路塹高邊坡穩(wěn)定性及滑坡治理加固措施探討

■李先德

（東山縣海通建設工程有限公司， 漳州 363400）

在公路工程基礎設施建設過程中存在多種多樣的地質災害問題， 其中高邊坡滑坡現象尤其突出。 本文針對福建省漳州市東山縣蘇峰山聯(lián)絡線高邊坡滑坡的治理，分析滑坡形成原因、提出治理步驟、 滑坡體穩(wěn)定性計算方法和滑坡治理解決措施，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

福建省漳州市東山縣蘇峰山聯(lián)絡線標段K1+276～K1+604 左側高邊坡位于蘇峰山， 原設計K1+276～K1+604 段路塹邊坡左側設計為9 級邊坡，邊坡坡率第3～9 級為1∶1.75， 第1、2 級為1∶0.75、1∶1；防護形式為：第1 級為擋墻，第2、3、4、8 級為拱形骨架防護，第5、6、7 級為預應力錨索框架，第9 級為噴播植草，第三級頂部設26 根直徑2×2.5 m 的抗滑樁。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

邊坡位置為構造剝蝕低山地貌，山體呈約15°～20°自然緩坡，斜坡上地表水豐富，植被較發(fā)育，坡面上隨處可見大大小小的崩積斷層破碎帶硅化石，孤石最大尺寸達2 m， 山體上建有較多的遷移高壓電塔（圖1），塹頂自然山坡較平緩。

圖1 邊坡全貌

2.2 地層巖性

根據施工設計圖紙工程地質資料揭示的地質特征，該段山體斜坡場區(qū)覆蓋層為崩積層的斷層硅化石（Q4col）、坡殘積層（Q4el+dl），基巖為加里東期（γm3）的全風化、強風化花崗巖等。

2.3 地質構造及地震效應

工程地質勘察報告揭示， 該邊坡塹頂外存在一條長度約2 km 的壓扭性斷層（F215），產狀288-298°∠80°， 斷層厚度5～10 m， 巖層受擠壓變形明顯，見小量糜棱巖，斷層下盤巖體破碎，風化強烈；超高密度電法物探結果亦顯示該區(qū)域存在較大的低阻破碎帶，富水。

2.4 水文地質

滑坡體兩側存在地表水系，其中左側水系水量較小，右側水系水量較大，滑坡體上亦存在一套自然水系，水量小，受表層崩坡積層影響，地表水系出現消失，下方5～8 m 出現泉點等現象。 滑坡體上人工改造茶園梯田，造成地表水徑流條件差，地表水大量補給地下水，同時滑坡體上級兩側均存在地表水系，大量補給地下水。

2.5 不良地質現象

從照片和現場踏勘調查發(fā)現，該處高邊坡在右側小區(qū)域（K1+475～+511 段）發(fā)生滑坡（圖2），滑坡寬度40 m、長度90 m、厚度最大17 m。 同時路槽位置水溝發(fā)現一條垂直線路裂縫，通過該裂縫可追蹤至第3 級平臺，可與抗滑樁位置的裂縫重合。

圖2 滑坡側界裂縫

3 變形現狀及其原因分析

3.1 滑坡病害區(qū)域

高邊坡在進行第三級平臺抗滑樁樁坑挖掘過程中出現變形病害， 第6 級平臺下1 m 處出現裂縫，第4、5 級平臺發(fā)生下錯變形，最大下沉20 cm，裂縫寬5～10 cm， 其中抗滑樁18#樁坑在第三級平臺下14 m，20# 樁坑在平臺下8 m，22# 樁坑在平臺下7 m，24# 樁坑在平臺下15 m 處出現不同程度的護壁變形開裂。 路槽標高附近的坡腳水溝出現橫向裂縫，通過該裂縫能夠追蹤至第三級平臺。

高邊坡第5 級邊坡（K1+455～+475 段）出現4 處泉點，出水量較大，其中一處最大流量約1 L/10 s（圖3），第三級平臺小里程段亦有泉點出水，路槽處邊坡普遍出現滲水（圖4）。

圖3 路槽處小構造帶泉點滲水

圖4 路槽處坡腳滲水現象

3.2 滑坡深孔監(jiān)測變形

本次滑坡深部位移監(jiān)測前期布設7 個監(jiān)測孔，共3 個斷面，其中由于滑坡變形破壞1 個，本次利用地質勘查孔恢復并增加5 個監(jiān)測孔，共11 個監(jiān)測孔。 具體監(jiān)測結果如表1 所示。 具體ZK6、ZK10 監(jiān)測孔曲線圖如圖5、6 所示。

圖5 ZK6 監(jiān)測孔A 向變化量及位移量曲線

表1 滑坡體監(jiān)測結果匯總

從邊坡宏觀變形分析， 高邊坡滑坡僅在K1+475～+510 段發(fā)生病害， 相應范圍的監(jiān)測孔均有所反應，ZK6 號監(jiān)測孔在13.5 m 位置存在滑動變形反應，對應坡面變形體現在平臺有斷裂，證明高邊坡整體安全穩(wěn)定存在較大安全隱患。

3.3 滑坡原因分析

根據邊坡變形現狀、 場區(qū)工程地質條件等分析，滑坡發(fā)生的主要原因有：（1）地質構造復雜，邊坡附近為壓扭性斷層，伴隨較多的次生斷層及硅化帶，并切割邊坡坡體，坡面匯水通過構造帶持續(xù)補充邊坡地下水，對坡體穩(wěn)定造成惡化，從而誘發(fā)產生滑坡；（2）本段路塹開挖山坡下部，形成較大的臨空面，尤其抗滑樁樁坑的開挖（跳一挖一）亦對坡體造成較大擾動，觸發(fā)滑坡的發(fā)生，這是滑坡發(fā)生的因素之一；（3）高邊坡風化深度大，石英顆粒含量高的砂土狀強風化花崗巖滲水性能好，長石含量高的砂土狀強風化花崗巖易形成軟弱帶，在構造裂隙水的浸泡下容易發(fā)生滑動變形；（4）斷層產生空隙較大的硅化石破碎帶，降雨能夠較快地滲透積存于坡體中，從而形成較高的靜水壓力并引起坡體的有效應力降低，促使坡體產生滑移。

圖6 ZK10 監(jiān)測孔A 向變化量及位移量曲線

4 穩(wěn)定性分析評價

4.1 滑坡的定性分析

根據現階段滑坡的變形情況、地下水位變化及深孔測斜報告等綜合分析：K1+276～K1+604 段高邊坡整體穩(wěn)定性較差，局部趨于不穩(wěn)定（K1+475～+511段已發(fā)生滑坡）。

4.2 滑坡穩(wěn)定性計算分析

評價邊坡穩(wěn)定性的定量計算主要是在合理確定計算斷面和計算參數的基礎上，通過數值分析計算，定量評價該邊坡的穩(wěn)定現狀及其發(fā)展趨勢[1]。 為了分析計算邊坡滑坡的穩(wěn)定性， 本次選取主斷面（K1+460 斷面）作為計算斷面；同時，以反算參數為主，結合本次工程地質補勘所進行的巖土室內試驗結果，反算各滑動面的主滑動帶力學指標。

滑坡穩(wěn)定性計算方法主要有兩種常用方法，一是采用傳遞系數法，或稱不平衡推力傳遞法；二是采用Bishop、Morgensten&Price 和Janbu 等方法，或稱嚴格的剛體極限平衡方法。 研究表明：雖然采用不平衡推力傳遞法計算結果與采用嚴格的剛體極限平衡方法計算結果在滑坡穩(wěn)定性計算中存在一定的差異；但是，只要是采用滑坡穩(wěn)定度反算確定主滑帶指標，兩種方法滑坡推力計算或滑坡穩(wěn)定性預測結果基本一致[2]。 本次計算采用Geo-Slope 之Slope/W 邊坡工程專業(yè)軟件包進行滑坡穩(wěn)定性計算，并選用Morgensten&Price 法計算。

各斷面滑坡體穩(wěn)定性評估如表2 所示。 Ⅱ-Ⅱ＇斷面現狀情況穩(wěn)定性計算如圖7 所示，按原設計全部開挖后，施加設計工程措施后，穩(wěn)定性計算如圖8所示。

圖8 K1+460 斷面施工后情況及穩(wěn)定性計算

表2 滑坡斷面現狀穩(wěn)定程度評估與穩(wěn)定系數計算結果

圖7 K1+460 斷面現狀情況及穩(wěn)定性計算

4.3 穩(wěn)定性發(fā)展趨勢分析

根據目前邊坡的變形現狀，綜合認為，該滑坡變形較嚴重，目前處于極限平衡狀態(tài)，目前該地區(qū)旱季降雨量少，而滑動變形與降雨量的大小密切相關，即雨量大，變形大，隨著雨季持久強降雨的到來必會使滑坡體進一步變形，有可能進一步向山頂方向牽引，對塹頂剛剛遷移的高壓鐵塔等構造物構成重大安全隱患。

4.4 滑坡推力計算

以上述邊坡穩(wěn)定性分析和滑帶指標反算等計算成果為基礎， 結合滑坡整治工程的各種加強措施，可以模擬計算滑坡治理工程效果，穩(wěn)定性計算如圖9 所示。 根據相關規(guī)范要求，穩(wěn)定性安全系數取1.20，計算滑坡推力[3]。 滑坡推力值（錨固力）建議如下：安全穩(wěn)定儲備系數為1.202；滑坡推力上部為900 kN、中部為900 kN、抗滑樁為1150 kN、坡腳為450 kN。

圖9 K1+460 斷面刷方卸載后情況及穩(wěn)定性計算

5 滑坡治理工程方案設計

滑坡治理工程方案設計如下：（1）在第5 級平臺開始刷方，形成寬度12 m 的平臺，第6 級邊坡1∶1，第7 級邊坡1∶1，第8、9 級邊坡1∶1.25。 通過刷方卸載，降低高邊坡下滑力。 （2）將原設計27 m 長抗滑樁增至35 m， 樁頭布設4 孔錨索， 錨索設計荷載600 kN，錨索長度50 m，錨固段14 m，采用6 束鋼絞線組成的拉壓復合型錨索。 （3）坡腳設置擋墻進行固腳，高度8 m，頂寬1 m，底寬3 m。 （4）各級平臺采用C20 砼封閉，并設置平臺水溝，引排地表水；在第1、5 級邊坡邊坡坡腳設置仰斜排水孔， 孔深20 m，引排地下水。 （5）對已滑動開裂區(qū)域采用砂漿進行封閉處理，對破壞的平臺進行重新澆筑。

6 高邊坡施工注意事項

總結本項目高邊坡施工工序及滑坡產生原因，提出以下施工注意事項：（1）因為豐富的地下水會大大加強邊坡變形及滑坡病害，為保證施工過程中邊坡穩(wěn)定和結構安全，原則上高邊坡施工應避開雨季，免受降雨影響。 （2）對于實施錨固工程的路塹邊坡防護， 原則要求邊坡開挖一級防護加固一級，按照自上而下的順序逐級開挖與防護加固施工，嚴禁一次性開挖到位后，再逐級施工邊坡防護。

7 結語

該段路基邊坡治理后，經過多年的觀測，未發(fā)現變形，可以說明滑坡段已基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。 由此可見，遇到高邊坡出現滑坡并不可怕，只要辨明滑坡形成原因，輔以邊坡變形監(jiān)測、地質補堪等手段，計算出主滑動面；再采取卸載、加強錨索框架、增強抗滑樁、 暢通坡體排水等多種可靠的加固措施，有效抑制高邊坡及滑坡段后期的變形活動與發(fā)展趨勢，完全可以使巖土體結構穩(wěn)定下來，保障交通行車和國家財產安全。