云南某高速公路多級滑坡調(diào)查及處治方案

李志軒，王 磊，張 偉

（山東省交通規(guī)劃設計院集團有限公司，山東 濟南 250031）

引言

我國地質(zhì)災害多發(fā)，云南地區(qū)地勢高陡險峻，地質(zhì)構(gòu)造作用強烈，降雨、工程擾動后滑坡、崩塌等地質(zhì)災害異常發(fā)育[1]，嚴重威脅人民生命財產(chǎn)及工程結(jié)構(gòu)的安全，因此，針對工程開挖后突發(fā)性地質(zhì)災害處置的工作也越來越重要。

1 工程概況

1.1 工程概況

擬建大橋橋墩位于邊坡坡腳，因修建橋墩施工平臺和施工便道開挖坡腳，在降雨后，導致橋墩臨時邊坡后緣多處發(fā)生嚴重變形，已影響邊坡前緣的6#橋墩和后緣的5#橋墩，造成橋墩無安全施工條件。

進入雨季后，邊坡后緣和坡面變形逐步加劇，截至2019 年12 月邊坡后緣滑塌錯臺高度達1.5 m，邊坡坡面隆起明顯。根據(jù)邊坡地表變形裂縫，邊坡滑塌變形區(qū)為人工刷方邊坡區(qū)域?；鷧^(qū)后緣位于人工邊坡頂部，最高點高程為677.3 m；前緣剪出口位于便道右側(cè)基巖頂面，高程為659.9～660.7 m，相對高差17 m。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，5#至6#橋墩區(qū)之間見兩處滑塌變形，其中變形區(qū)1 范圍沿滑塌方向長約10 m，橫向長約20～30 m，滑塌區(qū)堆積體厚度約3～5 m。變形區(qū)后緣見拉張裂縫，裂縫呈東西向延展，延伸長度約20 m，裂縫寬度10～30 cm，裂縫可見深度30～60 cm。變形區(qū)2范圍沿滑塌方向長約25～30 m，橫向長約30～40 m，滑塌區(qū)堆積體厚度約5～10 m。變形區(qū)后緣見拉張裂縫，裂縫呈南西-北東向延展，延伸長度約26 m，裂縫寬度10～30 cm，裂縫可見深度8～26 cm。變形區(qū)3 范圍沿滑塌方向長約50 m，橫向長約95 m，滑塌區(qū)堆積體厚度約10～13 m。變形區(qū)后緣見拉張裂縫，裂縫呈南西-北東向延展，延伸長度約80 m，裂縫寬度1～4 cm，裂縫可見深度4～10 cm。

目前該邊坡上的裂縫仍在繼續(xù)發(fā)展，如果開挖防護不及時或者開挖擾動后補償不足，在強降雨、施工擾動等內(nèi)外力作用下，會引起滑帶向更深更遠處發(fā)展，滑體規(guī)模會進一步增大，嚴重危險橋墩安全。

1.2 地形地貌

場區(qū)屬構(gòu)造侵蝕深切峽谷地貌，地形起伏較大，沖溝發(fā)育，場區(qū)前后緣均有施工便道到達，交通條件一般。場區(qū)微地貌為單向斜坡地貌，山體自然坡度20°～40°，地面高程645～711 m，最大相對高差66 m，植被多為砂仁、柑橘等經(jīng)濟農(nóng)作物。

1.3 地層巖性及巖土體特征

邊坡區(qū)覆蓋層主要為第四系全新統(tǒng)崩坡積（Q4col+dl）碎石土、塊石土、角礫、含碎石粉質(zhì)黏土，下伏基巖為奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）砂巖、泥質(zhì)砂巖。

1.4 地層構(gòu)造及地震

根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果，下伏基巖主要為奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）砂巖、泥質(zhì)砂巖。次級斷層從盧家塆大橋橋位區(qū)K57+520 附近通過，從邊坡BZK-1 和BZK-2 鉆孔之間通過，整個邊坡區(qū)域巖體產(chǎn)狀變化較大，巖體較破碎，斷層屬非活動斷層，區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定。

測得巖層產(chǎn)狀180°∠23°，主要2 組節(jié)理裂隙。（1）裂隙①：170°∠83°，延伸長3～8 m，裂隙寬0.2～0.4 cm，間距1～2 m，結(jié)合程度一般，少許泥質(zhì)充填，屬硬性結(jié)構(gòu)面。（2）裂隙②：258°∠80°，延伸長3～8 m，裂隙寬0.1～0.3 cm，間距0.4～1.5 m，少許泥質(zhì)充填，結(jié)合程度一般，屬硬性結(jié)構(gòu)面。

根據(jù)巖層產(chǎn)狀、裂隙產(chǎn)狀和邊坡坡向的空間組合關(guān)系[2]，經(jīng)赤平投影分析見圖1、圖2。

圖1 北側(cè)邊坡結(jié)構(gòu)面赤平投影分析

圖2 東側(cè)邊坡結(jié)構(gòu)面赤平投影分析

由圖2、圖3 可知：（1）北側(cè)邊坡。巖層層面與邊坡傾向相同，為順向坡，邊坡易沿層面滑塌；裂隙1 與邊坡傾向相同，裂隙傾角較陡，邊坡開挖易沿裂隙1 崩塌掉塊，裂隙2 與邊坡大角度相交，對邊坡穩(wěn)定性影響較小。（2）南側(cè)邊坡。巖層層面和裂隙1 與邊坡傾向相反，為反向坡，巖層層面對邊坡穩(wěn)定性影響較??；裂隙2 與邊坡大角度相交，對邊坡穩(wěn)定性影響較小。（3）東側(cè)邊坡。巖層層面和裂隙1 與邊坡傾向大角度相交，層面對邊坡影響較?。涣严? 與邊坡小角度相交，裂隙傾角較陡，邊坡開挖易沿裂隙2 崩塌掉塊。（4）西側(cè)邊坡。巖層層面和裂隙1 與邊坡傾向大角度相交，對邊坡影響較小；裂隙2 與邊坡傾向相反，對邊坡影響較小。

1.5 降雨及地下水條件

根據(jù)區(qū)內(nèi)地層巖性組合及地下水賦存條件，邊坡區(qū)地下水類型可分為第四系松散巖類孔隙潛水、基巖裂隙水兩大類兩大類。（1）第四系松散巖類孔隙水。主要分布于區(qū)內(nèi)的碎石土、塊石土內(nèi)，松散巖類多具較大孔隙，接受大氣降水及地表徑流補給，多形成孔隙潛水，富水性較弱，水量不穩(wěn)定，受大氣降雨影響較大，主要向斜坡低處排泄。（2）基巖裂隙水?；鶐r裂隙水賦存于層狀巖類風化裂隙和構(gòu)造裂隙中，主要接受大氣降水補給。本區(qū)基巖裂隙多被沖溝切割，裂隙水易排泄富水性差。因此，工程區(qū)裂隙水普遍較貧乏。

邊坡變形區(qū)主要為柑橘林，當?shù)剞r(nóng)民主要采取水管澆水方式給柑橘灌溉，水通過巖土體裂隙下滲，導致土體飽和，邊坡變形滑動面抗剪強度降低，從而影響邊坡穩(wěn)定性[3]。

2 滑坡影響因素及形成機理分析

2.1 影響因素

（1）降雨的作用。雨水和灌溉用水下滲，地下水（松散巖類孔隙水）量增加，使滑體飽和重度加大、加速滑面的形成并降低滑帶土抗剪強度，致使下滑力增大，抗滑力減小，產(chǎn)生變形滑移，滑坡的變形拉裂在雨后增大變寬，說明降雨是滑坡變形發(fā)展加劇的主要因素。（2）人類活動。高速公路修建施工便道及盧家塆大橋6#橋墩臺整平開挖過程中北側(cè)切坡，改變了原斜坡的應力條件及水文地質(zhì)條件；人類活動對滑坡起誘發(fā)作用。

2.2 形成機制

通過已有資料及現(xiàn)場調(diào)查分析，滑坡的形成，究其原因，是由其獨特的內(nèi)在因素即地形地貌、地層巖性組合、水文地質(zhì)條件和外部因素即人類活動、氣象水文共同作用的結(jié)果。（1）滑坡區(qū)處于單向斜坡地形，巖性組合為碎石土、碎塊石土夾含碎石粉質(zhì)黏土，粉質(zhì)黏土屬相對隔水層，大氣降水在碎塊石土與含碎石粉質(zhì)黏土界面和基巖面處徑流匯集，具備軟化滑帶土的基本條件，使滑坡體具有向下滑移的可能性。（2）盧家塆大橋6#橋墩臺內(nèi)側(cè)開挖臨空，為滑坡的產(chǎn)生提供了必要條件。

3 應急處置措施

（1）對滑坡周界裂縫及滑坡體上的裂縫超挖后采用黏性土回填夯實處理以減少地表水下滲，裂縫回填后采用人工或機械靜壓，為便于辨識裂縫，建議用彩條布標示。（2）進行補充勘察，利用地質(zhì)補勘鉆孔及時埋設深孔測斜管，并加強該路段高邊坡變形監(jiān)測工作，為后續(xù)邊坡處治方案提供支撐依據(jù)[4-5]。（3）做好臨時防排水措施，避免因排水不暢引起二次變更，若施工時地下水豐富，應采取必要措施降水。

4 處治方案探討

4.1 工程處治范圍

首先應正確判識滑坡的性質(zhì)、范圍、成因及穩(wěn)定性?；绿幹梅秶鷳缍üこ涕_挖引起的滑坡和地震引起的滑坡界線，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、鉆探及坡體后房屋裂縫調(diào)查情況，推斷滑坡范圍較大，全范圍治理費用較高。主要對5#、6#橋墩影響范圍內(nèi)滑坡進行處理。

4.2 滑坡剩余下滑力計算

4.2.1 主滑斷面的確定

基于該滑坡的坡體結(jié)構(gòu)條件與滑坡活動特征，結(jié)合其變形活動歷史與現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，該主斷面的滑動面具有多層和多級的特點。分析計算滑動面可以分為現(xiàn)有淺層滑動面、中層滑動面和深層潛在發(fā)展滑動面，由此可以組成三個可能的分析計算滑動面，見圖3。

圖3 推測滑坡滑動面

4.2.2 巖土參數(shù)反算

根據(jù)滑坡變形情況，依據(jù)規(guī)范和工程經(jīng)驗取滑坡穩(wěn)定系數(shù)Fs=1.050，采用反算出滑帶土的參數(shù)。計算方法采用Geo-Studio 軟件中的Slope/W 模塊[6]，飽和狀態(tài)下的剩余下滑力為F=1 220 kN/m。滑帶土物理力學參數(shù)見表1，滑坡剩余下滑力計算模型見圖4、圖5。

表1 滑帶土物理力學參數(shù)

圖4 滑坡穩(wěn)定系數(shù)計算模型

圖5 滑坡剩余下滑力計算模型

4.3 處治方案確定

（1）在垂直主滑方向沿施工便道內(nèi)側(cè)增設單排抗滑樁，為施工抗滑樁，將一級邊坡平臺加寬至4 m，尺寸為2.5 m×3.5 m，樁間距6.0 m，樁頭增設3 根6束的預應力錨索。（2）變形區(qū)1 坡面存在巖性較好的天然孤石，對孤石進行錨索加固，使其成為天然擋墻。無孤石范圍內(nèi)設置護面墻。（3）設置截水溝、碎石盲溝，為加快疏干坡體內(nèi)水分，提高坡體強度，在邊坡內(nèi)設置排水斜孔。工程處治方案典型斷面見圖6。

圖6 工程處治方案斷面/m

5 結(jié)語

（1）該滑坡為典型的順層、巖土分界面滑動、潛在斷層面滑動、多層、多級等復合型滑坡，場區(qū)降雨量豐富，地下水發(fā)育，地形上受深切溝和工程開挖形成的高陡臨空面影響，眾多不利條件導致滑坡滑移。（2）滑坡變形范圍較大，滑坡全范圍處治造價高。通過分析對橋墩影響范圍滑坡進行處治，既保證坡腳橋墩安全，又合理控制造價。（3）滑坡變形區(qū)1 坡面存在天然孤石，孤石巖性較好，對其進行錨固，成為天然擋墻，提高滑坡穩(wěn)定性。