公路工程施工中出現滑坡現象的因素研究

文 / 貴州省公路工程集團有限公司 葉世兵

引言

滑坡是公路工程施工常見災害類型之一，對工程的后續施工有極大影響。滑坡實際上是多因素共同作用后的結果，掌握滑坡誘發原因及影響因素對滑坡治理與預防有重要作用和意義，必須引起相關人員的高度重視。

案例概況

某公路邊坡坡高為28.6m左右，共分三級，其中，一級邊坡的坡率為1:0.5，坡高6.6m，平臺寬4.0m；二級邊坡的坡率為1:1，坡高10.0m，平臺寬4.0m；三級邊坡的坡率為1:1.5，坡高為12.0m。

對于一級邊坡，其防護形式為漿砌片石護面墻，上部通過水泥砂漿抹面實現防護，但頂部2m范圍內沒有進行防護。由于遭遇連續降雨導致邊坡滑塌，使該邊坡的漿砌片石護面產生裂縫與剪斷，最長可達120m左右，其它邊坡抹面產生了嚴重的開裂現象，最長可達134m左右。該段公路的GK0+000～0+115段邊坡屬于土質挖方邊坡，而GK0+115～0+150則屬于石質挖方邊坡。邊坡的右側為山體，雖然植被不發育，但山頂相對平緩，所以大氣降水并不會形成大量地表徑流，絕大部分降水因垂直節理不斷下滲，到達并富集于邊坡內部。

通過對邊坡滑塌情況的了解，在一級邊坡與原地面之間相距1.2-2.2m的位置有一層煤系，上部以黃土覆蓋為主，下層則為強風化～中風化泥巖。對于煤層底部泥巖，其含有隔水層，雨水經垂直節理發生下滲后，會在泥巖頂部大量匯集，然后通過巖層的傾向排出。

邊坡地質

經前期地質勘察，并充分結合場地影響資料，整個路塹邊坡的地層可分為以下三層：第一層為淺黃色黃土層，層厚在0-26.4m范圍內，有垂直節理發育；第二層為黑色煤系層，層厚在26.4-27.4m范圍內，有9°-11°的傾角，具體傾向與邊坡臨空面基本相同，為不利組合；第三層為強風化～中風化泥巖層，有9°-11°的傾角，其具體傾向同樣與邊坡臨時面基本相同，同屬不利組合。

滑塌成因

導致該段公路邊坡產生滑塌的原因包括：

1.連續強降雨使地表水大量下滲，致使邊坡土體自重不斷增加，并由于強風化泥巖具有遇水后發生軟化和碰撞的特點，所以在達到一定狀態后，可能引起邊坡土體滑塌。

2.邊坡原始地層主要由黃土與軟質巖兩部分構成，其土石界面和巖層產狀基本相同，有10°左右的傾角，且傾向與邊坡的臨空面基本相同，導致邊坡的自身穩定性相對較差。

3.經綜合分析可得，邊坡右側為山體，雖然植被不發育，但由于山頂相對平緩，所以降雨并不會形成大量地表徑流，絕大部分雨水經垂直節理發生下滲，在邊坡內部不斷富集。

結合滑塌情況，在一級邊坡與場區地面相距1.2-2.2m的位置有一層煤系，其上、下部分別為黃土和強風化～中風化泥巖，此外，由于煤系底部存在隔水層，所以下滲的水會在泥巖層的頂部大量富集，然后在巖層傾向的作用下排出。

由于該層長時間被水浸泡，導致泥巖發生一定程度的膨脹和軟化，使原本不高的抗剪強度進一步降低，并且傾向與臨空面基本相同，最終導致在土石交界面產生順層滑坡。

4.滑坡發生后，一級邊坡原防護設施被破壞，具體破壞形式為護面墻剪斷，在剪斷口的前緣，土體并未產生明顯位移，這說明此處土體由于護面墻剪斷使變形充分釋放，進入新的穩定狀態，但產生裂縫卻并未剪斷的部分，其剩余下滑力必定比防護設施抗剪強度大。

經計算，滑塌后邊坡剩余下滑力在230kN/m左右，據此采用反算法可得出內摩擦角，經多次驗算，以及和經驗值之間的結合，可得出在推力計算中使用的黏聚力與內摩擦角：當穩定系數為0.98時，剩余下滑力為230kN/m，黏聚力為6.5kPa，內摩擦角為16°；當穩定系數為1.25時，剩余下滑力為751kN/m；當穩定系數為1.30時，剩余下滑力為847kN/m。

滑坡治理

治理原則

在制定滑坡治理方案時，必須嚴格遵循下列基本原則：

1.將滑動面作為關注的重點，治理方案的編制對滑動面有直接影響，在滑坡治理過程中，應先確定滑動面具體情況，如巖性、水文條件、形態及埋置深度等，然后以滑動面及其周圍地質條件為依據，確定具體的處治方法，常用方法有抗滑樁、錨桿、反壓和減載等。

2.做好地質判斷。在滑坡治理過程中，必須對滑坡地質條件引起足夠重視，通過地質詳勘，掌握滑坡位置氣候、構造及巖性等基本條件，并確定滑坡的具體規模及范圍，從而準確判斷滑坡具體屬于何種類型及可能造成的危害。通過穩定性分析，確定滑坡產生原因。通過地質判斷還能解決很多關鍵問題，如滑動面土體深度及強度指標。

3.滑坡治理要做到防治結合與經濟安全。若存在治理難度極大的不穩定滑坡，要在前期設計中盡量避讓，或通過減少開挖和填筑來避免滑坡進一步擴大。在確定治理方式時，應通過方案論證選擇最佳的方式，以保證安全經濟。對于主體工程，可優先考慮以下方法：樁板墻、抗滑樁與擋土墻。將主體治理完成后，還用采取必要的輔助性措施，如植草護坡等。

4.加強滑坡監測。要想治理好滑坡，做好監控是前提，尤其是要對滑坡產生的裂縫及位移進行動態監測。在滑坡處治期間與完成后，均要對關鍵項目做嚴格監控，以及時了解滑坡產生的變化與發展，進而對滑坡未來發展趨勢進行準確預測。

目前常用的滑坡治理方法主要包括以下幾種：

截排水，主要在地下水和地表水數量較多的邊坡使用，需同時采用其它方法協同處理。

減載，主要在滑坡兩側與后壁有穩定巖土體存在，且滑坡床表現為上陡下緩特征的中淺層推移式滑坡中使用，具有速度快和經濟性好的優勢。

錨索，主要在滑動面、橫坡不大，且40m以內有錨固基巖存在的滑坡中使用，施工時間相對較長，且成本高，在地形相對較緩的情況下經濟性不如抗滑樁與樁板墻。

錨桿，主要在橫向基巖深度不大，滑動面地形橫坡較大，且20m以內有可錨固基巖存在的中小型淺層滑坡中使用，具有速度快和造價低的優勢。

抗滑擋土墻，主要在滑動面與基巖實際埋藏深度不大的淺層滑坡中使用，具有速度快和造價低的優勢；反壓，在地形對抵抗滑坡體下滑有利且沒有太多地表水存在的滑坡中常用，由于可充分利用廢方，所以經濟性較好。

抗滑樁，主要在滑動面與地形橫坡不大的滑坡中使用，也可在深層滑坡中使用，但速度較慢，且造價高，當滑動面和地形過于陡峭時，經濟性不如錨索。

方案制定

該段滑坡宜采用綜合方式進行治理，即卸載+抗滑擋土墻+防排水，具體方案為：

1.一級與二級邊坡的坡率與平臺寬度均保持不變，卸載三級邊坡，使其坡率從1:1.5變為1:2，并將邊坡和消防通道間存在土體全部挖除，形成1:5的橫坡。考慮到該邊坡的變形并未完全釋放，故禁止在雨天進行開挖。

2.將一級邊坡原護坡體拆除，增設抗滑擋墻。擋墻要求地基有足夠承載力，如果施工中遇到人工填土層與煤系，則需清除到露出完整的泥巖，否則不允許進行擋墻施工。另外，因下滑力相對較大，所以還需在墻體底部增設用于防滑的凸楔，在開挖凸楔坑槽的過程中，應注意避免對擋墻之前土體造成擾動。在擋墻開挖過程中還應加強變形觀測，以免發生各類突發事件。

3.在邊坡坡口與消防通道之間開挖截水溝，同時與原排水系統進行綜合考慮，使現場形成完善且可靠的排水系統。

4.使用6%的石灰土回填邊坡表面與坡口外部的裂縫，并通過勘察確定邊坡坡口外部是否有新裂縫產生，如果發現新裂縫，應立即回填，以免其進一步發展。

5.對一級邊坡平臺和二級邊坡及其平臺進行鋪砌處理，而對三級邊坡進行植草防護。

6.對消防通道處因滑坡產生的土體與積水進行處理。

7.在GK0+000～0+115段，先開挖1m，然后分別采用普通土和灰土進行回填并將其碾壓密實，使壓實度達到94%以上；在GK0+115～0+150段，將坍塌的部分清除后，回填灰土。

結語

綜上所述，公路邊坡在復雜環境條件下可能產生滑塌，給公路沿線設施及通車安全造成很大影響。對此，要在通過穩定性分析確定滑塌產生原因的基礎上，按照滑坡治理原則確定合理可行的治理方案，以此將滑坡可能造成的危害降至最低。