粒含量15%～20%，巖芯手搓即散，遇水軟化崩解。 （5）碎塊狀強風化石英片巖：淺灰色，變晶結構，片狀構造，巖石風化強烈，巖芯破碎，巖芯呈碎塊狀，塊徑2～4 cm，巖質較軟，錘擊易碎。（6）中風化石英片巖：灰白色，青灰色，變晶結構，片狀構造，巖石較新鮮，巖質堅硬，巖體較完整，巖體節理裂隙較發育，巖芯多短柱～柱狀，節長5～25 cm，錘擊聲脆，不易擊碎。 RQD=35%～60%。

2 滑坡病害發展過程及成因分析

2.1 滑坡病害發展過程

該邊坡地質情況復雜，由于未進行專項地質勘察，前期地質勘察成果存在局限性，原邊坡支護設計方案偏弱。 此外，邊坡開挖、支護施工期間持續強降雨，導致南平至順昌高速公路A5 合同段順昌互通A 匝道AK0+550～AK0+677.247 及CK0+000～CK0+050 段右側多級路塹在施工過程中出現階段性的滑坡病害。 2014 年11 月24 日，路塹邊坡開挖至一級邊坡時，受連續降雨影響，一、二階邊坡坡面局部溜塌，二階、三階邊坡坡面及坡頂出現了多道裂縫， 裂縫寬度約3～10 mm， 邊坡后山裂縫長約20 m，寬約25 cm，見圖1（a)和圖1（b)。

圖1 邊坡病害

為避免病害進一步發展，對一階和二階增設預應力錨索框架，并增加泄水孔排水。 但2015 年3 月進入雨季，受連續強降雨影響，錨固工程施工進度較為緩慢，隨雨量增多，坡體變形進一步加劇，2015年4 月至5 月該邊坡出現局部坍塌，裂縫范圍加大，路基隆起（圖2）。

圖2 路基床隆起

2015 年5 月25 日起，根據坡體變形情況，在一級邊坡腳（路床）進行回填反壓，減緩變形；同時加快二階坡面錨索框架施工進度并及時對已施工框架錨索進行預張拉，做好臨時排水措施，防止坡腳積水。 但由于持續強降雨，坡腳反壓工作進展緩慢，坡體變形進一步加劇。2015 年6 月13 日，路基隆起范圍進一步加大，坡頂多處見張拉、下錯裂縫（圖3），最大高度約2.5 m，部分裂縫已貫通，第一階部分已施作的框架梁損壞，部分錨索墊板破壞，邊坡對側水溝出現擠壓破壞，局部隆起高度約20 cm，坡腳水量豐富（圖4）。

圖3 裂縫下錯圖

圖4 坡腳地下水出露

2.2 滑坡成因分

2.2.1 地質原因

邊坡主體為坡積土、殘積土及風化巖，邊坡地質條件較差，坡體風化深度大，從上到下分別為第四系松散坡積層、可塑狀殘積粘性土層、全～強風化層，厚度較大，此類地層遇水易軟化、崩解，呈軟～塑狀，此類地層接受地表降雨補給能力強，持水能力強。 碎塊狀強風化層較厚，該地層連通性好，滲透性大，地下水很發育。 以上土體滲透性較好，降雨時雨水會直接滲入坡體，水位迅速抬升，造成坡體自重增加，全強風化巖遇水軟化，土體的粘聚力及內摩擦角等力學指標降低，坡體穩定性降低。

2.2.2 降雨影響

工程場地位于福建省北部南平市延平區順昌縣，屬內屬亞熱帶季風氣候，受季風影響，溫和潮濕、雨量充沛，年平均降雨量1 833.4 mm，最多2 455.9 mm。 施工期間，2014 年11 月、2015 年3 月至6 月持續降雨，一方面加大邊坡上部坡積粉質粘土及石英片巖殘積砂質粘性土重力， 增加下滑力，另一方面地下水位的上升起到軟化作用，使其力學強度明顯降低，從而誘發工程病害。

2.2.3 人工活動影響

公路路塹邊坡開挖形成高差達23～30 m 臨空面，失去了自然坡體的前緣支撐，邊坡總體抗滑力減低，開挖破壞了山體原有平衡狀態，此外開挖施工對土體擾動大， 同時開挖后邊坡暴露時間較長，且受降雨影響，使得坡體穩定性進一步降低。

3 滑坡綜合治理

3.1 治理方案

結合鉆孔揭示的地質情況和施工期坡體變形情況，在總結施工期已實施滑坡治理措施的基礎上，提出采用“坡腳反壓+錨固工程原位加固+抗滑樁支擋”的處理方案，滑坡治理典型斷面見圖5。 具體方案如下：（1）第一階采用加厚護面墻+錨索框架，第二階采用預應力錨索框架。 （2）第一階平臺設置預應力錨索抗滑樁，樁頭設置3 根預應力錨索，抗滑樁露出第一階平臺2 m，平臺以下部分采用圓樁，樁徑2 m，平臺以上采用方樁，樁身采用C30 砼澆筑，樁間距4～6 m。 （3）為了確保錨索抗滑樁頂與坡體之間的連接密貼和樁間填土穩定，在樁頂與坡體之間采用C15 混凝土進行回填，抗滑樁間增設C15 混凝土護腳，形成與樁頂齊平的平臺，施工應確保美觀。 （4）考慮該滑坡施工過程中已產生較大位移，已施工完成的錨索預應力損失較大，將新做框架與原設計錨索位置錯位布置，并將已施工錨索作為邊坡支護安全儲備考慮，采用錨墩構造。 （5）考慮已施工的一級邊坡部分框架由于滑坡體位移較大已傾入路線范圍，且錨索預應力損失較大，錨索框架嚴重損壞，將一級邊坡小里程方向4 榀錨索框架酌情利用，剩余框架梁進行鑿除并調整為加厚護面墻。 （6）第一、二階設置排水平孔，長20～30 m，間距4 m，可以根據現場情況適當調整間距及打設長度，但應確保出水率不小于50%。（7）為改善邊坡的排水系統，在坡口線外增設樹枝狀截水溝。

圖5 AK0+620 滑坡治理斷面圖

3.2 穩定性分析

利用Geoslope 軟件對邊坡的穩定性進行驗算。該軟件具有強大的土質邊坡穩定性分析功能，能針對復雜的土層和滑坡面形狀及多種孔隙水壓力狀況建立2D 計算模型，且可以考慮土體裂縫和坡體堆載等因素，成為了全國許多大型工程邊坡分析軟件的首選[4-5]。 分別建立邊坡加固前、后計算模型，結合穩定性計算結果，對設計方案進行調整和優化。 AK0+620 斷面土層參數和計算模型見圖6， 計算中采用的最危險滑動面系通過將現場滑裂面情況和鉆探獲取的邊坡實際滑動位置進行擬合后確定。

圖6 AK0+620 斷面穩定性分析

AK0+620 斷面加固前后邊坡穩定性計算結果表明，加固前正常工況下邊坡穩定性系數為0.924，不滿足穩定性要求。 加固后正常工況下邊坡穩定性系數為1.204，不利工況1 對應的穩定性系數為1.114，滿足JTG D30-2015《公路路基設計規范》要求。 穩定性計算結果表明，本路塹邊坡采用“坡腳反壓+錨固工程原位加固+抗滑樁支擋” 的處置方案可以滿足要求。

4 邊坡穩定監測

為掌握順昌互通AK0+550～AK0+677.247 及CK0+000～CK0+050 段右側多級邊坡實際變形情況，共布置18 個監測點（圖7），長期監測加固后邊坡的深層水平位移。

圖7 監測點平面布置

邊坡處置施工完畢至2017 年1 月， 邊坡總體處于穩定狀態。 其中2016 年3 月到至5 月，該地區出現強降雨，邊坡深部出現一定程度的滑移變形跡象，中前部累計位移較大，具體見表1 和圖8，但總體穩定。 延平高速于2015 年12 月26 日建成通車，迄今已運營將近7 年，期間該邊坡未再出現失穩現象，表明綜合處置是成功的。

表1 各監測孔位移和變形情況

圖8 ZK17# 處深度—位移曲線

5 結語

（1）邊坡開挖減少了坡體抗滑力，對原有土層造成擾動，這是滑坡產生的主要原因。 降雨導致地下水下滲，邊坡重力增大，滑坡面力學強度降低，進而引發邊坡失穩，這是滑坡的誘因。 （2）本項目采用“坡腳反壓+錨固工程原位加固+抗滑樁支擋” 的方案進行綜合治理， 穩定性計算和變形監測結果表明，該方案處置效果良好。 （3）邊坡滑坡治理應嚴格實行動態化設計和管理，根據開挖揭示的地質條件和邊坡變形情況，及時調整治理方案，避免大規模地質災害的發生。