高速公路滑坡治理工程實(shí)例分析

仵衛(wèi)東

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院)

1 滑坡介紹

某新建高速公路YK24+800處右側(cè)路塹邊坡，邊坡中心最大挖深9.4m，右側(cè)最大挖深約14m。邊坡采用兩級(jí)放坡，一級(jí)邊坡采用1∶1.0自然放坡，二級(jí)邊坡采用1∶1.25放坡，坡頂設(shè)置排水溝，坡面設(shè)有減壓平臺(tái)，寬約2m?，F(xiàn)該邊坡產(chǎn)生了滑動(dòng)，滑移后，原右側(cè)邊坡沿東南方向滑移約12m，致使坡腳路基隆起，嚴(yán)重影響了公路的正常施工進(jìn)度及安全?；麦w呈扇形，沿主滑方向，滑坡體長(zhǎng)約210m，滑坡扇面寬約130m。

2 地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

場(chǎng)地位于低山地帶，地形起伏較大，場(chǎng)地地貌屬于低山及山間谷地。

2.2 地層巖性及工程地質(zhì)特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，滑坡主滑方向153.35°?；轮芙缜逦?，擦痕明顯?；w前緣坡腳路基隆起，滑坡體中前部分布多條剪切裂縫和鼓脹裂縫，后緣分布多條拉張裂縫。在滑坡后壁處因滑體的前移產(chǎn)生了下陷凹槽。根據(jù)勘察報(bào)告，滑坡體為碎石類土，坡體物質(zhì)松散，透水性較好。下伏白堊紀(jì)小嶺子組石英砂巖(K1x1)，巖層傾向225°～260°不等，傾角25°～30°，基本與線路方向平行，不存在沿巖層產(chǎn)狀發(fā)生平面滑動(dòng)的可能。

3 滑坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

目前滑坡經(jīng)過一次能量釋放后暫時(shí)處于臨界狀態(tài)的蠕滑階段，隨著連年春季的凍融作用及雨季的來臨，大量雨水入滲坡體，增加滑體重度，進(jìn)一步降低滑帶力學(xué)參數(shù)，必將導(dǎo)致滑坡的進(jìn)一步滑動(dòng)，規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。由于滑坡滑動(dòng)導(dǎo)致路基隆起，若不及時(shí)對(duì)滑坡進(jìn)行有效治理，一旦恢復(fù)路基標(biāo)高，必將導(dǎo)致滑坡再次大規(guī)?；瑒?dòng)。因此必須對(duì)滑坡進(jìn)行有效治理之后，才能進(jìn)行該路段的路基恢復(fù)開挖工作。

4 滑坡治理設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)工況及參數(shù)

(1)設(shè)計(jì)工況1:自重+暴雨。按規(guī)范要求，設(shè)計(jì)安全系數(shù)K=1.15。

(2)設(shè)計(jì)工況2:自重。按規(guī)范要求，設(shè)計(jì)安全系數(shù)K=1.25。

本次穩(wěn)定性計(jì)算中，滑動(dòng)面的設(shè)計(jì)參數(shù)主要依據(jù)地勘資料，同時(shí)，對(duì)原開挖后的坡體線進(jìn)行了恢復(fù)，根據(jù)實(shí)際情況，在路塹邊坡開挖后坡體產(chǎn)生了滑動(dòng)，也就是說開挖后的坡體穩(wěn)定性系數(shù)是小于1.0的，據(jù)此，按極限平衡法對(duì)坡體的穩(wěn)定性系數(shù)進(jìn)行了反算后，最終綜合選取滑坡滑動(dòng)面的設(shè)計(jì)參數(shù)如下。

(1)滑動(dòng)面強(qiáng)度參數(shù)C=8kPa，滑動(dòng)面的飽和內(nèi)摩擦角φ=15.0°?；w的飽和容重取22.5kN/m3。(此時(shí)反算原開挖后坡體的穩(wěn)定性系數(shù)為0.99)。

(2)滑動(dòng)面強(qiáng)度參數(shù)C=8kPa，滑動(dòng)面的天然內(nèi)摩擦角φ=16.3°?；w的天然容重取21.5kN/m3。

4.2 設(shè)計(jì)推力計(jì)算

采用《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30-2004)和《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)中推薦的傳遞系數(shù)法計(jì)算滑體推力，計(jì)算剖面采用主滑剖面，計(jì)算結(jié)果見下表1所示。

表1 滑體設(shè)計(jì)推力計(jì)算結(jié)果

綜合兩種設(shè)計(jì)工況，取其不利推力2889kN/m作為本次設(shè)計(jì)推力。

4.3 治理設(shè)計(jì)方案擬定

圓形截面抗滑樁支擋+削坡減載+排水的綜合處治方案。

(1)總體思路。通過對(duì)本滑坡穩(wěn)定性的詳細(xì)調(diào)查，結(jié)合同類滑坡的治理經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過多方案、多方面分析，擬對(duì)本滑坡采取分級(jí)支擋、削坡減載的治理措施，同時(shí)對(duì)滑體內(nèi)外的地表水及地下水進(jìn)行綜合整治。

①分級(jí)支擋。鉆孔未揭露出滑動(dòng)面，故現(xiàn)滑面按工程地質(zhì)類比法以及反算搜索優(yōu)化得到。地下水位按鉆孔揭露水位考慮確定。

根據(jù)主滑剖面穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，滑體剩余下滑力為2889kN/m，屬較大滑坡推力。再考慮到本滑坡滑體松散且縱面較長(zhǎng)，為保證其穩(wěn)定性，擬對(duì)其進(jìn)行分級(jí)支擋，即在滑坡中部設(shè)置第一級(jí)抗滑樁(編號(hào)Y1型抗滑樁)，而第二級(jí)抗滑樁(編號(hào)為Y2型抗滑樁)則設(shè)置于路塹邊坡的第一級(jí)平臺(tái)上(邊坡高5m，沿垂直于路線方向上(128.65°)的坡率為1∶1.564，垂直于路線方向(128.65°)的平臺(tái)寬8.15m;即沿滑坡主滑方向(153.35°)的斜距為9m，坡率為1∶1.75)。

同時(shí)為減短部分樁長(zhǎng)，降低成本，抗滑樁設(shè)在地表以下一定深度，采用沉埋式。第一級(jí)抗滑樁(Y1型)在地面下1.0m起算樁長(zhǎng)，地表下開挖的1.0m部分采用C25混凝土澆筑即可，不配置鋼筋。第二級(jí)抗滑樁(Y2型)在地面下0.5m起算樁長(zhǎng)，地表下開挖的0.5m部分采用C25混凝土澆筑即可，不配置鋼筋。

②削坡減載。根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，滑坡剩余下滑力集中在滑體中下部，為減少作用于第二級(jí)樁(Y2型樁)的滑坡推力，擬在第一級(jí)與第二級(jí)抗滑樁(Y1型和Y2型樁)之間進(jìn)行削坡放緩處理，削方坡率及平臺(tái)寬度詳見平面圖和剖面圖。在垂直于路線走向方向上(128.65°)，路塹邊坡第一級(jí)邊坡坡率為1∶1.564，一級(jí)邊坡高5m，一級(jí)平臺(tái)寬8.15m;二級(jí)邊坡坡率1∶2.26，二級(jí)邊坡高5m，二級(jí)平臺(tái)寬2.7m;三級(jí)邊坡坡率1∶2.26，三級(jí)邊坡高8m，三級(jí)平臺(tái)寬2.7m;四級(jí)邊坡坡率約1∶1.95，順接Y1型樁樁前土體，不得使Y1型抗滑樁樁前土體懸空。而沿滑坡主滑方向上(153.35°)計(jì)算的削坡平臺(tái)寬度及坡率與上同。局部位置可依據(jù)實(shí)際地形進(jìn)行漸變處理。削方后各級(jí)邊坡采用三維網(wǎng)植草防護(hù)。

同時(shí)，對(duì)第一級(jí)抗滑樁(Y1型樁)以上的滑體坡面按照1∶2.85坡率(垂直于路線走向方向上(128.65°)的坡率，即沿滑坡主滑方向(153.35°)計(jì)算的坡率為1∶3)進(jìn)行順坡減載，清除表層不穩(wěn)定體(包括凸出的坡體部分)，保持坡面平順，不得有集水坑和凹槽。所有地表裂縫用粘性土回填，并夯實(shí)。順坡削方后的坡體采用客土噴播植草綠化。

③回填壓腳。為提高滑坡西側(cè)段坡體的穩(wěn)定性，減少抗滑樁數(shù)量，對(duì)該段坡腳采取了回填壓腳措施，并壓實(shí)?；靥罡叨戎谅坊O(shè)計(jì)標(biāo)高(約340m)，邊部以1∶1.5填方坡率放坡至地面，具體可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地物情況進(jìn)行調(diào)整?；靥顗耗_用料可采用上部滑坡體削方產(chǎn)生的土石方，減少廢方。

④綜合治水。鑒于本滑坡穩(wěn)定性對(duì)水相當(dāng)敏感，本次治理設(shè)計(jì)將治水作為一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。

為防止在雨季地下水含量提高而軟化滑動(dòng)帶，提高滑動(dòng)帶強(qiáng)度，在二級(jí)平臺(tái)位置內(nèi)側(cè)起往上1m位置設(shè)置一排仰斜排水孔。仰斜排水孔橫向間距5m，孔徑110mm，仰角5°，每孔深25m?？變?nèi)安放直徑為90mm的PVC花管。同時(shí)在二級(jí)平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置排水溝，仰斜排水孔排水至該排水溝內(nèi)。排水溝通過引水溝接入路基排水系統(tǒng)。

按平面圖所示位置結(jié)合實(shí)際地形在滑坡周界外5～50m外修建截水溝，以便將滑坡體以外的水盡快排出，防止地表水進(jìn)入滑體內(nèi)而惡化滑坡穩(wěn)定性。

⑤夯填裂縫?；w后緣的凹槽、滑體上的裂縫以及滑體后緣的裂縫需開挖后再用粘土進(jìn)行夯填，夯填要密實(shí)。不得使滑體后壁處形成臨空面。

⑥路基恢復(fù)?？够瑯妒┕ね戤呍龠M(jìn)行滑體前緣路基形態(tài)的恢復(fù)。且路基恢復(fù)時(shí)，在挖至路床底部標(biāo)高后，再往下反開挖2.0m，對(duì)開挖面進(jìn)行沖擊碾壓處理后再進(jìn)行回填，以確保壓實(shí)度滿足規(guī)范要求，同時(shí)以避免開挖滑體前緣引起滑體復(fù)活。

(2)圓形截面抗滑樁分項(xiàng)設(shè)計(jì)。圓形截面抗滑樁均采用鉆孔灌注樁。

第一級(jí)圓形截面抗滑樁編號(hào)為Y1型抗滑樁，布置在滑坡體中部。在抗滑樁樁型上擬采用直徑1.5m的鉆孔樁。樁心間距2.5m(沿路線走向方向38.65°)。樁長(zhǎng)9～16m，主滑斷面處采用16m樁長(zhǎng)，往滑體兩側(cè)逐漸減小樁長(zhǎng)。樁深入中風(fēng)化砂巖深度須達(dá)到總樁長(zhǎng)的1/2。

第二級(jí)圓形截面抗滑樁編號(hào)為Y2型抗滑樁，布置于路塹邊坡一級(jí)平臺(tái)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，抗滑樁擬采用直徑1.5m的鉆孔樁，分兩排布置。每排樁樁心間距3.65～4.15m(沿路線走向方向38.65°)，排距3.0m(沿滑坡主軸方向153.35°)。樁長(zhǎng)18～25m，在主滑斷面處采用25m樁長(zhǎng)，往滑體兩側(cè)逐漸減小樁長(zhǎng)。樁深入滑面以下深度須達(dá)到總樁長(zhǎng)的1/2。

抗滑樁均采用C30混凝土澆筑。

抗滑樁按抗彎構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

①Y1圓形截面抗滑樁設(shè)計(jì)(第一級(jí)抗滑樁，布置于滑體中部位置)

a設(shè)計(jì)基本參數(shù)

樁長(zhǎng)h=16m;受荷段h1=8m;錨固段總長(zhǎng)h2=8m。樁截面:圓樁，直徑1.5m，沿路線走向方向樁心間距2.5m。

地基系數(shù)K=0.4×106kPa/m。

樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí):C30。

b樁身內(nèi)力計(jì)算

采用抗滑樁計(jì)算程序進(jìn)行樁身內(nèi)力計(jì)算。

樁身最大剪力Qmax=3375kN;最大彎矩Mmax=10069kN·m。按彎矩、剪力進(jìn)行縱筋、箍筋配筋。

②Y2圓形截面抗滑樁設(shè)計(jì)(第二級(jí)抗滑樁，布置于路塹邊坡一級(jí)平臺(tái))

a設(shè)計(jì)基本參數(shù)

樁長(zhǎng)h=25m;受荷段h1=12.5m;錨固段總長(zhǎng)h2=12.5m。樁截面:圓樁，直徑1.5m。分兩排布置。每排樁沿路線走向方向樁間距3.65～4.15m，沿滑坡主軸方向的排距為3.0m。地基系數(shù)K=0.12×106kPa/m。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí):C30。

③樁身內(nèi)力計(jì)算。采用抗滑樁計(jì)算程序進(jìn)行樁身內(nèi)力計(jì)算。

樁身最大剪力Qmax=3135kN;最大彎矩Mmax=14368kN·m。按彎矩、剪力進(jìn)行縱筋、箍筋配筋。

高速公路滑坡防治需要全面考慮，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)貫徹以下原則:(1)充分考慮滑坡的變形破壞機(jī)制，力求對(duì)癥下藥，安全有效;(2)滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)體與防護(hù)工程結(jié)構(gòu)最佳配合;(3)技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，施工較方便;(4)地形設(shè)計(jì)、地質(zhì)設(shè)計(jì)與生態(tài)設(shè)計(jì)三者相結(jié)合。

[1] 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D30-2004)[S].

[2] 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330-2002)[S].

[3] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002)[S].

[4] 地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范(DB50/5029-2004)[S].