復雜地質條件滑坡的動態設計與穩定性監測

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)

在山地丘陵地區建設高速公路，不可避免地會碰到滑坡穩定問題。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測，經過系統的分析可以基本確定地質環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，巖體破碎，坡腳河流發育，因高速公路施工開挖坡腳誘發滑坡，滑坡平面特征見圖1。對于地質環境與水文特征復雜的滑坡區域，施工和運營期的監測是非常重要的[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測。通過對監測結果的分析并結合滑坡區水文地質特征，對治理工程設計與施工作出反饋，以便及時發現問題，修改設計與施工方案，實現邊坡動態施工[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，但往往是誘發滑坡的關鍵因素。滑坡區地處亞熱帶氣候區，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甚至失穩?；陆涤曛饕性?月下旬～6月下旬的梅雨期和8月上旬～9月中旬的臺風期。滑坡區全年雨量充沛，對邊坡的穩定不利;3)巖體破碎、松散堆積土厚度大，雖然邊坡區所在山體坡度達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，結果發現挖樁部位巖裂隙很發育，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 安全監測

2.1 監測方法

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測?？紤]到邊坡區域地貌條件特征，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 全站儀監測點布置圖

2.2 監測數據分析

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、施工期監測和施工情況的綜合工程。本工程通過分析滑坡地質環境、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。

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