公路滑坡防治與實(shí)例分析

李海喜

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012)

1 概述

伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路交通也迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，高速公路、干線公路猶如雨后春筍，蓬勃發(fā)展。然而由于我省地質(zhì)復(fù)雜多變，公路在建設(shè)、運(yùn)營的過程中，公路的地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，給安全運(yùn)營帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。公路工程自身的特點(diǎn)是一項(xiàng)空間跨度很大的帶狀體，跨越不同的地區(qū)，不同的地質(zhì)環(huán)境。隨之而來的會影響到周邊的生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)環(huán)境，并形成了我們常見的幾類典型公路地質(zhì)災(zāi)害，如:滑坡、崩塌、泥石流等。

在公路地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生的今天，如何防范地質(zhì)災(zāi)害是我們公路人應(yīng)該時(shí)時(shí)刻刻提醒自己的責(zé)任。我省在經(jīng)過10年的快速公路建設(shè)期，總結(jié)出公路地質(zhì)災(zāi)害研究主要的指導(dǎo)思想是“以防為主、防治結(jié)合”。首先從理論上分析公路地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因，期間結(jié)合現(xiàn)場勘查，對災(zāi)害進(jìn)行細(xì)致合理的分類與評估，針對性的提出解決辦法，并盡可能的應(yīng)用推廣到其他項(xiàng)目中，從而減少此類事件造成的損失。在眾多公路地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡是最常見也是危害較嚴(yán)重的一種，本文就滑坡為研究對象，進(jìn)行相應(yīng)分析并提出處理措施。

2 滑坡的認(rèn)識及形成原因

斜坡上的巖體或土體因種種原因在重力作用下沿一定的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生整體順坡下滑的現(xiàn)象或過程稱為滑坡。我們對滑坡可以從滑坡的體積、滑坡的滑動(dòng)速度等幾個(gè)方面認(rèn)識。體積上:小于10×104m3為小型滑坡，10×104m3～100×104m3為中型滑坡，100×104m3～1 000×104m3為大型滑坡，大于1 000×104m3為巨型滑坡;滑動(dòng)速度上:肉眼難以看到運(yùn)動(dòng)，只能通過儀器觀測才能發(fā)現(xiàn)的稱蠕動(dòng)型滑坡，肉眼可以觀察到且每天滑動(dòng)數(shù)厘米到幾十厘米的稱慢速滑坡，每小時(shí)滑動(dòng)超過十厘米到數(shù)米的稱中速滑坡，每秒滑動(dòng)在數(shù)米以上的為高速滑坡。

從地質(zhì)上來看，由于我省處于黃河中游峽谷和太行山之間，地層發(fā)育全面，在其地層中二疊系、石炭系的煤系底層發(fā)育全面，是主導(dǎo)省內(nèi)頻發(fā)滑坡的主要原因之一。從地質(zhì)構(gòu)造來看，山西斷隆屬中朝準(zhǔn)地臺近中央部位，北抵內(nèi)蒙地軸中部，南接秦嶺褶皺系，西邊是鄂爾多斯臺坳，東以太行山東側(cè)大斷裂為界同華北斷坳分開。省內(nèi)地層在多次構(gòu)造作用下，巖漿巖分布較廣泛，第三系以前的灰?guī)r、砂巖、泥巖及煤系地層，巖層破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化程度高，區(qū)域性的第四系的黃土以及堆積土，松散，強(qiáng)度低，對山西省高速公路滑坡的分布具有控制性因素。

大量的降雨也會對滑坡有很大影響。其主要表現(xiàn)在，大量的雨水沒有及時(shí)排出，下滲到土層中，使斜坡的土石層飽和，導(dǎo)致增加斜坡的重量，土石層的抗剪強(qiáng)度降低，滑坡出現(xiàn)。

其次地震也會對滑坡有較大作用。地震的劇烈震動(dòng)會導(dǎo)致斜坡內(nèi)土石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化與破壞。原有結(jié)構(gòu)由于震動(dòng)發(fā)生松動(dòng)、撕裂等，并且在地震過程中地下水位持續(xù)變化，這樣對斜坡穩(wěn)定有著極其不利的影響，并且伴隨地震會有幾次甚至是幾十次的余震，在余震的反復(fù)沖擊力下本來不穩(wěn)定的斜坡體就發(fā)展成了滑坡。

3 滑坡防治措施

實(shí)際中滑坡的產(chǎn)生并非單一因素造成的，它是多個(gè)因素共同作用的結(jié)果，只有通過現(xiàn)場勘察和分析計(jì)算后才能給出實(shí)際的防治結(jié)果。

3.1 消除和減輕地表水和地下水的危害

為了減少因地表水造成的危害，在滑坡邊界修截水溝，在滑坡區(qū)內(nèi)修排水溝，在表層覆蓋漿砌片石，防止地表水下滲。為了排出地下水，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)特征和水文地質(zhì)條件，排水方法有:水平鉆孔疏干;垂直孔排水;豎井抽水;隧洞疏干;支撐盲溝。

3.2 改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度

改善巖土的力學(xué)強(qiáng)度，增強(qiáng)抗滑能力可以有效的提高滑坡的穩(wěn)定性。在實(shí)際工程中常見的措施有:1)削坡減載，用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設(shè)計(jì)應(yīng)盡量削減不穩(wěn)定巖土體的高度，而阻滑部分巖土體不應(yīng)削減。此法并不總是最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施，要在施工前作經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。2)邊坡人工加固，常用的方法有:修筑擋土墻、護(hù)墻等支擋不穩(wěn)定巖體;鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程;預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索，適用于加固有裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡;固結(jié)灌漿或電化學(xué)加固法加強(qiáng)邊坡巖體或土體的強(qiáng)度;SNS邊坡柔性防護(hù)技術(shù)等。

4 滑坡防治實(shí)例分析

4.1 工程概況

某高速公路滑坡里程范圍為K178+965～K179+180。擬設(shè)路線橫穿滑坡段工程類型為挖方路塹。該平面上呈厚舌狀，主軸長約240 m，寬約140 m，總面積約33 600 m2，滑體最大厚度約38.6 m，平均厚度約20 m，總體積約75萬m3，屬于中型牽引式滑坡。主滑動(dòng)方向59°，垂直于路線走向，前緣位于路線中心。

滑坡區(qū)屬于黃土丘陵區(qū)地貌。受雨水沖刷，地表形成支離破碎的溝壑地形。侵蝕沖溝方向?yàn)楸睎|至南西向，寬度為20 m～110 m，切割深度9 m～49 m，呈樹枝狀形態(tài)。小面積的基巖出露于溝底兩側(cè)?；挛挥谝槐蔽飨螯S土梁上，坡角17°～22°，平面上呈扇狀，地形呈近階地狀，兩側(cè)以沖溝為界，西側(cè)沖溝切割較深，基巖裸露，東側(cè)沖溝深約20 m，均為黃土沖溝;滑坡后緣高程990 m～1 001 m，前緣高程921 m～924 m，相對高差60 m～70 m;滑坡中部發(fā)育有多處錯(cuò)臺、裂縫及塌陷，錯(cuò)臺高度0.1 m～1.5 m，裂縫寬0.1 m ～1.5 m，滑坡總體圖見圖1。

圖1 滑坡總體圖

4.2 數(shù)值及計(jì)算分析結(jié)果

1)滑坡體主軸橫斷面數(shù)值模擬，模型如圖2所示，參數(shù)取值見表1。

圖2 滑坡主軸橫斷面數(shù)值模擬

表1 滑坡體主軸橫斷面數(shù)值模擬參數(shù)取值

計(jì)算所得位移圖見圖3。平面單元應(yīng)變應(yīng)力圖見圖4。平面單元剪應(yīng)變圖見圖5。

圖3 主軸橫斷面位移

2)采用傳遞系數(shù)法折線形滑面穩(wěn)定系數(shù)Fs計(jì)算公式對滑坡進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算模型見圖6。滑坡推力計(jì)算簡表見表2。

表2 滑坡推力計(jì)算簡表

滑坡穩(wěn)定性分析:通過數(shù)值模擬及傳遞系數(shù)法計(jì)算分析，天然狀態(tài)下，其最終穩(wěn)定系數(shù)為0.987 0，說明滑坡目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與野外定性評價(jià)滑坡整體穩(wěn)定性結(jié)果及檢測數(shù)據(jù)基本吻合，檢測數(shù)據(jù)結(jié)果見圖7。

圖4 平面單元應(yīng)變應(yīng)力

圖5 平面單元剪應(yīng)變圖

圖6 滑坡主軸斷面計(jì)算模型（單位:m）

圖7 滑坡監(jiān)測點(diǎn)沉降變化折線圖

4.3 處治方案

方案構(gòu)成:1)卸載土方;2)設(shè)置片石混凝土抗滑墻;3)設(shè)置干砌片石擋渣墻;4)完善排水構(gòu)造物設(shè)置和裂縫及陷穴的回填。

圖8 主軸橫斷面處計(jì)算模型

按設(shè)計(jì)方案處治后:主軸橫斷面處1.20的安全系數(shù)下，未卸載部分主軸斷面剩余下滑力為10 644 kN(對應(yīng)模型見圖8。未卸載部分滑體右下側(cè)留60 m大平臺，以保證路基的安全);抗滑墻承受推力為500 kN。

本方案的實(shí)施可保證路基的安全。擋渣墻的設(shè)置是為防止坡面塌落，不具備抗滑功能。為保證以后的安全，因此建議具體實(shí)施中按照整個(gè)滑坡范圍(包含未卸載部分)征地并做綠化。

5 結(jié)語

目前我們在處理地質(zhì)災(zāi)害中多是處于一種被動(dòng)的態(tài)勢，破壞一起處理一起，采取措施并取得的效果也是有限的。能否從根源上有效的、經(jīng)濟(jì)的、合理的解決公路上的地質(zhì)災(zāi)害是我們今后要努力研究的方向。

[1] TGD 30-2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 何志勇.武九線K210滑坡整治[J].路基工程，2002(3):48-49.