高速公路路基滑坡研究分析

席宏平

（甘肅路橋公路投資有限公司甘肅，甘肅 蘭州 730030）

公路和鐵路共同構(gòu)成了四通八達(dá)的交通運(yùn)輸網(wǎng)，同時(shí)也成為了我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的生命線。而高速公路作為其中重要的組成部分，也起著舉足輕重的作用。因此，姚子元在路基滑坡的基礎(chǔ)上，通過各種監(jiān)測方法，對(duì)路基滑坡的原因進(jìn)行了分析；劉承勇以某高速公路為研究對(duì)象，分析路基滑坡的機(jī)理及穩(wěn)定性并提出了合理的防治措施；張暮晨等采用滑坡地表位移監(jiān)測技術(shù)對(duì)路基滑坡進(jìn)行了監(jiān)測，采取合理的防治措施；趙普以某水庫上壩路段路基滑坡為研究對(duì)象，采用了“削方減載+排水+抗滑樁”綜合治理方案，取得了良好的效果；黃厚罡以成都某高速公路路基滑坡為研究對(duì)象，對(duì)滑坡的形成機(jī)制及穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防治措施。

分析路基滑坡原因、路基滑坡形成的機(jī)理及穩(wěn)定性，確定合理的方案和相應(yīng)的防治措施，保證高速公路修建過程和運(yùn)營過程的安全都有著至關(guān)的重要性。

1 路基發(fā)生經(jīng)過

某山區(qū)高速公路地處隴西黃土高原和青藏高原的過渡地帶，于某山體坡腳處設(shè)置單喇叭互通，互通環(huán)形匝道設(shè)計(jì)為三級(jí)路塹緩邊坡，滑坡時(shí)施工開挖約7 m。

2020年8月28 日凌晨，位于路線右側(cè)的山體發(fā)生現(xiàn)狀滑坡，平面形態(tài)呈不規(guī)則長舌狀，前緣至后緣縱向長度約580 m，橫向?qū)挾燃s110 m。滑坡后緣位于坡頂硬化村道旁，前緣為沖溝，滑坡周界明顯，兩側(cè)壁擦痕清晰，滑坡中后部變形十分嚴(yán)重，地表局部前移8 m，下錯(cuò)2.5 m，并形成密集的橫向裂縫，滑坡前部位移不甚明顯，可見多道發(fā)散狀地表裂縫。如下圖1所示，為滑坡與路線位置關(guān)系。

圖1 滑坡與路線位置關(guān)系圖

2 滑坡勘察及監(jiān)測

現(xiàn)狀滑坡平面呈長舌狀，滑動(dòng)方向330°?；聟^(qū)面積6.1×104 m2，滑體平均厚度約10.5 m，滑坡體積64.1×104 m3?；裸@孔揭示滑面埋深介于12.0~16.9 m之間，深孔位移監(jiān)測顯示滑面清晰、鉆孔揭示擦痕明顯，揉搓現(xiàn)象明顯，擠壓現(xiàn)象明顯，滑面光滑，有滑膩感，滑帶土均以可塑粉質(zhì)黏土層為主。結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，滑坡整體仍存在較小變形，但變形速率減緩，有逐漸趨于穩(wěn)定的趨勢。

3 滑坡原因及影響分析

滑坡區(qū)前緣為深切沖溝，具有臨空面，為滑坡發(fā)生提供了先天條件；上部主要為第四系粉質(zhì)黏土覆蓋層，下部為不透水泥巖，含水量增大時(shí)，覆蓋層易形成滑動(dòng)地層；項(xiàng)目區(qū)年均降水量639.1 mm，雨季降水量占全年降水量的59%，從收集的氣象資料來看，僅2020年8月項(xiàng)目區(qū)降雨量已達(dá)301.2 mm，約為往年整個(gè)雨季降水量的80%，持續(xù)降雨后坡體自重增加，同時(shí)降低土體強(qiáng)度指標(biāo)，極易導(dǎo)致坡體變形形成滑坡；另外項(xiàng)目路塹邊坡少量開挖亦對(duì)坡體穩(wěn)定造成不利影響。

綜上，在不利地形、地質(zhì)條件下，極端強(qiáng)降雨是誘發(fā)滑坡災(zāi)害的主因，人工開挖是次要因素。從變形特征來看，本次滑坡是從后部土體推動(dòng)擠壓形成的推移式滑坡。

路基滑坡造成的影響如下，在建造路基期間，由于損害了路基周邊的山體或者是其他植被，此時(shí)就不可避免地會(huì)降低坡體的穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)引發(fā)一系列諸如滑坡、坍塌等問題。在進(jìn)行道路作業(yè)期間，考慮到路基建設(shè)工作常常會(huì)導(dǎo)致原本土壤產(chǎn)生類似于土質(zhì)疏松以及縫隙問題。植被的實(shí)際覆蓋率在逐漸下降，那么就會(huì)導(dǎo)致流水侵蝕能力增強(qiáng)，倘若產(chǎn)生強(qiáng)降雨的氣候，就會(huì)引發(fā)山體轉(zhuǎn)移，由此發(fā)生一系列的滑坡問題。一旦產(chǎn)生上述狀況，這不但會(huì)影響路面穩(wěn)定，同時(shí)還會(huì)影響到道路的安全運(yùn)行情況，產(chǎn)生一系列的經(jīng)濟(jì)損耗。所以，在后續(xù)的施工作業(yè)中，要盡最大程度地避免滑坡問題出現(xiàn)。

4 路基滑坡穩(wěn)定性分析

穩(wěn)定性分析計(jì)算中所采用的巖土物理力學(xué)參數(shù)合理與否，是評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定性、計(jì)算滑體剩余下滑力的關(guān)鍵所在，其中滑帶土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)C、φ的取值至關(guān)重要，需要計(jì)算參數(shù)，選擇試驗(yàn)值、反算值進(jìn)行綜合確定。

由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)受取樣擾動(dòng)及試驗(yàn)人為因素影響大，用于評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定與實(shí)際結(jié)果存在偏差，故設(shè)計(jì)過程中將其作為參考，主要采用反算法確定滑帶土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。鑒于滑坡現(xiàn)狀仍處于整體蠕動(dòng)狀態(tài)，反演過程中穩(wěn)定性系數(shù)取值如下：暴雨工況下滑坡穩(wěn)定系數(shù)取1.00，正常工況下取1.05。下滑力計(jì)算時(shí)安全系數(shù)取值為：正常工況1.3；非正常工況I（暴雨）1.2；非正常工況II（地震）1.1。

沿滑坡中部選主滑向?yàn)橛?jì)算剖面，根據(jù)實(shí)測地面線，滑坡勘察、深孔位移監(jiān)測確定的滑面等數(shù)據(jù)，對(duì)計(jì)算剖面進(jìn)行條分，并運(yùn)用傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡體穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

5 路基滑坡的整治措施分析

（1）安置抗滑樁。為了縮減滑坡的實(shí)際體積，相關(guān)人員要優(yōu)先對(duì)滑坡上中下部三個(gè)斷面的荷載予以拆卸卸載，接著在推力相對(duì)較小、滑體相對(duì)較薄的方位安置抗滑樁。綜合該項(xiàng)目的實(shí)際條件，路基邊坡位置于蠕滑的狀態(tài)下，在缺少加載外力的情況下，邊坡處在平穩(wěn)態(tài)勢，其穩(wěn)定系數(shù)大概是0.98，滑坡體飽水重度值即19.2 kN/m3。滑坡體天然重度即18.6 kN/m3，通過估算多余下滑力，以地震狀態(tài)下樁前剩余下滑中進(jìn)一步設(shè)計(jì)抗滑樁。值得注意的是，為了有效地提升路基穩(wěn)定性，避免坡體出現(xiàn)側(cè)滑，需要相關(guān)人員在路基右方安置一定的抗滑設(shè)施，同時(shí)設(shè)施要與路基中心線保持平行。而安置抗滑樁，則采取人工挖孔樁的手段開始作業(yè)，并且也需要安置一系列的混凝土護(hù)壁以提升路基穩(wěn)定性。

（2）合理修筑擋土墻。通常來說，整體路基滑坡所構(gòu)成的滑坡規(guī)模較大，所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生滑坡大面積移動(dòng)的不良問題，使得路基方位產(chǎn)生嚴(yán)重的斷壁。在移動(dòng)期間，還會(huì)產(chǎn)生一處新坡面，對(duì)路基的走向造成較為嚴(yán)峻的影響。通常在這一狀況下，前者范疇要比后者范疇小，而在路基地表下12~15 m方位產(chǎn)生了斷壁，則不會(huì)給工程作業(yè)帶來影響。需要多加防范的一點(diǎn)是，為了進(jìn)一步避免擋土墻滑坡問題大范圍加劇，此時(shí)可通過安置擋土墻的手段來相應(yīng)地提升路基穩(wěn)定性。擋墻高度控制在3~5 m間。通常條件下，擋墻基礎(chǔ)要埋在邊溝地面下端1 m以上，針對(duì)巖石路段擋墻，相關(guān)人員還要嵌入至巖面0.5 m以上。

（3）削坡排水處理。針對(duì)山體及邊坡上出現(xiàn)裂縫的位置，相關(guān)人員要提供減載削坡處理，把放坡坡比維持在1∶2.5。而且還應(yīng)該移除掉坡體以及地表上的水，在條件允許的情況下，要求綜合開挖后的地形條件和削破條件，把截水溝安置于滑坡周邊，接著再在挖掘后的坡體表層安置一系列的排水溝，遵循Y字形繼續(xù)安置排水溝，把公路排水系統(tǒng)以及滑坡排水系統(tǒng)緊緊聯(lián)結(jié)在一起，從而構(gòu)成一個(gè)較為完備的地表排水系統(tǒng)。在坡體內(nèi)排水的過程中，相關(guān)人員還應(yīng)該在坡腳方位安置碎石盲溝，避免坡體方位產(chǎn)生積水滲入至隧洞內(nèi)部。

（4）反壓處置。在對(duì)路基進(jìn)行反壓處置之后，不僅能夠有效地提高路基總體穩(wěn)定性，防止滑坡大范圍移動(dòng)而產(chǎn)生總體滑動(dòng)的問題，不僅如此，開始反壓處理能夠把一部分的路基填土壓力進(jìn)行抵消，從而充分地發(fā)揮補(bǔ)強(qiáng)的作用。值得注意的是，最后相關(guān)人員可以采取片石填料作為路基回填材料開始回填，如此一來就可以大幅度提升路基壓實(shí)度。

（5）加固工程。在清理完滑坡上部后，相關(guān)人員需要根據(jù)滑坡段坡腳部位設(shè)置矮腳墻，高度大致為3 m，原本1∶1坡比更改成1∶11.5(一級(jí))。另外還需要植草防護(hù)，相關(guān)人員要利用方格骨架培育草種，同時(shí)要把14 m長抗滑樁安置在一級(jí)平臺(tái)之上，依據(jù)開挖現(xiàn)場實(shí)際條件開始調(diào)節(jié)長度。以兩樁按中間部位作為基準(zhǔn)，設(shè)置4 m間隔。

6 滑坡的預(yù)防措施

考慮到工程作業(yè)常常會(huì)影響到路基的穩(wěn)定性，需要相關(guān)人員采取一系列措施確保路基的平穩(wěn)性。因?yàn)轱L(fēng)化和雨水常常會(huì)給土壤淺層的穩(wěn)定性帶來干擾，因此可以通過提升植被覆蓋率和修筑固坡項(xiàng)目來減少負(fù)面影響。在正式作業(yè)過程中，相關(guān)人員可以采取如下舉措予以防護(hù)，具體內(nèi)容如下：①相關(guān)人員要及時(shí)清除土壤下方的碎石，從土壤表層順次采取砂石予以填充，減少坡度，要盡可能地滿足作業(yè)需求，保證其順利作業(yè)。②相關(guān)人員要實(shí)時(shí)對(duì)坡面進(jìn)行安全檢查。因?yàn)槠旅娉３?huì)維護(hù)路基邊坡，在一定程度上能夠避免巖體遭到外部雨水以及強(qiáng)大風(fēng)力的影響。減少外部氣候因素對(duì)所在區(qū)域土壤底層的影響，從而完成對(duì)坡體的合理保護(hù)，相應(yīng)地提升坡體的實(shí)際穩(wěn)定性。另外，利用這一手段還能夠進(jìn)一步優(yōu)化路面環(huán)境，提升車輛的運(yùn)行安全水平，同時(shí)也能夠通過提升坡體植被覆蓋率來保護(hù)路面。③持續(xù)對(duì)坡體的穩(wěn)定性予以檢測。施工人員要預(yù)先完成好地質(zhì)勘探工作，針對(duì)有問題的區(qū)域，要及時(shí)采取針對(duì)性手段予以處置。此外，在道路作業(yè)期間，還應(yīng)該及時(shí)對(duì)道路的實(shí)際情況展開合理化觀測，確?？睖y數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性。通常條件下，在選取觀測地點(diǎn)期間，一般都是根據(jù)縱向方向，每相隔一段距離選取一處觀測方位，在有橋的位置還需要多安置幾處地點(diǎn)觀測。

7 滑坡處治方案的確定

由于滑坡規(guī)模大，處治費(fèi)用高，首先從總體設(shè)計(jì)上研究避讓或減少對(duì)滑坡體的擾動(dòng)的互通方案，并結(jié)合滑坡處治提出多種方案，再從工程可靠性、規(guī)模大小、實(shí)施難度等方面經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選分析后選擇最優(yōu)方案。

方案一：原設(shè)計(jì)加固方案，對(duì)滑坡體后部進(jìn)行卸載削坡，在滑坡前緣A匝道路塹坡頂外布設(shè)多排抗滑群樁，滑坡前部設(shè)一排深層集水井，并在滑坡區(qū)設(shè)截水溝、盲溝等地表排水系統(tǒng)。

方案二：環(huán)形匝道調(diào)整為左轉(zhuǎn)迂回型，取消環(huán)形匝道，互通B匝道從E匝道右側(cè)分離，下穿主線后并與主線相接，同時(shí)C匝道緊靠B匝道布設(shè)，減少對(duì)路線右側(cè)山體的挖方高度及數(shù)量。同時(shí)對(duì)滑坡采用后部卸載+抗滑樁支擋+排水綜合處治。

方案三：互通形式調(diào)整為T型，取消環(huán)形匝道，B匝道從E匝道左側(cè)分離，下穿主線后并與主線相接，同時(shí)C匝道緊靠主線布設(shè)，完全避免匝道開挖滑坡。應(yīng)本方案E匝道平面進(jìn)行調(diào)整，該E匝道橋已實(shí)施工程需部分廢棄。同時(shí)對(duì)滑坡采用后部卸載+前緣反壓+抗滑樁支擋+排水綜合處治。下圖2為方案三平面布置圖。

圖2 方案三平面布置圖

方案比選：方案一對(duì)既有工程無影響，但環(huán)形匝道開挖滑體約20 m，加固工程量大，總造價(jià)高。方案二總造價(jià)較低，對(duì)滑坡干擾小，滑坡前緣開挖約7 m，工程可靠度較高，但新增主線橋位于滑坡范圍，仍存在一定工程風(fēng)險(xiǎn)。方案三總造價(jià)低，對(duì)A區(qū)滑坡前緣沖溝進(jìn)行反壓，新增主線橋完全避開A區(qū)滑坡，工程可靠度高，且有效減少了抗滑樁工程規(guī)模，但廢棄工程偏多。

經(jīng)綜合比選，推薦方案三即互通形式調(diào)整為T型的工程方案。

8 結(jié)論

本文通過調(diào)查滑坡區(qū)的自然條件、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、滑坡地變形及各種影響因素，研究滑坡的變形破壞發(fā)展歷史，以及滑坡成因機(jī)制、性質(zhì)。通過勘察、監(jiān)測等手段，采用工程反演與試驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行合理計(jì)算，并從多個(gè)方面進(jìn)行分析、比選，最后確定最優(yōu)滑坡處理方案。