龍穆爾溝DH4-2滑坡防治之啟示

張永康

（中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

青海省省道S 101線西（寧）—久（治）公路是青海省南部的重要省道公路，地處青藏高原山區，沿線地形起伏大，地貌變化大，地層巖性差，地質構造復雜，褶皺和斷裂極發育，滑坡病害極發育[1]。龍穆爾溝DH4-2滑坡位于路線里程K339+090～K339+157段，2002年11月，經公路勘察后設計以路塹形式于滑坡的前部通過，削弱了滑坡前部抗力，施工完畢后，2005年8月滑坡中部距路線25 m處出現一條長約20 m的裂縫，滑坡兩側出現羽狀剪切裂縫，路塹坡腳出現了鼓脹裂縫，滑坡的典型外貌已經形成，一旦各種不利因素齊集，即有可能大動致路線中斷甚至產生安全事故，建設單位隨即組織相關單位對該滑坡重新勘察設計，方可成功治理該滑坡。

1 滑坡概況

DH4-2滑坡位于龍穆爾溝東岸，所在山坡自然坡度較平緩，后部為一基巖陡壁，滑坡前部發育龍穆爾溝東支溝，支溝走向SW35°。滑坡順路線方向寬67 m，垂直路線方向長125 m，最大厚度8.0 m，主滑方向為SW82°，體積約4.2×104m3，為小型堆積層滑坡，如圖1所示。

圖1 滑坡全貌

2 區域地質環境

2.1 地形地貌

本區屬中高山區，構造作用以剝蝕切割為主，沖溝發育，滑坡自然坡度前部25°～30°，后部40°～45°[2]。

2.2 地層巖性

地層主要為：第四系崩坡積、殘坡積黏土，第三系漸新統紫紅色泥巖、泥質粉砂巖，白堊系下白堊統紅色砂巖、砂礫巖。

（1）第四系堆積層：主要為褐紅色砂黏土，硬塑-半堅硬，成因為崩坡積、殘坡積，主要分布于山坡表層，堆積于緩坡地帶[2]。

（2）第三系漸新統紫紅色泥巖、泥質粉砂巖夾中厚層砂巖：巖石固結度低，成巖性差。龍穆爾溝東岸巖層產狀為：NW40°～65°/NE6°～12°。

（3）白堊系下白堊統紅色砂巖、砂礫巖：主要分布于拉家寺斷裂F2以北，巖石堅硬，強度較高，支持高陡的邊坡。受斷裂影響，節理、裂隙發育。

2.3 滑坡變形原因分析

2.3.1 特殊的巖土性質

DH4-2滑坡為堆積層滑坡，崩坡積、殘坡積成因地砂黏土堆積層下伏第三系泥巖，地表水下滲至泥巖（相對隔水）頂面后聚集，使泥巖頂面地層軟化，誘發滑坡滑動[3-4]。

2.3.2 強烈的構造是內部條件

DH4-2滑坡路段位于拉家寺斷裂F2、南北向斷裂F6、北北西向斷裂F7交匯（圖2）地帶，構造強烈，巖體節理、裂隙發育，有利于地表水的下滲，對軟化滑動面、促使滑坡提供了有利條件[3]。

圖2 滑城區地質構造綱要圖

2.3.3 特殊的高原氣候

滑坡區地處青藏高原東南部夏涼冬寒半干區，秋冬季多降水。因巖體節理裂隙發育，地表水下滲后，冬季泥巖及其上堆積層發生凍脹，翌年夏初消融，使堆積層與泥巖接觸帶產生泥化，物理力學指標降低，促使表層堆積層向下蠕動，至冬季再凍結，周而復始，致使滑體不斷蠕動下滑。

2.3.4 滑坡前部削方和暴雨加持

公路以路塹形式在滑坡前部通過，削弱了坡體下部的抗力，嚴重影響了DH4-2滑坡的穩定性。另外，2005年8月當地暴雨，地表水下滲致使滑體含水量在短時間內迅速提高，滑體重量和下滑力增大，坡體孔隙水壓力增大，有效應力降低，滑帶土物理力學指標降低，抗滑力減少，在暴雨中滑坡后緣張裂縫中充水，形成的靜水壓力使下滑力增大，浮托力使滑體對滑床的正應力減小，從而使摩阻力降低，最終誘發滑坡變形[5]。

3 滑坡防治設計

該滑坡規模小，變形特征明顯。根據各滑坡當前的變形狀態及當地實際情況，擬采用支擋工程結合截排水措施的方案處理。

3.1 支擋工程

支擋工程位置滑坡推力采用傳遞系數法進行計算，該方法為規范推薦[6]，應用廣泛且經實踐證明行之有效，其計算圖示如圖3所示。

圖3 剩余下滑力計算圖示

計算公式如下：

式中ψi=cos（αi-1-αi）-sin（αi-1-αi）tanφi

Ti、Ti-1——第i和第i-1滑塊剩余下滑力（kN/m）；

FS——安全系數；

Wi——第i滑塊的自重力（kN/m）；

αi、αi-1——滑面傾角（°）；

ψi——傳遞系數；

φi——滑面內摩擦角（°）；

ci——滑面巖土黏聚力（kN/m）；

li——第i滑塊滑面長度（m）。

經三種工況下分別計算分析，并與主動土壓力對比，取最大值作為控制推力，根據計算結果，于滑坡前部設抗滑樁以平衡滑坡推力（圖4）。

圖4 治理工程平面圖

3.2 截排水工程

針對滑坡地表水、地下水均較豐富的特點，于滑坡體后部泉水出露處以下設置一道截排水溝，將自然溝內的水排至龍穆爾溝東支溝內，樁間設仰斜排水孔疏排地下水。

4 配合施工與調整設計

滑城防治工程于2006年11月正式交付施工。在配合施工過程中，秉持“信息化施工、動態設計”的思想，對各項工程措施開挖揭露地層逐一核對，以調整設計使其更加符合實際[7]。第一批抗滑樁井開挖即發現，樁位處滑帶軟弱層埋深比勘察時增大1.5～2.6 m。經取樣分析知其原因有二：①勘察期間僅布設2條地質剖面，鉆孔揭露地層廣度和精度有限；②第三系紅層泥巖水理性較強，軟化系數在0.03～0.06。飽水狀態相對于干燥狀態強度衰減達95%以上，即使相對于天然狀態，其強度衰減也在85%以上。紅層泥巖是一套相對不透水和弱透水地層[8]，抗水性差，持水性強，DH4-2滑坡體含水量較高，在各種不利因素影響下，地層逐漸軟化并向下發展。此時原設計抗滑樁錨固段難以提供足夠的反力，需及時調整設計。結合當時的施工條件，經充分計算分析，同時節約鋼材和水泥等材料，將原設計的普通抗滑樁變更為錨索抗滑樁。其余工程現場條件與原設計基本吻合。

5 治理滑坡得到的啟示

滑坡防治工程于2009年10月實施完畢并交付驗收，至今已逾13年，據跟蹤調查，滑坡未見進一步變形，路線運營正常，治理效果顯著，如圖5所示，總結其成功經驗，可得到以下啟示：

圖5 治理工程斷面圖

（1）本區域的第三系紅層泥巖水理性強，軟化系數低，沿此套巖層頂面滑動的滑坡，滑帶土往往向下發展，滑坡防治設計工作者應有一定的前瞻性，預料到這種情況，抗滑樁錨固段應適當考慮延長。

（2）防治滑坡時，施工揭露滑面埋深與勘察時相比往往有變化，主要原因是勘察鉆探揭露地層的廣度和精度有限，也有可能是特殊的地層在開挖擾動、地下水作用、自然環境改變等條件下發生變化，致使原設計防護工程不能滿足實際需求而不得不調整設計方案，本案例再一次證明配合施工的重要性，以及防治滑坡“信息化施工、動態設計”思想的正確性。