昭待公路高粱地地段滑坡與崩塌的綜合治理

王慶東

(中鐵三局集團第四工程有限公司，北京 102300)

1 工程概況

昭待公路高粱地地段的里程樁號為K307+715～K308+070，路線以路塹呈北東～南西向穿越一河谷的左岸谷坡，由于內外地質應力的作用，沿河谷左岸沿線K307+715～K308+070段形成一規模較大的崩塌，崩塌體由大量的厚度較大的碎塊石質土組成，沿陡峻的谷坡堆積，結構松散。在路基開挖過程中，K308+000～K308+070段路右側崩塌體發生復活形成滑坡，滑體發生劇烈變形和位移，坡面出現多條拉張裂縫，滑面已貫通，周界清晰，穩定性極差。滑坡變形及松散崩塌體的存在，對工程施工及今后的安全營運有很大的影響和危害。

2 滑坡地段狀況

2．1 滑坡特征

1)滑坡的變形破壞特征。

K308+000～K308+070段原為一老崩滑體，前緣以滑為主，后緣以崩為主，從坡面形態及坡體結構特征都可證實該坡體曾經發生過變形，發生年代不詳。經工程作用，K308+000～K308+070段老崩滑體于2005年11月復活，坡面的崩滑堆積體發生拉裂變形，中、后緣發育的拉張裂縫寬0．5 m～1．2 m，近北東～南西向延伸，長15 m～30 m，可見深1 m～1．5 m，土體已錯落成階梯狀，坎高0．5 m～1 m，中部坡面發生沉陷(見圖1)，兩側剪切裂縫已貫通(見圖2)，前緣前出口明晰，土體隆起，在勘察過程中，坡體仍在滑移，鉆孔中多次出現垮孔或套管被剪彎現象，目前該滑坡還在滑動，穩定性極差。

圖1 K308+000～K308+070右側滑坡中部發生沉陷

圖2 K308+000～K308+070右側滑坡兩側剪切裂縫已貫通

2)滑坡周界確定及規模。

該滑坡目前變形較嚴重，斜坡后緣為早期老滑坡形成一低緩平臺和崩滑壁，陡壁的后緣仍見早期的拉張裂縫，長約10 m，寬0．5 m，陡壁與平臺之間發育新的拉張裂縫，呈弧形貫通，土體錯落，由于老滑壁具有臨空條件，巖體已松脫，欠穩定，所以滑坡后緣以老崩滑體的最后一級裂縫為界。滑坡兩側的剪切裂縫已形成，土體錯位，貫通性好，側界清晰。前緣土體于一層淺灰、灰色泥巖中剪出、隆起，剪出口已形成、貫通，依該界面確定滑坡前緣。滑面及滑床依據鉆探資料的軟弱泥巖、炭質泥巖及垮孔、套管被剪彎位置確定。滑坡沿滑動方向長120 m，寬70 m，面積8 400 m2，滑坡體積10．08萬m3，屬大型牽引式堆積層滑坡。

3)滑坡成因。

a．形成條件。該地段屬巖溶槽谷地貌，構造活動強烈，一條次級斷層于路線右側呈北東～南西延伸，沿斷層南東側破碎帶發育一條河谷，切割深達150 m，呈“V”字形，坡度30°～50°，斷層帶內及斷層的下盤分布有二迭系梁山組頁巖、砂巖、炭質頁巖，局部為石炭系灰巖夾砂巖、煤線，以上巖性段質軟，風化強烈，呈土狀或碎石土狀，強度低，上覆為厚層狀的棲霞茅口組(P1q+m)灰巖，厚層狀，巖體較完整、堅硬，在斷層及河流的侵蝕作用下于河左岸形成一連續的陡壁，高10 m～40 m，由于下伏為軟質巖層和斷層破碎帶，陡壁上的灰巖體在側向拉張力及自重作用下而發生崩塌，巖塊沿坡堆積形成一長條狀的巖堆，厚度大，結構松散，穩定性差，K308+000～K308+070段斜坡相對低凹，分布有石炭系灰巖夾砂巖、煤線及二迭系梁山組的頁巖、炭質頁巖及砂巖，這些巖層沿坡分布，大量的風化巖屑也沿坡堆積，經長期內外應力及地下水作用，在崩塌體與原斜坡堆積間斷和軟弱結構面，為滑坡堆積體的復活創造了內部條件。b．激發條件。滑坡激發主要因素:一是降雨，雨季有大量雨水滲入地下，使坡體重度和下滑力增大，坡內軟弱泥化層強度降低。二是工程切坡，路塹開挖揭穿了斜坡前緣的軟弱層，并形成臨空面，使坡腳失去支撐點，這是該滑坡產生的主要原因。其次是路段內的爆破使坡體松弛，致使松散堆積體產生變形。

2．2 滑坡穩定性評價

1)滑坡定性評價。

滑坡形成的工程地質、水文地質條件是:滑坡地段堆積大量的松散崩塌塊石，厚度大，穩定性差，下伏分布有軟弱的頁巖、炭質頁巖及以上兩者巖屑沿坡連續堆積形成的軟弱層，地下水作用，降低軟弱層的強度，易產生滑坡。激發滑坡的因素:降雨、爆破及工程切坡。據野外地質調查，K308+000～K308+070段滑坡變形較大，拉張裂縫、剪切裂縫和滑坡階坎非常發育，滑體上的土體已分離、松脫，滑坡周界、滑動面已貫通，在陡階坎上形成多層的次級滑動面和滑塊，并已發展到滑動階段，目前仍在往前滑移變形，穩定性極差。

2)滑坡定量分析。

根據勘察資料，滑坡滑動面(帶)呈折線形，選用GB 50021-2001巖土工程勘察規范5．1～5．4公式計算該滑坡穩定性系數為0．88 ～0．96。

2．3 滑坡發育階段及發展趨勢

K308+000～K308+070滑坡現處于滑動階段;根據滑坡所處地段的地形、工程地質條件和降雨、人工開挖路基情況，結合滑坡變形特征和滑坡穩定性計算結果作綜合分析推斷，滑坡將緩慢向前滑動，待應力調整接近平衡時，短期內會出現暫時的穩定，如受工程活動或降雨的影響將會發生大規模的快速滑動，范圍也將向四周擴展。

3 崩塌地段狀況

3．1 崩塌特征

1)崩塌形態。K307+715～K308+000段的北西側為一長條形的崩塌體，沿河谷左岸斜坡分布，據崩塌堆積體微地貌，確定了崩塌可能失穩的邊界。平面呈不規則狀，周界清楚，發育完全，崩塌后壁參差不齊，總體呈條帶狀，崩塌壁高10 m～40 m，近直立，崩塌體沿坡堆積(見圖3)，前緣抵達河谷，海拔1 800 m，橫向長70 m，沿路線延伸285 m，崩塌堆積體面積約14 250 m2，前緣至后壁高差141 m，坡面平均坡角30°～45°左右，公路在該段以路塹及橋梁形式通過，崩塌后緣陡壁發育較多的卸荷裂隙和分布有危巖體，自然條件下，崩塌堆積體處于極限平衡狀態。在工程狀態下，陡壁危巖體具有進一步崩塌、擴大的趨勢，斜坡上的崩塌堆積體和巨型塊石失穩的趨勢。K307+955～K308+000段為灰巖成整體向臨空面折斷位移，由于前緣有較好的支撐巖體，巖體保存較完好，與斜坡形成一凸起的脊梁，現狀受工程破壞較弱，所以該崩塌體沒有發生變形，目前較穩定。

圖3 K 307+715～K 308+000右側崩塌堆積體

2)崩塌成因。a．該地段分布有二迭系灰巖及頁巖、炭質頁巖、砂巖，以灰巖為主，巖體堅硬，頁巖、炭質頁巖、砂巖分布局限或呈夾層狀，路線右側為一條次級斷裂，由于構造的活動，巖層被切斷、破壞，沿斷層帶形成一條河谷，在內外應力的作用下，該地段形成了巖溶槽谷地形。河谷兩岸谷坡陡峻，有連續的直立陡壁分布，為巖體崩塌創造條件。b．K307+955～K308+070段的斜坡前緣有二迭系梁山組頁巖、炭質頁巖、砂巖分布，該巖性段較軟弱，易風化，加之分布于坡腳，形成了“頭重腳軟”的坡體結構，在風化、上覆巖體在重力及斜坡側向拉張力等共同作用下，巖體發生崩塌。c．地震作用也是崩塌形成的主要因素，因該地區位于小江斷裂帶附近，區內頻繁發生強烈地震，造成陡坡地段發生地質病害。

3．2 崩塌的穩定性評價

1)定性評價。

K307+715～K308+000段的崩塌體沿坡堆積，最厚達36 m，由塊石、巨型塊石組成，塊石間為高液限粘土充填，結構松散，形成的巖堆坡度30°～45°，生長稀疏的灌木，其前緣為狹窄的河床，下切強烈，在自然狀態下，堆積體處于極限平衡狀態。后緣崩塌壁較高陡，巖層節理裂隙、溶隙及卸荷裂隙極發育，部分巖體搖搖欲墜，如有地震、爆破及工程活動影響，將會發生局部崩塌和堆積體的坍塌，如今，堆積體的前緣、中部已開挖施工便道，部分地段形成臨空面，破壞了坡面的完整性，打破了坡體的應力平衡，如進行大面積和大規模的工程活動，會誘發新的地質病害，對工程施工帶來很大的危害。K307+955～K308+000段的巖體為整體向臨空面折斷變形，形成局部的順向坡，由于斜坡前緣有較好的巖層支撐，巖層保存相對完整，形成一凸起的脊梁，自然狀態下較穩定，但是，其前緣局部支撐段已被開挖，坡體的穩定性受到一定的影響，應屬欠穩定坡體，若繼續往深部挖掘，將造成凸起脊梁巖體的全部復活變形。

2)定量分析。

根據鉆孔資料，崩塌堆積體與下伏基巖的接觸界面為折線形，故崩塌體具有潛在的變形條件，按照GB 50021-2001巖土工程勘察規范5．1～5．4公式進行穩定性計算，該崩塌體的穩定性系數為1．15 ～1．27。

3．3 崩塌體的發展趨勢

根據崩塌體現狀的地形地貌條件及物質組成、結構及工程狀態作綜合分析，K307+715～K308+000段的崩塌體堆積體趨于極限平衡狀態，基本穩定，在工程狀態下，局部地段會發生變形，對橋墩、基礎或路基的穩定有較大影響，崩塌壁上有少量危巖體，穩定性較差，在任何條件下都有可能發生巖塊墜落或小規模的崩塌。

4 綜合治理方案

根據崩塌、滑坡的地形條件、物質組成、變形特征、工程位置狀況及勘察資料，提出以下防治方案:

1)因為沿該路段的崩塌體、滑坡分布較長，規模大，崩滑體結構松散。滑坡體已處于滑動階段，要實施治理工程量及難度較大，而且后期維護較困難，工程活動還會誘發新的地質病害，可以考慮改線，把路線往外側偏移，在山谷中設置橋梁，以避開地質災害的威脅，但是，造成的廢置工程量較大，工期長，資金投入大。對這兩方案論證和比較，選擇較為經濟、安全、可實施強的改線處治方案。

2)支擋工程:于K308+010～K308+070右側滑坡段路基內側布設兩排抗滑樁板墻進行支擋，其中一排樁長26 m，樁徑(2×2．5)m，共11根樁，另一排樁長 24 m，樁徑(2 ×2．5)m，共10根樁。在施工抗滑樁之前應對滑坡前緣進行反壓，因滑坡仍在滑移，前緣剪出口已被揭穿，否則，很難進行抗滑樁施工。在K307+705～K307+897段橋梁樁基及墩柱右側設置樁板墻，樁長28 m～33 m，樁徑(1．5×2)m，共54根樁。在每段樁板墻設置6 m的擋土板。

3)錨索框格梁防護:根據地質勘察報告，確定K307+672～K307+720右側、K307+836～K307+920右側邊坡采用從上往下設置長為15 m，20 m，25 m，30 m，共4排6φj15．24的錨索 C25鋼筋混凝土框格梁。

4)柔性防護:K307+620～K307+760段崩塌壁上有危巖體分布，隨時都有可能墜落，對施工及后期運營有較大威脅，在陡壁上以柔性網作主動防護。

5)生態防護:坡面以灌木進行生態防護，防止雨水對坡面的沖刷，坡面做好截、排水工程。

5 結語

公路通車已經5年，該段邊坡沒有繼續發生變形，橋梁運行狀況良好。根據現場實際地形地貌地質情況進行邊坡防護的施工綜合治理是成功的。故邊坡的治理必須根據現場的實際地質、地形地貌，分析邊坡變形形成機制，因地制宜地確定施工方案。

［1］昭待公路K307+715～K308+070工程地質勘察報告［R］．

［2］GB 50021-2001，巖土工程勘察規范［S］．

［3］昭待公路K307+715～K308+070邊坡治理施工設計圖［Z］．