廣西浦清高速公路某段崩坡積體穩(wěn)定性分析

高敬峰 邵主助，2

（1：中交第一航務(wù)工程局有限公司廣西分公司，廣西 玉林 537000；2：廣西中交浦清高速公路有限公司，廣西 玉林 537000）

1 工程概況

浦北至北流高速公路（以下簡(jiǎn)稱“浦清高速公路”）為廣西東南部正在建設(shè)的一條高速公路，也是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃修編》（2010—2020）中“縱4”的重要組成部分，該高速公路西起欽州市浦北縣，順接大塘至浦北高速公路終點(diǎn)，向東經(jīng)玉林市博白縣、陸川縣、北流市，共經(jīng)2地區(qū)、4縣、14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、49個(gè)行政村，東至玉林市、北流市、清灣鎮(zhèn)，接廣東省羅定至信宜（粵桂界），是廣西東融發(fā)展戰(zhàn)略的重要出省高速通道之一。線路全長(zhǎng)125.654 km，雙向4車道、設(shè)計(jì)速度120 km/h、路基寬度26.5 m。主要工程為4 999 m,特大橋4座，20 704 m大橋64座，475.6m中橋5座，950m分離式立交10座，10477m隧道7座。其中高速公路主線橋梁、隧道總長(zhǎng)34158.8m，橋隧比29.9%。互通式立交9處（其中樞紐互通式立交1處），服務(wù)區(qū)4處，收費(fèi)站7處。

在山區(qū)修建高速公路往往需要進(jìn)行大面積挖填方等土方工程，這無疑破壞了原有地質(zhì)條件，另外南方暴雨頻發(fā)，誘使工程滑坡的程度和范圍不斷擴(kuò)大，影響和制約了公路建設(shè)進(jìn)度并且威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。為保障人民財(cái)產(chǎn)安全及減少滑坡災(zāi)害對(duì)高速公路建設(shè)的影響，研究滑坡特征以及穩(wěn)定性很有必要，而提出合理的工程處治措施也迫在眉睫[2]。2018年5月，由于強(qiáng)降雨的影響，浦清高速公路K59+400～K61+400段（三灘段）多處發(fā)生垮塌，該段存在多處不良地質(zhì)體，尤其是崩坡積體（見圖1）。因此，本文在野外工程地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，對(duì)浦清高速公路K59+400～K61+400段3處崩坡積體（B3，B4，B5）進(jìn)行定量穩(wěn)定性分析，并提出合理的工程防治措施。

2 崩坡積體基本地質(zhì)特征

2.1 區(qū)域地質(zhì)及地震

研究區(qū)產(chǎn)于欽杭結(jié)合帶西南段、云開隆起與欽防拗陷的邊界斷裂——博白-岑溪斷裂帶內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造受加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)以及燕山運(yùn)動(dòng)影響明顯，NE向、SN向褶皺和斷裂發(fā)育。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》GB 18306—2015[3]，研究區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度在0.1 g，動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35 s。

2.2 崩坡積體地質(zhì)構(gòu)造

對(duì)崩坡積體有影響的構(gòu)造主要有背斜、次級(jí)斷層及斷層間存在的斷層影響帶。背斜走向NE47°～79°，兩翼地層以泥盆系中統(tǒng)郁江組（D2y）中厚～薄層狀砂巖、頁巖為主，北西翼巖層產(chǎn)狀320°～330°∠62 °～88 °，南東翼巖層產(chǎn)狀 130 °～150 °∠50 °～62°。背斜屬緊湊型小背斜，核部范圍小，轉(zhuǎn)折端地層相對(duì)較破碎。

對(duì)崩坡積體影響最大的次級(jí)斷裂為三灘-塘肚斷裂，該斷裂為博白-北流褶斷帶的壓性次級(jí)斷層，分布于三灘、墨萊水、塘肚一帶，西南端止于三灘區(qū)域斷裂，區(qū)域延伸約14 km。

該斷裂在本研究區(qū)走向NE46°～69°，傾向SE131°，傾角62°～68°，上盤主要為泥盆系中統(tǒng)郁江組（D2y）中厚～薄層泥質(zhì)砂巖為主，地層產(chǎn)狀320°∠68°，下盤以泥盆系中統(tǒng)郁江組（D2y）頁巖為主，地層產(chǎn)狀 300 °～313 °∠36 °～71 °，斷距 0.2 m～0.5 m，斷裂附近出現(xiàn)許多小褶皺，導(dǎo)致地層十分破碎。

2.3 崩坡積體水文地質(zhì)條件

崩坡積體地下水類型主要有第四系松散巖類孔隙水、基巖風(fēng)化裂隙水及斷層影響帶含水巖系，第四系全新統(tǒng)人工填筑土、殘坡積層、崩坡積層和沖洪積層及滑坡堆積層為透含水層，斷層影響帶為相對(duì)透含水層，泥盆系中統(tǒng)郁江組（D2y）為相對(duì)隔水層，其含水性主要受構(gòu)造裂的發(fā)育程所控制。

表1 崩坡積體基本特征

測(cè)區(qū)地下水的補(bǔ)給源主要是大氣降水，線路區(qū)碎屑巖地層產(chǎn)狀較陡，水系不發(fā)育，地形坡度較陡切割劇烈，降水滲入補(bǔ)給條件差，而排泄條件良好。少量降水滲入巖石裂隙中，裂隙是地下水的貯集場(chǎng)所，同時(shí)是補(bǔ)給、徑流和排泄的重要通道，地下水順巖層裂隙運(yùn)移，因溝谷發(fā)育，地下水徑流途徑短，交替循環(huán)快，在地形底洼或受溝谷切割地段以泉的形式就地補(bǔ)給就地排泄出露地表。

2.4 崩坡積體基本形態(tài)、地形地貌以及地層巖性

崩坡積體（B3，B4，B5）基本形態(tài)、地形地貌以及地層巖性特征見表1。

3 穩(wěn)定性定量分析

3.1 公式穩(wěn)定性分析

據(jù)鉆探和地調(diào)顯示，崩坡積體滑面呈起伏不平的折線型，因此按照《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版）GB 50021—2001[4]推薦的公式對(duì)崩坡積體的整體穩(wěn)定性和剩余下滑推力進(jìn)行計(jì)算。

3.1.1 穩(wěn)定性計(jì)算公式

崩坡積體整體穩(wěn)定性計(jì)算見式（1）：

3.1.2 崩坡積體剩余下滑力計(jì)算公式

式（2）中：Pi，Pi-1為第 i塊、第 i-1 塊滑體的剩余下滑力，kN/m；Ψ為傳遞系數(shù)；Fst為滑坡推力計(jì)算安全系數(shù)；Ti為作用于i塊滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力，kN/m；Ri為作用于第i塊段的抗滑力，kN/m。

3.1.3 巖土參數(shù)取值

本次抗剪指標(biāo)采用室內(nèi)試驗(yàn)、反算法2種方法綜合確定。

1）B3范圍內(nèi)土與基巖面，飽和快剪值δ=23°，c=37 kPa，含碎石角礫粉質(zhì)粘土內(nèi)飽和快剪值δ=23°，c=30 kPa。

2）B4范圍內(nèi)土與基巖面，飽和快剪值δ=24.5°，c=37 kPa。

3）B5主要由碎塊石土組成，塊石土內(nèi)飽和快剪值δ=28°，c=33 kPa，土與斷層影響帶界面、強(qiáng)風(fēng)化斷層影響帶內(nèi)潛在滑帶飽和快剪值δ=28.0°，c=33 kPa。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，崩坡積體重度天然平均值取24.3 kN/m3，飽和值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取24.7 kN/m3。

3.1.4 計(jì)算結(jié)果

通過典型剖面計(jì)算顯示，B3崩坡積體（典型剖面12-12，13-13，）在雨季（連降暴雨）工況下穩(wěn)定系數(shù)F為1.073～1.541，剩余下滑力為0～1 228 kN/m；B4崩坡積體（典型剖面1-1，）在雨季（連降暴雨）工況下穩(wěn)定系數(shù)F為1.101～1.115，剩余下滑力為919 kN/m～1 153 kN/m；B5崩坡積體（典型剖面 A-A，BB，）在雨季（連降暴雨）工況下穩(wěn)定系數(shù)F為1.097～1.126，剩余下滑力為1 321 kN/m～1 761 kN/m。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)崩坡積體進(jìn)行穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，參照有關(guān)規(guī)范，穩(wěn)定性狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：穩(wěn)定系數(shù) F≥Fst為穩(wěn)定，F(xiàn)st＞F≥1.05 為基本穩(wěn)定，1.05＞F≥1.0為欠穩(wěn)定，F(xiàn)＜1.0為不穩(wěn)定，其中Fst為邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，本文在雨季（連降暴雨）工況下取1.20，在天然工況下取1.25。

通過穩(wěn)定性定量計(jì)算可以看出，B3，B4，B5崩坡積體目前整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但地層和基巖坡面產(chǎn)狀較陡，軟硬巖層相間分布，且底部有泥巖、頁巖分布，巖層較破碎，地下水位相對(duì)較高，安全儲(chǔ)備不足，故崩坡積體應(yīng)屬于潛在穩(wěn)定性不良邊坡，需結(jié)合人工開挖邊坡采取工程措施進(jìn)行治理。

3.2 GEO-SLOPE穩(wěn)定性分析

本文崩坡積體穩(wěn)定性分析采用加拿大的商業(yè)軟件GEO-SLOPE的SLOPE/W模塊，采用規(guī)范推薦的極限平衡法，包括Bishop法（簡(jiǎn)化畢肖甫法）、Janbu法（詹布法）和Morgenstern-Price法（摩根斯坦-普賴斯法）分別進(jìn)行計(jì)算，主要考慮崩坡積體天然工況和暴雨工況，其穩(wěn)定性分析結(jié)果見表2。

計(jì)算結(jié)果表明：

1）在天然工況下，B3，B4，B5 崩坡積體穩(wěn)定性系數(shù)介于1.25～1.45之間，且局部穩(wěn)定性系數(shù)＞整體穩(wěn)定系數(shù)，崩坡積體都處于穩(wěn)定狀態(tài)，如圖2（a）所示。

2）在暴雨工況下，B3，B4，B5崩坡積體穩(wěn)定性系數(shù)介于1.05～1.25之間，且局部穩(wěn)定性系數(shù)＞整體穩(wěn)定系數(shù)，崩坡積體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，如圖2（b）所示。

表2 崩坡積體穩(wěn)定性計(jì)算成果

4 結(jié)語

穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，B3，B4，B5崩坡積體在天然工況下都處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲(chǔ)備不足，建議采取工程措施進(jìn)行治理。結(jié)合工程地質(zhì)勘察情況，B3崩坡積體建議采取局部清方+抗滑擋墻+截排水系統(tǒng)；B4崩坡積體建議結(jié)合人工邊坡治理，采用抗滑擋墻+截排水系統(tǒng)；B5崩坡積體建議結(jié)合人工邊坡治理，采用坡面滑體物質(zhì)清理+坡面格構(gòu)錨桿框架+二級(jí)抗滑擋墻支擋+截排水系統(tǒng)。