某高速公路滑坡應(yīng)急搶險(xiǎn)處治方案研究

（四川高速公路建設(shè)開發(fā)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610041）

1 工程概況

該工點(diǎn)K122+241～K122+390 段位于沐川縣沐溪鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)村境內(nèi)，為構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，斜坡坡度為15～25°，坡面順直，山脊和小沖溝交錯(cuò)分布，斜坡植被繁茂，多為竹林分布，施工圖鉆孔揭露表部殘坡積粉質(zhì)粘土厚1.0～2.5m。

本段原本的施工圖設(shè)計(jì)路線為沿斜坡的中部通過，路基形式以路塹邊坡為主，邊坡最大高度達(dá)到41.6m，原本設(shè)計(jì)防護(hù)范圍為K122+283～K122+373段，采用放緩邊坡+擋土墻+框架錨桿+框架鋼花管+抗滑樁+鋼管樁+C20 砼實(shí)體護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)。

2 滑坡成因

2.1 邊坡變形特征

K122+241～K122+390 段邊坡距離該地縣城較近，降雨量較大。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，邊坡已出現(xiàn)失穩(wěn)滑動(dòng)變形如圖1所示，總方量約9 萬m3。結(jié)合地質(zhì)調(diào)繪與實(shí)際工程分析，滑坡變形可分為三個(gè)區(qū)域，滑坡前緣、滑坡中部、滑坡后緣，現(xiàn)分述如下[1]：

2.1.1 滑坡后緣變形特征

后緣坡表植被繁茂，表部為粉質(zhì)粘土堆積，覆蓋層較薄，后緣共發(fā)現(xiàn)兩條裂縫，呈“圈椅狀”弧形展布，裂縫1 的總體長度為44m，距離邊坡開口線位置大概約為17m，平均寬度達(dá)到了0.6m，有0.5m 的可見深度，但是此條裂縫形成了約1.5m 高的錯(cuò)臺(tái)[2]縫。裂 2 總體長度為26m，距離邊坡開口線位置大概約為15m，平均寬度達(dá)到了0.2m，有0.3m 可見深度。在后緣大樁號端穩(wěn)定邊坡位置，調(diào)查發(fā)現(xiàn)粉砂質(zhì)泥巖表部呈現(xiàn)網(wǎng)格狀風(fēng)化卸荷裂隙面，測得緩傾卸荷裂隙面產(chǎn)狀55°∠8～10°，泥巖遇到水以后會(huì)軟化，脫水以后會(huì)崩解呈現(xiàn)為鱗片的狀態(tài)或者是碎屑的樣子[3]。

2.1.2 滑坡中部變形特征

對于滑坡中部的表面部分，為粉質(zhì)粘土，滑坡的下端分為未完全分解的砂泥巖，變形影響深度10～17m?？蚣芰赫w完整性較好，錨桿、鋼花管未見拔出現(xiàn)象，但梁體可見微裂紋出現(xiàn)，抗滑樁樁頂系梁出現(xiàn)向外微傾跡象。

工程的邊坡開挖坡口截水溝已經(jīng)斷裂，對于地表水的攔截作用以及喪失[4]?？蚣芰赫w完整性較好，錯(cuò)桿、鋼花管未見拔出現(xiàn)象，但梁體可見微裂紋出現(xiàn)?？够瑯稑俄斚盗撼霈F(xiàn)向外微傾跡象，護(hù)面墻中部受擠壓產(chǎn)生橫向剪切裂縫，寬約3～5m。

2.1.3 滑坡前緣變形特征

坡腳路塹擋墻墻身總體完整性較好，墻頂見微裂紋，墻頂主要沿伸縮縫出現(xiàn)約2～5cm 的錯(cuò)開現(xiàn)象。坡腳排水溝受擠壓產(chǎn)生變形，橫梁斷裂。

2.2 滑坡成因

通過根據(jù)現(xiàn)場詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)繪資料并結(jié)合在詳細(xì)勘查階段的勘察成果資料可以得出，導(dǎo)致本段邊坡失穩(wěn)變形原因主要受復(fù)雜地形地質(zhì)條件、持續(xù)多期多次強(qiáng)降雨誘發(fā)和人類工程活動(dòng)影響三方面因素制約，現(xiàn)說明如下：

2.2.1 復(fù)雜的地形地質(zhì)因素

場區(qū)受五指山背斜影響，本段為單斜地貌，斜坡地形順直，坡度15～25°，上部土體受持續(xù)降雨影響，有利于地表水沿前期開挖造成的裂隙下滲進(jìn)入坡體內(nèi)部并持續(xù)降低巖體順層結(jié)構(gòu)面及緩傾坡外結(jié)構(gòu)而抗剪強(qiáng)度[5]。工程邊坡開挖在順層結(jié)構(gòu)面和緩傾坡外裂隙組合控制下，易于發(fā)生潛在軟弱結(jié)構(gòu)面失穩(wěn)變形。

2.2.2 豐富的降水因素：

項(xiàng)目區(qū)位于四川盆地西南，降水十分豐富，汛期降水十分頻繁且降雨周期較長。長期地表水下滲入松散層內(nèi)，易于在松收層內(nèi)和卸荷裂隙內(nèi)賦存。除此之外，該地區(qū)的森林植被覆蓋比例比較高，常年植被繁茂，繁茂的植被有利于淺表地下水賦存，使得斜坡淺表土體常年呈濕狀，工程邊坡開挖淺表易于發(fā)生溜滑等潛在地質(zhì)病害。

2.2.3 人類工程活動(dòng)影響

由于泥巖本身的特殊性特征，工程邊坡開挖后，粉砂質(zhì)泥巖及細(xì)砂巖易于風(fēng)化卸荷，加上現(xiàn)表水流向開挖坡面，擋墻面坡泄水孔未出水，引起墻后積水，形成賦水區(qū)城，擋墻基礎(chǔ)軟質(zhì)巖泥化軟化，有利于坡腳應(yīng)力集中釋放，引起坡腳壓潰變形，此因素為外在次要因素。

總的來說，復(fù)雜的地形地質(zhì)條件、豐富的降水條件和人類工程活動(dòng)共同作用下，最終使坡體產(chǎn)生滑坡變形[6]。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，目前滑坡體前緣未見鼓脹現(xiàn)象，后緣和中部構(gòu)筑物出現(xiàn)剪切裂縫，擋墻墻身前傾、邊溝橫梁受擠壓錯(cuò)斷等變形跡象表明，目前邊坡整體處于蠕動(dòng)變形階段，且變形有向深部發(fā)展趨勢，可能形成潛在深部滑移面，若不及時(shí)處治，后續(xù)一旦變形量能累積到一定程度，深層滑面一旦貫通，將發(fā)生整體式失穩(wěn)變形，對路基邊坡及鐵塔長期安全運(yùn)營產(chǎn)生不利影響，因此，需立即啟動(dòng)處治設(shè)計(jì)。

3.滑坡滑面確定及參數(shù)選取

3.1 滑坡滑面確定

滑而確定主要從地表地質(zhì)調(diào)繪變形特征、邊坡開挖坡面形態(tài)和鉆孔揭露巖土體特征綜合判定。根據(jù)對滑坡體的變形特征分析和評價(jià)，滑坡體后緣拉裂面以后緣拉裂縫與陡傾坡外層面組成，滑移面由緩傾坡外優(yōu)勢裂隙面構(gòu)成，滑坡前緣剪出口位于坡腳邊溝附近[7]。如圖2所示。

圖2 典型滑坡剖面潛在滑面剖而圖

3.2 參數(shù)選取

結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)繪和現(xiàn)場詢問了解，滑坡體產(chǎn)生于降雨期間，滑坡失穩(wěn)變形由近期持續(xù)降雨誘發(fā)，但坡體前緣未發(fā)生明顯鼓脹現(xiàn)象，整體處于蠕滑階段。具體參數(shù)選擇見表1所示。

表1 典型斷面計(jì)算參數(shù)表

選取典型斷面進(jìn)行計(jì)算，反演參數(shù)按暴雨情況下穩(wěn)定性系數(shù)0.99 進(jìn)行反算，結(jié)合地勘和工程經(jīng)驗(yàn)綜合取值，暴雨工況下C 取10Kpa，取26.965°，r 取22.50KN/m2，天然工況下C 取10Kpa，取30°，r 取22.0KN/m2。

3.3 計(jì)算分析

結(jié)合上述分析滑面和參數(shù)取值，選取典型斷面K122+328 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算采用傳遞系數(shù)法。各典型斷面最大剩余下滑力見計(jì)算表2。

圖3 K122+328 典型斷面滑坡計(jì)算模型

表2 典型斷面樁后最大剩余下滑力計(jì)算表

根據(jù)所得出的計(jì)算結(jié)果可以看到，典型斷面在暴雨工況下所產(chǎn)生的滑坡體前緣最大剩余下滑力最大，到達(dá)了1172.101KN/m。

綜合上述評價(jià)和計(jì)算分析成果，受坡體變形形態(tài)、巖土體結(jié)構(gòu)特征和豐富降水影響，在滑坡體未進(jìn)行加固處治情況下，滑坡前緣存在一定的最大剩余下滑力，在汛期持續(xù)降雨誘發(fā)下，滑坡體存在加速變形風(fēng)險(xiǎn)，且下部緩傾結(jié)構(gòu)面貫通，邊坡將發(fā)生整體滑移變形，對下方車輛安全通行和橋梁安全運(yùn)營構(gòu)成較大的安全隱患，為確保邊坡穩(wěn)定和鐵塔安全運(yùn)營，需要對滑坡體及時(shí)進(jìn)行支擋防護(hù)處治[8]。

4 設(shè)計(jì)方案

結(jié)合上述定性分析和定量分析評價(jià)，以及現(xiàn)階段本段通車周期需求情況，邊坡處治分兩步實(shí)施，第一步為臨時(shí)的應(yīng)急搶險(xiǎn)處治方案，采用反向壓力的坡腳處理，即在第一級平臺(tái)的位置設(shè)置高10m，頂寬6m 的反壓平臺(tái)，平臺(tái)兼作后續(xù)永久性處治作業(yè)平臺(tái)，反壓體坡比1：1.50，對坡面拉裂縫及時(shí)粘土封閉人工夯實(shí)，啟動(dòng)對邊坡變形監(jiān)測，反壓樁號K122+250～K122+390 段，總方量約10570m2，土方數(shù)量以實(shí)際收方量為準(zhǔn)。圖4為坡腳反壓臨時(shí)，應(yīng)急搶險(xiǎn)保通處治滑坡方案斷面圖。

圖4 坡腳反壓臨時(shí)，應(yīng)急搶險(xiǎn)保通處治滑坡方案斷面圖

第二步為永久處治方案，采用抗滑樁+樁頂連系梁+系梁錯(cuò)索+坡面墊墩錯(cuò)索+截排水系統(tǒng)綜合處治滑坡?，F(xiàn)分述如下：

4.1 抗滑樁+樁頂連系梁+系梁錨索方案

于K122+285～K122+370 段2 級邊坡坡腳設(shè)置抗滑樁。本段共設(shè)置18根抗滑樁，均采用直徑為2.5m 的圓形抗滑樁，樁中心距5m，樁中心位于2級邊坡坡腳外1.75m 處，樁中心坐標(biāo)詳見平面布置圖，如果兩者出現(xiàn)沖突，以2 級邊坡坡腳外1.75m 為準(zhǔn)，樁頂標(biāo)高為450.67m，樁底標(biāo)高為430.67m，樁身采用機(jī)械鉆進(jìn)，并以C30 混凝土澆筑，樁項(xiàng)采用C30 砼連系梁連接，相鄰兩根樁中心樁頂以下1m 位置設(shè)置4 束預(yù)應(yīng)力錨索錨固[8]，錨索長24m，連系梁錨索位置預(yù)埋φ146PVC 注漿管。

4.2 坡面墊墩錨索方案

于3 級平臺(tái)K122+320～K122+355 段設(shè)置2～4 排墊墩錨索進(jìn)行預(yù)加固，錨索位于框架梁中心位置，間距4mX3m，采用4 束預(yù)應(yīng)力錨索，長26m，墊墩采用1.3X1.3X0.5mC30 砼墊墩，共32 根，具體布置見立面圖5所示。

4.3 截排水系統(tǒng)方案

于3 級平臺(tái)K122+320～K122+355 段設(shè)置2～4 排墊墩錨索進(jìn)行預(yù)加固，錨索位于框架梁中心位置，間距4mX3m，采用4 束預(yù)應(yīng)力錨索，長26m，墊墩采用1.3X1.3X0.5mC30 砼墊墩，共32 根，具體布置見立面圖5所示。

圖5 抗滑樁+樁頂連系梁+系梁錨索+坡面墊墩錨索+截排水系統(tǒng)綜合處治滑坡方案立面圖

4.4 截排水系統(tǒng)方案

截排水系統(tǒng)包括塹頂截水溝修復(fù)，邊坡平臺(tái)截水溝及坡腳仰斜式泄水孔，邊坡平臺(tái)截水溝尺寸及數(shù)量詳見本項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)文件《路基、路而排水工程設(shè)計(jì)圖》（S3-S6）等相關(guān)文件，塹頂截水溝布置位置、尺寸詳見平面布置圖及尺寸大樣圖。仰斜式泄水孔設(shè)置于距離坡腳以上0.5m 高度位置，傾角10°，單根長20m，水平問距為10m，泄水孔采用高密度聚乙烯（HDPE）雙壁打孔波紋管[10]，管徑100，鉆孔直徑10m，周圍采用雙層滲水土工布包裹。排水管內(nèi)1～2m 不打孔，波紋管截水段內(nèi)打孔。后緣裂縫采用C20 小石子砼進(jìn)行封閉。

5 結(jié)論

5.1 對邊坡滑坡前緣、滑坡中部、滑坡后緣的變形特征分別進(jìn)行了描述，并總結(jié)分析出了產(chǎn)生滑坡的主要原因有：復(fù)雜地形地質(zhì)條件、持續(xù)多期多次強(qiáng)降雨誘發(fā)以及人類工程活動(dòng)影響這三方面的影響。

5.2 通過對典型邊坡段面進(jìn)行計(jì)算分析，得出典型斷面在暴雨工況下所產(chǎn)生的滑坡體前緣最大剩余下滑力最大，到達(dá)了1172.101KN/m。在天然工況下滑坡體前緣最大剩余下滑力為898.669KN/m。在地震工況下滑坡體前緣最大剩余下滑力為646.056KN/m。

5.3 綜合考慮選擇使用抗滑樁+樁頂連系梁+系梁錨索+坡面墊墩錨索+截排水系統(tǒng)綜合處治滑坡方案，并取得了良好的實(shí)際效果。