復雜地質條件滑坡的動態(tài)設計與穩(wěn)定性監(jiān)測

李獻勇 于 洋 王建國

(1.浙江諸永高速公路有限公司，浙江 杭州 311203;2.浙江大學，浙江 杭州 310058)

在山地丘陵地區(qū)建設高速公路，不可避免地會碰到滑坡穩(wěn)定問題。對高大滑坡而言，只有清楚地認識影響滑坡的主要因素，才能既經濟又合理地提出滑坡治理方案。人為因素、工程地質環(huán)境和水文條件一般是影響滑坡的主要因素[1-3]，人為因素一般是指工程活動，這是在邊坡施工前根據設計方案可以確定的因素。工程地質環(huán)境和水文條件卻存在著較大的不確定性，地質勘查只能大致確定幾個剖面的地質情況，水文條件對邊坡的具體影響在短期內是不確定的。如果在施工過程中通過邊坡開挖以及對邊坡變形和水文條件進行監(jiān)測，經過系統(tǒng)的分析可以基本確定地質環(huán)境和水文條件對邊坡的影響。將分析結果反饋給設計與施工單位，便于合理的修改設計與施工方案，既保證了施工進度又確保了工程安全。紅巖村滑坡位于諸永高速臺州段，地處深切峽谷地區(qū)，巖體破碎，坡腳河流發(fā)育，因高速公路施工開挖坡腳誘發(fā)滑坡，滑坡平面特征見圖1。對于地質環(huán)境與水文特征復雜的滑坡區(qū)域，施工和運營期的監(jiān)測是非常重要的[4-7]。本工程在施工期和運營期對坡體表面變形和降雨量進行了監(jiān)測。通過對監(jiān)測結果的分析并結合滑坡區(qū)水文地質特征，對治理工程設計與施工作出反饋，以便及時發(fā)現問題，修改設計與施工方案，實現邊坡動態(tài)施工[8]。根據這一思路，將原方案坡腳處的單排抗滑樁換為雙排抗滑樁支護，結果證明這一變化消除了邊坡一大安全隱患，提高了邊坡整體安全系數。

圖1 紅巖村滑坡平面圖

1 滑坡治理措施

1.1 初始滑坡治理措施

根據邊坡發(fā)生災害的情況與勘查結果，對其采取削坡的治理措施，以清除表層破碎巖土體。分七級開挖:第一級:臺階寬度B1=0.5 m，坡率i1=0.25，坡高H1=8 m，采用仰斜式擋墻防護;第二級:B2=2 m，i2=0.7，H2=12 m，平臺增設埋入式抗滑樁，坡面采用系統(tǒng)錨桿+雙層鋼筋網+15 cm厚噴射混凝土防護;第三級:B3=4 m，i3=0.75，H3=15 m，平臺增設埋入式抗滑樁，坡面長短錨桿結合+單層鋼筋網+12 cm厚噴射混凝土防護;第四級～第五級:B4=3 m，i4=1.0，H4=12 m，坡面長短錨桿結合 +單層鋼筋網+12 cm厚噴射混凝土防護;第六級:B6=6 m～10 m，i6=1.0，H6=5 m，坡面系統(tǒng)錨桿+雙層鋼筋網+15 cm厚噴射混凝土防護;第七級:B7=2 m～3 m，i7=1.0，H7=14 m，坡面長短錨桿結合 +雙層鋼筋網+15 cm厚噴射混凝土防護。初始邊坡治理措施見圖2。

圖2 初始邊坡治理方案

1.2 基于工程地質條件修改邊坡治理措施

1)高速公路從坡腳通過，要挖除坡腳一部分巖土體，使滑坡體失去坡腳部分支撐，降低了坡腳部位的抗滑力;2)降雨，降雨是影響滑坡的外在因素，但往往是誘發(fā)滑坡的關鍵因素。滑坡區(qū)地處亞熱帶氣候區(qū)，年降水量1 185 mm～2 029 mm，多年平均降水量為1 623 mm。雨水經地表滲入坡體內部，不但使土體重度迅速增加，而且使滑動面巖土體軟化，在加大下滑力的同時又減小了抗滑力，導致滑坡迅速趨向臨界狀態(tài)甚至失穩(wěn)。滑坡降雨主要集中在5月下旬～6月下旬的梅雨期和8月上旬～9月中旬的臺風期。滑坡區(qū)全年雨量充沛，對邊坡的穩(wěn)定不利;3)巖體破碎、松散堆積土厚度大，雖然邊坡區(qū)所在山體坡度達25°～40°，地形陡峭，但一直到山頂位置，坡面上殘坡積碎石土厚度仍較大，平均厚度約3 m～8 m。A抗滑樁和B抗滑樁建成后，對挖樁部位進行了補充勘察，結果發(fā)現挖樁部位巖裂隙很發(fā)育，巖石完整性差。

由于以上三點不利因素的存在，B抗滑樁下部坡體容易再次發(fā)生滑動。為了工程和道路安全，必須采取必要的措施予以加固。根據邊坡區(qū)的水文地質條件和邊坡存在的潛在危險，2009年9月確定在坡腳處增設雙排抗滑樁，如圖3所示。先施工的抗滑樁稱為C抗滑樁，于2009年11月施工完成。后施工的抗滑樁稱為D抗滑樁，于2010年2月10日施工完成。兩排抗滑樁通過樁頂橫梁連接，C抗滑樁長35 m，D抗滑樁長30 m，都采用強度等級為C30的混凝土澆筑。

圖3 修改后的邊坡治理方案

2 安全監(jiān)測

2.1 監(jiān)測方法

采用徠卡TCA2003高精度全站儀對邊坡施工期間的表面位移進行監(jiān)測。考慮到邊坡區(qū)域地貌條件特征，在滑坡體對面山體上建立一個觀測站基點，在坡腳出露的基巖上建立后視點，測點布置如圖4所示。

圖4 全站儀監(jiān)測點布置圖

2.2 監(jiān)測數據分析

圖5和圖6分別是位于邊坡第2級和第6級的全站儀點監(jiān)測所得位移曲線。2009年11月初當D抗滑樁施工平臺開挖時，第2級和第6級邊坡沿滑坡主滑方向的位移都開始迅速增大，且在位移開始增大的時間上第6級邊坡早于第2級邊坡，這說明邊坡變形受坡腳開挖影響明顯。

圖5 第2級邊坡位移曲線

圖7是C排10號抗滑樁樁頂位移曲線。在抗滑樁施工完成后的近5個月中，樁頂位移仍然以較大的速率增加，且到樁頂位移穩(wěn)定時位移增加了30 mm，說明擾動后的邊坡具有較大的下滑力，同時也證明坡腳雙排抗滑樁的存在消除了本工程的一大安全隱患，增加邊坡整體安全性。

圖6 第6級邊坡位移曲線

圖7 10號抗滑樁樁頂位移曲線

3 結語

影響滑坡穩(wěn)定的因素很多，有些因素很難在滑坡治理的設計階段加以確定，因此滑坡的治理應該是前期設計結合當地水文地質條件、施工期監(jiān)測和施工情況的綜合工程。本工程通過分析滑坡地質環(huán)境、水文特征和補充勘察結果，判斷坡體中部兩排抗滑樁難以滿足邊坡安全要求，對原設計方案進行修改，在坡腳處增加兩排抗滑樁加固邊坡。通過對坡表位移監(jiān)測與分析證明這一補充治理措施消除了邊坡工程的安全隱患，增加了邊坡整體安全性。

[1]廖小平，楊偉震.福建山區(qū)高速公路邊坡工程與錨固技術[J].公路，2005(8):79-84.

[2]劉小生，羅任秀.邊坡工程變形監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].金屬礦山，2005(7):45-47.

[3]戎斌斌，呂國兒.邊坡施工期穩(wěn)定性監(jiān)控分析[J].華東公路，2010(3):31-34.

[4]張衛(wèi)中，尹光志，李東偉，等.失穩(wěn)路塹邊坡監(jiān)測系統(tǒng)設計及其應用[J].自然災害學報，2008(3):69-74.

[5]張勇慧，李紅旭，盛 謙，等.基于表面位移的公路滑坡監(jiān)測預警研究[J].巖土力學，2010，31(11):3671-3677.

[6]金海元.巖石高邊坡監(jiān)測預警綜合評價方法研究[J].長江科學院院報，2011，28(1):29-33，38.

[7]張菊連，沈明榮.高速公路穩(wěn)定性評價新方法[J].巖土力學，2011，32(12):3623-3629，3636.

[8]葉 明，王智磊.穿越古滑坡高速公路邊坡動態(tài)設計施工[J].華東公路，2011(2):73-76.