山區(qū)高速公路邊坡滑坡處治探討

全強(qiáng)明

摘要：山區(qū)高速公路的高填、深切路段較多，且受小區(qū)域氣候條件影響明顯，施工自然條件和環(huán)境復(fù)雜，特別是高切方邊坡施工要做到防護(hù)緊跟，監(jiān)測(cè)及時(shí)，對(duì)施工方案及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，并充分利用專業(yè)的地質(zhì)勘察，確定高大邊坡的綜合處治方案，達(dá)到一次根治，不留后患的目標(biāo)，為施工安全和通車運(yùn)營(yíng)安全打下良好基礎(chǔ)。結(jié)合本人參建的湖南省張桑高速公路第三合同段一處路塹高邊坡，談?wù)勥吰绿幹畏桨傅拇_定及其實(shí)施的具體流程。

Abstract： There are many high-filled and deep-cut sections in mountainous highways， which are affected by the climatic conditions in a small area. The natural conditions and environment of the construction are complex. In particular， the construction of high-cutting side slopes should be protected closely and monitored in a timely manner. The plan should be dynamically optimized in a timely manner， and the professional geological survey should be fully utilized to determine the comprehensive treatment plan of the high slopes， to achieve a radical cure， leaving no future problems， thus laying a good foundation for construction safety and opening operation safety. Based on a high slope of the third contract section of Zhangsang Expressway in Hunan Province， this paper discussed the determination of the treatment plan for the slope and the specific procedures for its implementation.

關(guān)鍵詞： 山區(qū)高速公路；邊坡滑坡；處治

Key words： mountainous expressway；slope landslide；treatment

中圖分類號(hào)：U418.5+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）16-0102-03

1 工程概況

張桑高速公路第3合同段段高邊坡ZK20+188-ZK20+408，總長(zhǎng)220m，中線最大挖方深度23.6m，位于ZK20+330處，開(kāi)挖后左側(cè)將形成約51.7m的邊坡。邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，監(jiān)測(cè)突然顯示，最大監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移約1.2mm/d，極不穩(wěn)定，導(dǎo)致邊坡坡頂開(kāi)口線外出現(xiàn)較寬裂縫，存在坍塌隱患。經(jīng)會(huì)同業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位共同現(xiàn)場(chǎng)踏勘，優(yōu)化調(diào)整方案：①粘土或水泥漿封閉裂縫。②將第一級(jí)邊坡坡率由1：0.75調(diào)整為1：1；第二、三級(jí)邊坡坡率由1：1調(diào)整為1：1.25，第四級(jí)邊坡1：1和第五級(jí)邊坡1：1.25調(diào)整為1：1.5。③第一、二級(jí)邊坡防護(hù)形式維持不變，即掛網(wǎng)客土噴播植草；三、四級(jí)邊坡防護(hù)形式變更為錨桿錨墩防護(hù)+掛網(wǎng)客土噴播植草；五級(jí)邊坡采用掛網(wǎng)客土噴播植草。④在第二、三、四級(jí)坡面增設(shè)長(zhǎng)9m的仰斜式泄水孔，間距為6m，增設(shè)坡頂截水溝及截水盲溝，每級(jí)邊坡平臺(tái)處設(shè)置平臺(tái)截水溝。

施工單位在變更方案批復(fù)后，按照確定的施工組織計(jì)劃安排施工，并及時(shí)與監(jiān)測(cè)單位對(duì)接跟蹤邊坡位移情況。當(dāng)施工至第三級(jí)邊坡時(shí)，2016年8月受張家界地區(qū)連續(xù)強(qiáng)降雨影響，導(dǎo)致該邊坡上部失穩(wěn)，形成工程滑坡?；露挝挥赯K20+280-ZK20+450處，路線走向約140°（如圖1、2）。

施工單位將滑坡情況報(bào)告業(yè)主單位，業(yè)主單位組織省高管局、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位及咨詢單位相關(guān)專家一同對(duì)該邊坡情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)察勘，確定邊坡處治原則：有針對(duì)性地對(duì)滑動(dòng)面進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)充勘察，分析滑動(dòng)原因，擬定該邊坡的綜合處治方案。

2 開(kāi)展邊坡地質(zhì)勘察及分析

由設(shè)計(jì)院組織地質(zhì)勘察單位到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展地質(zhì)鉆探取芯工作，布置垂直路線方向勘探線1條，探孔分別為：SBZK15、SBZK16、SBZK17；縱向勘探線1條，沿主滑方向共4個(gè)勘探孔，分別為：SBZK17、SBZK18、 SBZK19、SBZK20。其中SBZK17為交叉共用孔。（見(jiàn)圖2）

2.1 探明地質(zhì)構(gòu)造和地層特征

2.1.1 探明地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)本次勘察結(jié)果，邊坡區(qū)第四系覆蓋層厚度小，大部分地段基巖直接裸露，邊坡處巖層產(chǎn)狀138°∠17°，主要發(fā)育有兩組節(jié)理，產(chǎn)狀分別為J1： 285°∠75°，J2：26°∠75°，滑坡處產(chǎn)狀為110°∠20°，節(jié)理產(chǎn)狀分別為J1： 270°∠73°，J2：198°∠80°。

2.1.2 滑坡垂向地層特征

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆孔資料，滑坡體垂向分布地層由新到老依次為：碎石、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖、中風(fēng)化頁(yè)巖，各層工程地質(zhì)特征分述如下：

①碎石（Q）：褐紅色，中密，粒徑大于20mm的顆粒含量約占總質(zhì)量的60%，粒徑一般20mm-50mm，最大達(dá)80mm，多呈棱角狀，母巖成分主要為泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)充填，顆粒級(jí)配差，該層主要分布于滑坡體表層，層厚3.4m-6.4m。

②強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖（T2b）：褐紅色、灰綠色，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀、塊狀，塊徑2cm-8cm，巖質(zhì)軟，夾薄層泥巖，該層廣泛分布，層厚2.9m-12.1m。

③中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖（T2b）：褐紅色、夾灰白色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，夾薄層泥巖，該層廣泛分布，最大揭露厚度25.2m。

④強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖（T2b）：灰綠色，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)理狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖芯多呈砂狀，少量塊狀，巖質(zhì)軟，巖體極破碎，該層以?shī)A層的形式分布，層厚1.7m-3.4m。

⑤中風(fēng)化頁(yè)巖（T2b）：灰綠色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)理狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀、塊徑2cm-4cm，少量餅狀，巖質(zhì)軟，巖體破碎，該層以?shī)A層的形式分布，層厚2.2m-3.4m。

2.2 分析滑坡體特征

該滑坡微地貌單元屬丘陵地貌，斜坡自然坡向約 360°，坡角約20-25°，滑坡體縱長(zhǎng)約170m，橫向一般寬度約70m，主滑方向方位角約180°；根據(jù)設(shè)計(jì)提供的1：2000 地形圖及地質(zhì)調(diào)查，該滑坡滑坡體后緣高程約464m，剪出口高程約407m，最大高差約47m，滑坡體后壁可見(jiàn)張拉裂縫及陡坎（圖3），裂縫寬度20-50cm，陡坎高度5-6m，前緣可見(jiàn)地下水流出（圖4）。

該滑坡體的物質(zhì)組成主要為碎石及強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖，滑坡堆積體厚度中部厚度較大，一般約10.0-15.5m，下部及上部厚度略小，總體平均厚度約8m，滑體方量約9.52萬(wàn)m3（按170×70×8計(jì)算）。主要特征見(jiàn)表1。

滑床特征：該滑坡滑床主要為三疊系（T2b）泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖、頁(yè)巖、為中風(fēng)化，鉆孔揭露巖芯多呈柱狀、巖體較完整，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔資料綜合分析，該層巖層穩(wěn)定，未見(jiàn)滑動(dòng)痕跡，為穩(wěn)定層。

滑動(dòng)帶特征：勘察資料顯示，該滑坡滑動(dòng)面主要為充填于節(jié)理裂隙面中的泥質(zhì)和薄層軟弱泥巖層，鉆孔揭露巖芯局部見(jiàn)明顯擾動(dòng)痕跡。

2.3 滑坡穩(wěn)定性分析

2.3.1 赤平投影分析

根據(jù)邊坡與巖體結(jié)構(gòu)面關(guān)系赤平投影圖分析，ZK20+280-ZK20+450左側(cè)邊坡巖層傾向與邊坡坡向斜交，對(duì)邊坡穩(wěn)定有利，節(jié)理2與邊坡坡面呈小角度相交，為最不利結(jié)構(gòu)面，邊坡破壞類型為碎落和巖體沿節(jié)理2結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的局部滑動(dòng)。（圖5）

2.3.2 滑坡推力計(jì)算

①滑坡推力公式。滑坡的下滑推力大小是邊坡工程設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。本次滑坡推力計(jì)算采用《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30～2015）推薦的傳遞系數(shù)法推力計(jì)算公式，公式如下：

式中：Fs-穩(wěn)定系數(shù)；Wi-第i滑塊的自重力（kN/m）；αi、αi-1-第i和i-1滑塊對(duì)應(yīng)滑面傾角（°）；？準(zhǔn)i-第i滑塊滑面內(nèi)摩擦角（°）；ci-第i滑塊滑面巖土粘聚力（kN/m）；Li-第i滑塊滑面長(zhǎng)度（m）；ψi-傳遞系數(shù)。

②計(jì)算參數(shù)的確定。

本次滑坡工點(diǎn)滑帶土C、Φ值結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并參考當(dāng)?shù)赝惖貙託堄嗫辜魪?qiáng)度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合滑坡體現(xiàn)在穩(wěn)定性情況的反算成果綜合確定。（表2）

③計(jì)算工況。

1）天然工況（正常工況）：自重+地下水；

2）暴雨工況（非正常工況Ⅰ）：自重+地下水+暴雨。

④安全系數(shù)及安全標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）第7.2.2條第1款規(guī)定，本滑坡安全系數(shù)按高速公路標(biāo)準(zhǔn)，考慮到邊坡破壞對(duì)高速公路的影響較大，天然工況安全系數(shù)采用1.3，本次計(jì)算考慮暴雨作用，暴雨工況安全系數(shù)采用1.2，但不考慮地震力作用，未進(jìn)行折減。

⑤滑坡推力計(jì)算結(jié)果。經(jīng)計(jì)算，斷面在現(xiàn)狀邊坡和設(shè)計(jì)邊坡?tīng)顟B(tài)下的剪出口處的滑坡推力見(jiàn)表3。

根據(jù)表3計(jì)算結(jié)果：ZK20+280-ZK20+450左側(cè)工程滑坡在天然工況和暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，加上滑坡后緣裂縫在暴雨期間產(chǎn)生的靜水壓力會(huì)增大剩余下滑力，因此需采取相應(yīng)的處理措施。

3 確定邊坡處治方案

根據(jù)該滑坡的邊界范圍、變形特征、滑坡性質(zhì)、主滑方向、巖土物理力學(xué)特征、設(shè)計(jì)推力大小及受保護(hù)的對(duì)象等內(nèi)容，本著安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則，最終確定采用鋼筋混凝土抗滑樁+防排水措施+刷方減載綜合處治方案。第一次邊坡變更方案未完成的錨桿錨墩、邊坡仰斜式泄水孔和坡面掛網(wǎng)客土噴播植草防護(hù)在抗滑樁施工完成后立即組織施工。

通過(guò)刷方減載之后形成的坡面線對(duì)滑坡再次進(jìn)行推力計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4，能滿足處治后的邊坡穩(wěn)定。

4 邊坡處治施工

邊坡處治施工安排：

刷方減載→抗滑樁及截、排水溝→錨桿錨墩（泄水孔）施工→掛網(wǎng)客土噴播

施工單位在收到業(yè)主單位下發(fā)的經(jīng)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)并評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)的圖紙后，立即組織施工，趕在第二年雨季來(lái)臨之前完成了該邊坡的處治工作。

4.1 刷方減載

因滑坡推力較大，為了利于滑坡的治理，根據(jù)滑坡的地形特征和變形特征，對(duì)滑坡中后部的區(qū)域從坡面 438.5m高程處開(kāi)始刷坡，一級(jí)平臺(tái)寬度為32m，一級(jí)邊坡坡高10m，坡率1：2；二級(jí)平臺(tái)從坡面448.5m高程處刷坡，二級(jí)平臺(tái)寬度為15m，二級(jí)邊坡坡高10m，坡率1：2；每級(jí)邊坡及平臺(tái)兩側(cè)與原地形坡面平緩過(guò)渡進(jìn)行順接。減載方量約40950m3，棄方外運(yùn)堆放于本合同段的棄土場(chǎng)。

4.2 防排水措施

①截水溝：在滑坡周界外5.0m處設(shè)置截水溝，截水溝采用M7.5漿砌片石砌筑，壁及底厚各30cm。

②排水溝：在滑坡體上部設(shè)置3排排水明溝，矩形，0.3m×0.3m，采用M7.5漿砌片石砌筑，壁及底厚各30cm。

4.3 鋼筋混凝土抗滑樁

在高程432.75m處沿等高線布置一排抗滑樁，抗滑樁為C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)澆筑，垂直主滑方向樁中心間距6.0m，樁截面為2×3m，共15根。1～3號(hào)樁樁長(zhǎng)為20m，4～15號(hào)樁長(zhǎng)22.0m?？够瑯堕_(kāi)挖的土石方運(yùn)至滑坡體坡地沖溝，對(duì)滑坡起到反壓并增加穩(wěn)定性的作用，抗滑樁施工采取跳樁施工。

抗滑樁布置圖如圖7所示。

4.4 在抗滑樁施工完成后按照原設(shè)計(jì)變更圖紙完成錨桿、錨墩（泄水孔）施工，按照開(kāi)挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)的原則及時(shí)施做邊坡掛網(wǎng)客土噴播植草防護(hù)。

5 施工安全管理

配備1名現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)工程師和2名專職安全員負(fù)責(zé)該邊坡處治的安全管理工作，工作時(shí)間做到與工人上、下班同步。

5.1 重點(diǎn)安全控制點(diǎn)人工挖孔樁施工，注意以下事項(xiàng)

①作為主體支擋工程施工安全的重要防護(hù)措施，邊坡前部臨時(shí)反壓措施和抗滑樁受力側(cè)的v型樁（即9#樁），應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。

②嚴(yán)格按照經(jīng)公安機(jī)關(guān)批準(zhǔn)的爆破施工方案開(kāi)展爆破施工。

③施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照監(jiān)測(cè)報(bào)告，加強(qiáng)安全巡視，發(fā)現(xiàn)滑坡變形突然加大時(shí)應(yīng)及時(shí)停止抗滑樁挖孔施工。

④抗滑樁挖孔過(guò)程中，由專人負(fù)責(zé)施工安全，密切觀察孔壁異常情況，發(fā)現(xiàn)孔壁異常時(shí)及時(shí)撤出挖孔人員，確保施工人員安全。

⑤孔內(nèi)砼護(hù)壁是保證抗滑樁施工安全的重要措施，嚴(yán)格按圖施工，嚴(yán)禁隨意減少護(hù)壁厚度與鋼筋數(shù)量。

⑥孔內(nèi)作業(yè)人員應(yīng)采取安全保護(hù)措施，攜帶安全帶和護(hù)繩，防止人員操作不慎而掉落。

5.2 做好高邊坡垂直運(yùn)輸材料、陡坡運(yùn)輸材料的安全管理。

5.3 現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械較多，做好機(jī)械交叉作業(yè)的安全管理。

6 邊坡后期穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)

以有償服務(wù)的方式，由建設(shè)單位委托原施工過(guò)程中的邊坡監(jiān)測(cè)單位完成該邊坡后續(xù)及運(yùn)營(yíng)期的監(jiān)測(cè)任務(wù)，該監(jiān)測(cè)采用遠(yuǎn)程電子監(jiān)控，與手機(jī)端數(shù)據(jù)聯(lián)接，能及時(shí)、有效將邊坡監(jiān)測(cè)情況反饋給建設(shè)單位和運(yùn)營(yíng)管理單位，避免和減少災(zāi)害的發(fā)生。

7 結(jié)束語(yǔ)

該邊坡通過(guò)前期的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和了解邊坡的穩(wěn)定和位移情況，為邊坡施工和方案優(yōu)化提供了指導(dǎo)意見(jiàn)，在后續(xù)的工程滑坡處理過(guò)程中，通過(guò)詳細(xì)的地質(zhì)勘察和地質(zhì)分析，合理經(jīng)濟(jì)地確定邊坡綜合處治方案，科學(xué)組織施工管理，使得該邊坡一項(xiàng)龐大的綜合處治工程得以順利實(shí)施并取得長(zhǎng)久的穩(wěn)定效果。

參考文獻(xiàn)：

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