邊坡滑坡原因分析及處理方法探究

黃小邕，李美玲

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引言

近些年，我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展迅猛，城鄉(xiāng)居民對(duì)市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的訴求也在不斷增加，因此政府部門在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上也加大了資本的投入。在道路交通建設(shè)中，滑坡是高邊坡常見病害之一，因此高邊坡的防護(hù)尤為重要，如果采用了不當(dāng)方式處理高邊坡，那么高邊坡是極為容易失去穩(wěn)定性而發(fā)生滑坡的?；碌陌l(fā)生在很大程度上會(huì)威脅到人民的生命安全或者造成財(cái)產(chǎn)損失。對(duì)近些年的市政工程進(jìn)行總結(jié)分析，不難發(fā)現(xiàn)邊坡的設(shè)計(jì)和構(gòu)造是市政工程的重大事項(xiàng)，各方對(duì)此的關(guān)注度也是極高的[1]。綜上所述，在邊坡工程中重點(diǎn)剖析邊坡滑坡的原因和滑坡的過程，以具體案例的方式，為高邊坡的防治提出建議，為后面即將建設(shè)的似邊坡工程奠定基礎(chǔ)。

1 工程案例

某市高速公路某路段發(fā)生大型堆積層滑坡，滑坡是由兩個(gè)老滑坡堆積體組成的，滑坡總體積大致是104.71×10000m3，這次滑坡按照地貌特征可以分三大級(jí)，本高速路段是處于滑坡最槽的位置，在人工開挖坡腳后，產(chǎn)生了新的臨空面是導(dǎo)致滑坡的主要原因。后期，為了確保深層滑坡的穩(wěn)定性，在對(duì)這段公路路基進(jìn)行挖掘施工時(shí)，僅對(duì)中級(jí)滑坡地帶采取地下、地表的排水治理和預(yù)應(yīng)力錨索框架和抗滑樁的治理方式，所花費(fèi)用就高至近3000 萬(wàn)元。通過這個(gè)實(shí)際的案例，可知高邊坡滑坡會(huì)對(duì)滑坡當(dāng)?shù)氐呢?cái)政和人民的安全出行帶來(lái)巨大的損失。邊坡滑坡如圖1 所示。

圖1 邊坡滑坡

2 道路邊坡類型及其特點(diǎn)

2.1 道路自然邊坡

在道路的建設(shè)方案中，會(huì)出現(xiàn)這種情況，某些路段會(huì)依山傍水而建，比如地勢(shì)較高的高山，這樣道路自然而然會(huì)有邊坡，另比如河谷邊坡。地殼的周而復(fù)始運(yùn)動(dòng)自然會(huì)導(dǎo)致地勢(shì)高低不同，比如地殼的抬升或下沉都是對(duì)建設(shè)地的地形地貌產(chǎn)生影響，故而自然邊坡的穩(wěn)定性會(huì)受到地殼的運(yùn)動(dòng)限制。自然邊坡一般情況下會(huì)持續(xù)侵蝕公路基面。由自然邊坡形成的滑坡，如地表風(fēng)化、崩解等，主要是因?yàn)榛鶎訋r石的運(yùn)動(dòng)和坍塌，其滑坡帶來(lái)的損失會(huì)很大[2]。

2.2 人工邊坡

在對(duì)城市道路進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和實(shí)際施工過程中，對(duì)沒有達(dá)到高度標(biāo)準(zhǔn)的地段進(jìn)行人工干預(yù)，一般是采用挖掘或者深填的方式。高路塹邊坡多指人工干預(yù)下形成的邊坡，在開挖過程中由于深切坡被挖所形成的，高填方邊坡主要由深填方形成。在路基分層次填土筑造時(shí)，填方邊坡的設(shè)計(jì)更為嚴(yán)謹(jǐn)，因此填方邊坡出現(xiàn)坍塌的可能性較低；人工邊坡也是需要采用護(hù)坡措施的，比如水泥砂漿的使用可以降低人工邊坡出現(xiàn)滑坡的可能性[3]，如圖 2 所示。

圖2 人工邊坡施工

3 市政道路邊坡的滑坡因素分析

3.1 內(nèi)在因素

眾多因素都有可能造成道路邊坡的不穩(wěn)定或者穩(wěn)定性降低，比如說：邊坡沙土的流失、巖土的結(jié)構(gòu)、氣候溫度、地震和巖土侵蝕等。比如說土質(zhì)結(jié)構(gòu)的邊坡因?yàn)樯笆湍嗤林g的粘合度不高，就可能倒是滑坡。對(duì)于巖石結(jié)構(gòu)的邊坡而言，巖石本身的強(qiáng)度不夠或者巖體內(nèi)部出現(xiàn)裂痕的情況，順層巖體就會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)剪切而被破壞，被破碎的巖層比較輕易形成滑動(dòng)破壞，不管是何種因素造成的滑坡，對(duì)公路的地質(zhì)構(gòu)造而言，都會(huì)產(chǎn)生影響。地震能夠在霎時(shí)間對(duì)道路邊坡造成巨大的破壞和影響，可以瞬間對(duì)高邊坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成損害，造成滑坡。另外，常年累月的風(fēng)化和侵蝕使得高邊坡巖土發(fā)生節(jié)理裂痕情況，地下水進(jìn)而會(huì)發(fā)生滲漏，邊坡滑坡的概率增大[4]。

3.2 外在因素

各種外在因素的存在也會(huì)導(dǎo)致道路邊坡失去穩(wěn)定性或者穩(wěn)定性降低。通過對(duì)眾多邊坡坍塌案例的研究分析，發(fā)現(xiàn)因?yàn)闆]有按照規(guī)定對(duì)廢渣進(jìn)行堆載，不管是超載或荷載情況出現(xiàn)在坡面，坡體表面受到的滑動(dòng)力都會(huì)增加，促進(jìn)了邊坡滑動(dòng)面的形成，最終導(dǎo)致邊坡的滑動(dòng)，邊坡滑動(dòng)在瞬間產(chǎn)生的沖擊力的極大的，所以其破壞力也很強(qiáng)。在道路施工時(shí)，難免會(huì)進(jìn)行爆破操作，如果在爆破過程中出現(xiàn)問題，很大概率會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模塌陷的情況，不僅會(huì)直接威脅到施工人員的人身安全，并且滑坡后會(huì)給市政帶來(lái)高額的邊坡治理費(fèi)用。水也是邊坡滑坡的誘因之一，做好相應(yīng)的排水工程對(duì)預(yù)防邊坡滑坡的有明顯的效果。邊坡排水工程的建設(shè)，可以有效削減雨水對(duì)邊坡的滲透和侵蝕作用。反之，不合理的排水設(shè)計(jì)會(huì)使穩(wěn)定邊坡的巖土逐漸被軟化，巖土之間的平衡性被打破，邊坡植被生長(zhǎng)受到限制，從而引起水土的流失，邊坡出現(xiàn)滑坡的概率也因此而增加。

4 某公路路段滑坡原因分析

4.1 土質(zhì)因素

在某項(xiàng)道路市政工程中，高邊坡東邊地帶堆積的土層含有較多親水性的礦物質(zhì)，土層遇水會(huì)軟化，因此出現(xiàn)暴雨的天氣情況時(shí)，土質(zhì)與雨水融合在一起轉(zhuǎn)化成泥，進(jìn)而在地球的引力作用下發(fā)生了滑坡。在高邊坡西邊地帶，山體巖石結(jié)構(gòu)不緊密，堆積物之間的距離較大，結(jié)構(gòu)松散，不能夠密切凝聚在一起，在雨水的不斷沖刷下，在巖石空隙大的地方會(huì)形成滲水通道，最終導(dǎo)致高邊坡滑坡。

4.2 構(gòu)造因素

如果高邊坡剛好處在斷裂帶的位置，在特殊的地理環(huán)境下，邊坡的巖體成一般會(huì)呈現(xiàn)出碎片化的狀態(tài)，高邊坡在開挖時(shí)，邊坡的巖體產(chǎn)生張力，在力的作用下出現(xiàn)裂痕，節(jié)理裂痕情況的出現(xiàn)致使土質(zhì)層之間凝結(jié)力降低，雨水侵入裂痕層之后，坡體會(huì)出現(xiàn)向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，邊坡逐漸變形，最后導(dǎo)致滑坡。

4.3 地質(zhì)因素

市政工程的開挖對(duì)開挖處原本的生態(tài)系統(tǒng)造成了一定破壞，尤其是植被的生長(zhǎng)受到了影響，削弱了地表對(duì)水的貯存能力，特別是在雨季，雨水天頻繁且雨量大，導(dǎo)致在流動(dòng)雨水的不斷滲入下，高邊坡的地表全部都處于水量過于飽和狀態(tài)，如果沒有先進(jìn)的排水系統(tǒng)作為支撐，整個(gè)坡體的滑力增大，很難說不會(huì)出現(xiàn)滑坡。

5 道路邊坡滑坡防治措施與技術(shù)要點(diǎn)

5.1 減小坡體下滑力

在邊坡滑坡防治措施中廣泛采用的是使用抗滑樁和錨桿的方法，其重要的因素是防止挖掘工程的大范圍操作削減地質(zhì)的穩(wěn)定性，削減滑坡體的下滑力量，其中效果最明顯的是預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的使用，在坡體表面上和在滑動(dòng)帶的下方分別用穩(wěn)固可靠的基礎(chǔ)材料進(jìn)行鉆孔或挖深孔口和埋設(shè)預(yù)應(yīng)力錨樁，同時(shí)通過再使用預(yù)應(yīng)力錨索或在預(yù)應(yīng)力錨樁頭表面直接施加鋼筋以施加預(yù)應(yīng)力，能夠很主動(dòng)靈活地去控制滑坡帶的滑動(dòng)變形。我國(guó)邊坡防治中經(jīng)常使用的措施是預(yù)應(yīng)力抗滑樁，其截面為矩形，在個(gè)別情況下也可使用斷面呈圓形的抗滑樁，比如不能確定滑坡推力方向時(shí)。錨桿技術(shù)采用全長(zhǎng)錨固的水泥砂漿錨桿作為支護(hù)從而有效增強(qiáng)巖質(zhì)邊坡坡面的穩(wěn)定性，這兩種方法成本投入都不高，施工操作也簡(jiǎn)便[5]。

5.2 增加高邊坡抗剪強(qiáng)度

增加高邊坡整體的抗剪性能也是在重要防護(hù)措施，比如預(yù)應(yīng)力錨索、邊坡深層防護(hù)加固措施等幾種，例如灌漿加固的第一步是在邊坡面打孔，第二步使用泥漿回填處理；高邊坡加固主要是為了使坡率更小、坡腳更穩(wěn)固。預(yù)應(yīng)力錨索是使用可以增加邊坡巖體的預(yù)應(yīng)力，配合鋼絲錨、鉆孔鋼絞線的使用，將框架梁穩(wěn)固在坡體基層中，提高邊坡巖體的整體穩(wěn)定性。在進(jìn)行道路規(guī)劃的時(shí)候，需要規(guī)避在不穩(wěn)定的斜坡地段施工，常見的方式是內(nèi)移作隧和外移作隧，如U 型公路的建設(shè)可根據(jù)施工路段的坡度、走向及天然地形來(lái)進(jìn)行。

5.3 水的防治

在邊坡滑坡的防護(hù)措施中，治水是重要環(huán)節(jié)，先進(jìn)的排水系統(tǒng)可有效減緩水對(duì)側(cè)邊坡的滲透，“截”“排”“填”“護(hù)”是治水四字要訣，“截”指在滑坡可能出現(xiàn)的地方設(shè)置截水溝，防止坡面水向邊坡基層滲透；“排”應(yīng)該因地制宜，充分利用當(dāng)?shù)販瞎冉ㄔO(shè)樹枝狀排水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)應(yīng)兼具地下排水和地表排水功能，地下排水的原理是拉低地下水位、切斷邊坡水源，地表排水的原理是利用人工溝槽等方法將水排出邊坡；“填”指用粘土填補(bǔ)滑坡體的縫隙，從而增加滑坡抗剪強(qiáng)度；“護(hù)”指在邊坡上種植樹木，對(duì)固土有很好的效果，可以削減滑坡下滑力。另外，修建“丁”壩改變水流方向也能達(dá)到一定防治效果，如圖3 所示。

圖3 邊坡防水措施

5.4 邊坡表層防護(hù)

針對(duì)穩(wěn)定的巖土邊坡邊，可以對(duì)其坡面進(jìn)行防護(hù)，防止邊坡巖土因風(fēng)化和水滲透導(dǎo)致滑坡。護(hù)坡、排水方式主要有噴射混凝土、建造截水溝、綠植護(hù)坡等。綠植護(hù)坡的原理是利用植物根莖的向地性穩(wěn)定邊坡巖土，這種方式能有效對(duì)土質(zhì)邊坡進(jìn)行防護(hù)。對(duì)于綠植的選擇，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況擇優(yōu)選用。根系發(fā)達(dá)的植物不僅能夠固定邊坡土壤，同時(shí)也能吸收一些汽車排放的有害氣體，凈化空氣。除此之外，常見的方式還有構(gòu)建框架噴射混凝土，在邊坡上搭建骨架來(lái)穩(wěn)定邊坡，如圖4 所示。

圖4 邊坡表層防護(hù)

5.5 邊坡深層防護(hù)加固

構(gòu)筑物加固、機(jī)械加固和化學(xué)加固等是對(duì)邊坡進(jìn)行深層穩(wěn)固的主要方法。構(gòu)筑物加固指在邊坡周邊道路兩側(cè)修建上擋墻、下?lián)鯄蛑ёo(hù)樁。機(jī)械加固常用土釘、錨桿、錨索等額外設(shè)施將軟弱巖層邊坡固定在穩(wěn)定性強(qiáng)的巖層上，使邊坡與穩(wěn)定性高的地基相結(jié)合，降低邊坡坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。通過科學(xué)的加固設(shè)計(jì)與構(gòu)造，機(jī)械錨點(diǎn)的距離恰當(dāng)，施工技術(shù)成熟，可以減少邊坡滑移的發(fā)生?；瘜W(xué)加固法將化學(xué)溶劑灌入巖土中，化學(xué)反應(yīng)使土壤粘結(jié)在一起，從而整體強(qiáng)化了邊坡的穩(wěn)定性[6]。比如電滲硅化法就屬于化學(xué)加固法，僅使用化學(xué)加固法護(hù)坡的效果并不顯著，通常對(duì)邊坡的加固會(huì)同時(shí)采用多種方法，比如化學(xué)加固配合機(jī)械加固，以確保邊坡的穩(wěn)定性。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在邊坡滑坡的防治措施中，包括增加邊坡抗剪強(qiáng)度、排水系統(tǒng)建設(shè)、邊坡加固方式等，因?yàn)槭┕さ貛r層性質(zhì)各有不同，因此針對(duì)邊坡治理時(shí)要因地制宜，水的防治措施也是關(guān)鍵點(diǎn)，市政人員需要在水的防治上花功夫，“排”“截”“護(hù)”“填”在水的防治措施中對(duì)防止滑坡可以起到很好的作用，同時(shí)在道路施工前，對(duì)施工地自然環(huán)境、地質(zhì)條件的分析也需要高度管制，從而減少自然因素導(dǎo)致的滑坡情況。