山區深厚土質滑坡破壞機理及治理方案分析

■陳續鴻

（福建省三明莆炎高速公路有限責任公司，三明 365001）

福建省山多林茂，雨水充沛，隨著福建經濟的高速發展， 新建投入運營的高速公路越來越多，同時也出現越來越多的高邊坡滑坡問題。 特別是在強降雨和地震等不利因素的誘發下，深厚土質邊坡的穩定性將會顯著降低，輕則坡面局部溜塌，重則可導致邊坡整體沿著滑動面滑動。 本文以福建省莆炎高速公路某一邊坡治理項目為依托，通過成因分析和軟件計算，選擇合適的滑坡處理方案，為后續邊坡治理提供參考。

1 工程概況

1.1 工程簡介

該滑坡位于莆炎高速公路某一匝道邊坡上，段落長度140 m。原設計坡面為普通防護設計，坡面植草綠化，坡率為第一階1∶1.0，第二階1∶1.25，第三階1∶1.25，第四階1∶1.5，邊坡最大高度26.6 m。 該路段為構造剝蝕低山丘陵區地貌，地形相對平緩，地表植被較發育，在邊坡施工前未有滑坡發生，自然邊坡穩定。 施工期間受連續強降雨的影響，該路段出現坡頂開裂，坡面鼓脹，坡面裂縫發育，局部坡體解體的情況。 現場踏勘發現坡頂后緣裂縫寬度達50～80 cm，下錯高度約2～3 m，坡頂及坡面兩側裂縫已經貫通，呈圈椅狀。 滑坡體長約100 m，寬約40 m，邊坡坡頂出現開裂變形，坡頂截水溝開裂，裂縫寬5～10 cm，裂縫向截水溝外側延伸，裂縫已經導致坡頂一座墳墓外側邊緣開裂下沉。 受持續強降雨影響，坡面出現二次開裂溜塌，變形向坡頂延伸，導致坡面溜塌范圍進一步擴大，新的溜塌坡面上部出現新的張拉裂縫， 變形寬度由約40 m 發展到約80 m。 現場多次踏勘發現，該段邊坡受地質構造影響，風化強烈，可見矽卡巖化、泥化、高嶺土化、角礫巖化現象，地質較差，坡面為厚層的石英砂巖風化層，坡體中部覆蓋厚層殘積土。 邊坡土質較差，含水量較高，飽水后抗剪強度大幅降低，不利于邊坡穩定。 滑坡具體情況如圖1～2 所示。

圖1 滑坡全景

圖2 滑坡裂縫

2 工程地質條件

為了進一步查明坡體的地質情況，合理、有效地對滑坡進行治理，首先對該邊坡進行詳細的現場勘察，為滑坡治理提供基礎數據。 滑坡位置地質橫斷面如圖3 所示。

圖3 地質橫斷面

2.1 地形地貌

邊坡位于山坡坡麓上，場區為構造剝蝕低山丘陵區的西側堆積山麓區，地形相對平緩，地表植物發育。

2.2 地質構造

根據地質測繪并結合區域地質、 鉆探資料分析，本路段邊坡正好處于F22 斷層上盤，巖石風化厚度大，與F24 斜切本路段。 F22 構造產狀為255°∠45°，F24 構造產狀為115°∠50°～70°，構造帶內巖體破碎，風化強烈，可見構造透鏡體發育和矽卡巖化、泥化、高嶺土化等蝕變現象。

2.3 地震及地震效應

根據GB18306-2015 《中國地震動參數區劃圖》，本互通區場地地震基本烈度為6 度；基本地震動峰值加速度為0.05 g， 中硬場地土的地震動反應譜的特征周期為0.35 s。 擬建場區尚未有破壞性地震記錄，屬相對穩定地塊。

2.4 地質及地質層組劃分

根據地質調繪及鉆探成果，場區主要地層為第四系更新統殘坡積層下伏石炭系林地組石英砂巖及其風化層：坡積粉質粘土、殘積粘性土、殘積礫質粘性土、全風化石英砂巖、全風化矽卡巖化石英砂巖、全風化高嶺土化石英砂巖、全風化石英砂巖（夾碎塊）、碎塊狀強風化石英砂巖、中風化石英砂巖。

2.5 水文地質條件

滑坡體位于山麓上，其范圍內未見有地表水流發育，場區地下水主要是孔隙水和裂隙水，其含水性不均勻，富水性總體較差，水位埋深較淺。 水位受降雨影響大，山坡為逕流區。 含水層透水性受巖性和風化程度影響較大， 全風化巖層透水性相對較差， 砂土—碎塊狀強風化巖層透水性相對較好，是主含水段。

3 滑坡成因分析

深厚土質高邊坡滑坡的產生一般是內因和外因相互影響導致。 這里所述的內因為存在滑動體或滑動面，即邊坡地形存在斜面和滑動的空間；而外因指的是降雨、地震或者人類活動影響[1]。 根據現場調查并結合理論計算，邊坡滑坡成因如下。

3.1 地質原因

根據現場踏勘及鉆探成果，該邊坡地質條件較差：（1）上部為坡積粉質粘土、殘積粘性土和殘積礫質粘性土，下部為石炭系林地組（C1l）石英砂巖夾粉砂巖的全、強風化層。 邊坡上部坡、殘積土層厚度較大（局部厚度達22 m），含水量高，抗剪強度整體偏低。 （2）本路段受構造作用的影響，巖石可見有不均勻風化體發育和矽卡巖化、泥化、高嶺土化等現象。 巖石破碎，風化強烈，巖土體泡水易軟化，極易形成軟弱層，不利于邊坡穩定。 綜上所述，該邊坡地質條件差是造成滑坡的因素之一。

3.2 降雨的影響

本滑坡路段位于多雨山區， 年降水量高達1800 mm，邊坡開挖過程中降雨頻繁，雨水滲入邊坡坡體，導致坡體水位上升，從而使土體富水軟化，自重增加，抗剪強度降低，最終引發邊坡變形失穩。 故雨水的侵入是滑坡發生的誘發因素。

3.3 地形地貌的影響

邊坡位于斜坡地段， 一旦坡體前緣變形失穩，就會向后牽引引發滑坡。 邊坡開挖時邊坡變高，前緣形成臨空面，為上部坡殘積土滑塌創造了條件。

4 滑坡穩定性計算分析

在滑坡地質情況、形態和形成原因分析的基礎上，選取典型斷面進行穩定性計算分析。 根據邊坡平臺位移監測數據反映的坡體深層滑動面的變形可知，現階段變形量值較小，主要表現為蠕變發展階段， 故滑坡體反算的穩定系數取值在1.0≤Fs＜1.05[2]，通過Geo-slope 軟件對滑坡體進行反算，滑坡體指標c 值為16°，φ 值為18°，Fs=1.033。 邊坡反算模型如圖4 所示。

圖4 邊坡反算模型

根據反算的滑坡體指標，選取典型斷面進行加固設計，加固后的安全系數滿足《公路路基設計規范》[3]要求，正常工況安全系數為1.253，邊坡加固后計算模型如圖5 所示；非正常工況Ⅰ（邊坡處于暴雨或連續降雨）安全系數為1.174，邊坡加固后計算模型如圖6 所示。

圖5 正常工況邊坡加固后計算模型

圖6 非正常工況Ⅰ邊坡加固后計算模型

5 滑坡治理措施

整治已發生的滑坡的主要任務在于減小推動滑坡發生的力和加大阻止滑坡發生的力，從而提高滑坡的穩定性[4]。 基于前文所述滑坡情況，根據滑坡特點提出滑坡處理方案如下。

5.1 刷坡卸載

對變形坡體通過減緩坡率的刷方卸載，優化滑坡體受力環境，后緣沿滑裂面卸載，結合寬平臺盡量將已經松散的部分滑坡體卸除，減少坡面加固工程量。 卸載后坡體最高為五階。

5.2 支擋工程

第一階坡面設置C20 片石砼A 型擋墻；第二階坡面設置護面墻；第三階坡面設置抗滑樁；第四階坡面設置護面墻防護。

5.3 加固工程

在第二階平臺設置11 根錨索抗滑樁， 抗滑樁下部為圓樁，抗滑樁上部8 m 為方樁，樁徑2.2 m，間距4 m，樁間上部為8 m 設置擋土板。 設計考慮抗滑樁進入碎塊狀強風化石英砂巖不小于6 m；樁頂設3 孔錨索，錨索孔徑φ150 mm，6 束鋼絞線，單孔設計拉力為500 kN。 由于第五階坡面土質較差，為確保坡面安全穩定，坡面開挖后立即錨噴，采用預應力錨索框架加強防護， 錨索孔徑φ130 mm，4束鋼絞線，單孔設計拉力300 kN。

5.4 綠化工程

工程采用拱型骨架植草灌、客土噴播植草灌的綠化防護。

5.5 截排水工程

邊坡排水效果對坡體穩定性有著關鍵性的影響，地表水的下滲既會增加土體的容重，也會降低土體的抗剪強度，因此，為了改善坡體的排水效果，設置截排水2 種措施：（1）坡體刷方后，在坡頂設置截水溝，坡面設置急流槽；（2）坡體下方布置水平排水孔，長15 m；排水孔施工時可根據實際情況調整鉆孔間距和長度。 滑坡處理方案如圖7 所示。

圖7 邊坡處治方案

6 施工過程風險防控措施及應急預案

施工風險防控措施：施工過程中應加強坡體變形監測（地表位移觀測、深孔位移監測）并及時反饋，加強后緣裂縫排查及封閉，嚴格遵循“開挖一階、防護一階”的原則，如遇坡面地質差異較大或錨索鉆孔過程中錨固地層深度變化較大應及時反饋，加強動態設計。

應急預案： 施工過程中如遇坡體變形加大，應加大坡腳反壓， 同時立即停止施工并組織人員疏散，確保安全。

7 施工注意事項

施工注意事項如下：（1）因錨索施工屬于高空作業，要求采取必要的防墜落安全措施，如搭設作業平臺和設置安全防護網等。 （2）因錨索孔成孔過程中會吹出大量的泥、砂和地下水，會影響坡腳施工車輛和人員的安全，要求采用密目網和彩條布等材料，設置臨時防護網，可結合防墜落安全措施一起實施。 （3）因坡體變形較大，須保證坡腳反壓至第一階平臺處且坡體變形收斂并趨于穩定后，方可進行抗滑樁施作。 （4）加強坡體變形監控并及時反饋。（5）由于其地質條件復雜，應結合現場實際開挖揭示地層信息及坡體結構條件進行必要的調整與完善，即進行動態設計和信息化施工，從而達到經濟合理和安全可靠的目的。

8 結語

目前該滑坡已經完成了處理工作，滑坡處治后效果良好。 本文通過對深厚土層滑坡實例分析和總結，提出一種行之有效的處治措施，為后續類似項目提供參考。 加固后全景照如圖8 所示。

圖8 滑坡加固后全景