某山區(qū)機場傾斜基底高填方邊坡滑坡與防治

胡閃閃

【摘要】本文結(jié)合實例，對填土初期及其后期工程中，多處滑坡的發(fā)生原因與防治措施進行了整理，在勘察設(shè)計方面收獲了豐富的經(jīng)驗與教訓。

【關(guān)鍵詞】山區(qū)民用機場；高填方；滑坡與防治

川渝交界某山區(qū)正在建設(shè)某大型民用機場，此機場為國內(nèi)機場中地形最為復雜的大型工程。整個機場土石方總量在6000多萬立方米以上，道肩填方的高度最大可達60米，填方的邊坡高度最大可超過130米。填方區(qū)域具備傾斜基底，由于底層流經(jīng)地下水，因而巖土的穩(wěn)固性較差。建設(shè)過程中，傾斜基底高填方邊坡的穩(wěn)定性及其滑坡的防治，是建設(shè)中最為關(guān)鍵的技術(shù)問題。

1、地質(zhì)選址和填土滑坡

1.1選址地質(zhì)背景

①地形地貌：填方區(qū)域坐落在單面山面坡，坡面傾向NE，坡度為15°～21°，傾斜基底條件可行。

②地層：侏羅紀系泥巖、炭質(zhì)泥巖、砂巖互層作為基底巖石，其風化程度非常嚴重。上覆第四系殘坡積層和古滑坡巖石的堆積層，厚度通常在0.8m～1.1m之間。

③巖性和產(chǎn)狀：基巖最頂端構(gòu)造主要是不透水的炭質(zhì)泥巖，其傾向在100°～160°之間，傾斜角度為10°～20°之間，和坡面的角度大體一致。其上方所覆蓋的弱膨脹土為灰白色的粉質(zhì)黏土，底部水量豐富，形成了軟弱帶，其填方基底也因而具備了巖層面的滑坡要素。

④水文地質(zhì)條件：機場選址區(qū)域的裂隙水和潛水發(fā)育較好，這也使得填方基底順基巖面極易滑移，地下水是非常重要的潤滑因素。

1.2造成填土滑坡的原因及其屬性

（1）促成滑坡的因素：綜合上文闡述的不利條件相互作用，使得施工之前選址地區(qū)的地段周邊坡體不穩(wěn)定，在勘察過程中發(fā)現(xiàn)，共有8個古滑坡，都是覆蓋層順基巖面淺層土質(zhì)滑坡。該機場于2014年3月開始進行填土，到2015年1月為止，總共發(fā)生填土滑坡共6次。在后續(xù)的填土過程中（2016年7月）又產(chǎn)生了繼發(fā)性的“五標滑坡”。這些滑坡都是填土層及覆蓋土層順基巖面不穩(wěn)定引起的。同時，這些填土滑坡的產(chǎn)生，也有相關(guān)的外部因素：

①填方負載過重，開挖的施工過程中，過度清除摒棄表層的腐爛植物土壤。

②施工過程中，對原地面和周邊魚塘進行了大幅度破壞，天然的地表排水系統(tǒng)受阻，地下水大量滲透到巖層。特別是2015年夏季暴雨侵襲，“五標滑坡”在臨近竣工時突然發(fā)生。

③強行進行傾斜基底的填土施工，使土體內(nèi)部的摩擦角減小，孔隙水的壓力驟增，軟弱面暢通無阻。機場選址地區(qū)多發(fā)強夯滑移面。據(jù)觀察顯示，“五標滑坡”位移的速度和頻率與強夯施工的力度，二者成正比。

④開始挖掘過程中平坡腳阻礙了土墻的基槽，形成了臨空面。

（2）滑坡屬性：6-8號滑坡、“五標滑坡”由于坡腳填方向下受擠壓力，形成推移趨勢，上方形成牽引趨勢；11號滑坡由于開挖過程中，土墻基槽水量過大，牽引填方體；12號滑坡是由于公路上過多棄土所推移產(chǎn)生。這些滑坡的起因都是填土和淺層覆蓋層順基巖面受到破壞，人為行為引發(fā)的事故因素較大。

（3）滑坡穩(wěn)定系數(shù)：據(jù)核算，6-8號滑坡、“五標滑坡”，其運行均為蠕動變型時期。據(jù)前期分析，11號滑坡、“五標滑坡”會持續(xù)變質(zhì)；12、13號滑坡在該階段處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果填土行為繼續(xù)，這些滑坡都將面臨爆發(fā)的狀況。于是，在中期過程中，突然發(fā)生了滑坡。

1.3填土滑坡特征

①滑坡范圍：6-8號滑坡、“五標滑坡”，其平行寬度、垂直長度，分別是270米×400米、170米×250米、100米×150米、90米×35米、230米×70米、310米×280米。

②主要滑動方向：99°～133°，和坡面的傾向以及基巖面的傾向大體一致。

③滑坡上下間距：不算填土在內(nèi)，6號滑坡上下高差為2.2～9.4米，11號滑坡上下高差為9.4米。

④移動面：主體的移動帶在基巖面，或其相接壤的灰白色粉質(zhì)黏土中，屬于淺層的順基巖面滑坡。移動面傾斜的角度和坡面的傾斜角度以及基巖面的傾斜角度，大體一致，均在11°以上。

1.4巖土，移動面的物理力學屬性

①勘察報告提出的主要物理力學指標，見下表：

②抗剪強度的影響因素：地下水下滲、膨脹性土體強度衰減、強夯震蕩。根據(jù)相關(guān)實驗，土體在高應力下，內(nèi)摩擦角會下降，填土高應力的負面影響比較大。

③抗剪強度滑動指標：在前期的過程中進行勘察，諸多試驗顯示出不足，但是指標高出標準值。由于缺乏相關(guān)的實驗依據(jù)，設(shè)計過程中，對高填方的穩(wěn)定性過度確信。之后經(jīng)過新的實驗和計算，其抗剪強度指標是：5號古滑坡r=15kpa、β=10°，6-8號，“五標滑坡”r=12～15kpa、β=3°～4°。

2、填土滑坡治理與坡體預加固

除了古滑坡體已經(jīng)清除了之外，還需要根據(jù)填土滑坡中的不穩(wěn)定因素進行防治。治理方案比較：現(xiàn)階段的主體工程方案主要有兩個，即挖除—換填方案和抗滑樁方案，第一種方案（即挖除—換填方案）主要是采用清除填方體以及覆蓋土層的方式，在基巖里面挖臺階，然后再根據(jù)挖好的地方進行回填優(yōu)質(zhì)的土壤，然后回填原土，形成一種“土石擋墻”的形式，消除下滑力然后置換滑動面，不過在這一過程中也存在一些較難解決的問題，比如在開挖的過程中會出現(xiàn)挖方數(shù)量大以及沒有固定的棄土場的問題。不過這種方式還是比較有利的。第二種是抗滑樁方案，這種方案技術(shù)安全可靠，但是費用較高，兩個方案各有利弊。專家建議下場區(qū)上部采取第一種方案，場區(qū)下部采取其二種方案，可以對于一些潛在的不穩(wěn)定坡體需要進行加固，然后在一些未失穩(wěn)的填方地段進行抗滑驗算。

3、主要的經(jīng)驗教訓

（1）本機場的填土滑坡屬于人為活動誘發(fā)的工程，雖然山區(qū)機場的建設(shè)炙手可熱，但是還是沒有足夠的考慮到機場建設(shè)時山區(qū)災害的警覺性，在工程的滑坡治理方面，需要重視起來。

（2）本機場的傾斜基底高填方穩(wěn)定性的問題，一直也是一些山區(qū)機場建設(shè)中常見的一些山區(qū)災害的問題，通常這些問題是不受人為控制的，因此在建設(shè)初期就需要做好充足的準備。

（3）工程滑坡問題需要注意填土滑坡之后，軟弱面的抗剪強度會降低，因此會導致增大抗滑工程。清除—換填方式的使用容易導致清方數(shù)量的增加。填土之后對于地下排水工程的建設(shè)會比較困難，而且無形中增加了工作量。

結(jié)論：

本次對山區(qū)機場傾斜基底高填方滑坡與防治的研究，取得了一定的進展，并且根據(jù)研究的結(jié)果積累了豐富的工程經(jīng)驗，同時這方面的問題還需要專業(yè)人員進行更深層次的研究。

參考文獻：

[1]朱彥鵬，朱鋆川，楊校輝，等.山區(qū)機場高邊坡不同方位原狀土強度試驗研究[J].中外公路，2016，（02）：20-24.

[2]朱彥鵬，江騰，朱鋆川.山區(qū)機場高填方邊坡施工期沉降的灰色模型預測[J].甘肅科學學報，2016，（01）：88-92.