實例探析高速公路滑坡穩(wěn)定性評價及防治

許江坤

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司)

1 工程概況

廈蓉高速公路貴州境榕江格龍至都勻段是國務(wù)院審批通過的國家高速公路“7918”網(wǎng)中的16 橫廈門至成都高速公路(M70)貴州省境內(nèi)的重要路段，也是貴州省規(guī)劃的“三縱三橫聯(lián)八支”骨架公路網(wǎng)中橫貫東西，連接黔南、黔東南州苗嶺山區(qū)的重要組成部分。

BT23 施工合同段(以下簡稱本合同段)里程樁號為K203 +800 ～K206 +420(YK206 +417)及都勻互通式立交。本合同段起點位于沙井街，經(jīng)過風(fēng)光電工廠、溫鐵砂廠，到達(dá)火石坡，最后在坡頭與擬建的都勻至貴陽高速公路相接。所處行政區(qū)都勻市。都勻互通式立交H 匝道K0 +430 ～K0 +564 右側(cè)發(fā)育滑塌一處，長134 m，寬160 m，厚度約6 ～26 m，主要由碎石土夾粘土組成，下伏粉砂巖、灰?guī)r，基巖走向傾角102°∠52°，屬于古滑塌。

2 滑坡工程地質(zhì)條件及成因分析

滑坡區(qū)位于剝蝕侵蝕的中低山地貌區(qū)，地形坡面傾向東，傾角25° ～35°。坡體出露地層包括第四系全更新統(tǒng)滑塌堆積層(Q4del)，中泥盆統(tǒng)石家溝組(D2sh)褐黃色粉砂巖、淺灰色灰?guī)r。

滑塌堆積層主要為含砂巖塊石土，結(jié)構(gòu)松散，局部有架空現(xiàn)象，穩(wěn)定性差;下伏基巖順傾。滑坡后緣山體高、大，坡面匯水大多滲入地下沿基巖表層向坡下滲流，滑坡前緣出水點多，水量大。

由于該段邊坡自身穩(wěn)定性差，開挖切腳使邊坡土體受擾動，在雨水作用下共同促成了滑坡的產(chǎn)生。其中地下水對邊坡穩(wěn)定性影響大。

3 滑坡穩(wěn)定性評價

3.1 定性評價

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，該坡體下伏強(qiáng)風(fēng)化粉質(zhì)砂巖，順層傾向，路基開挖到設(shè)計標(biāo)高后有10 m 左右高度的臨空面，本次評價過程中根據(jù)開挖后的坡角為假定剪出口，巖石部分采用內(nèi)摩擦角為27°(根據(jù)工程地質(zhì)手冊第四版經(jīng)驗數(shù)據(jù)為27° ～45°)，對典型剖面進(jìn)行了試算，該邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.38，剩余下滑力為負(fù)，說明下臥層巖體穩(wěn)定性良好。所以該工程的滑塌定性為淺層土體滑塌。

3.2 穩(wěn)定性計算

3.2.1 計算方法

以相關(guān)規(guī)范中指定的計算公式對滑塌的穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行有效的計算和確定。

其中:

式中:Fs為穩(wěn)定系數(shù);wi為第i 塊段滑體所受的重力，(kN/m);Ri為作用于第i 塊段的抗滑力，(kN/m);Ti為作用于第i 塊段的滑動分力，(kN/m);ci為第i 塊段土的粘聚力，kPa;φi為第i 塊段土的內(nèi)摩擦角，°;Li為 第i 塊段滑動面長度，m。

滑塌推力計算公式為

式中:Ei為第i 塊剩余下滑力，(kN/m);Ei－1為第i－1 塊剩余下滑力，(kN/m);k 為安全系數(shù);其余參數(shù)同前。

3.2.2 滑塌穩(wěn)定性計算

(1)選取滑塌1－1 剖面計算穩(wěn)定性。

本工程主要采用極限平衡法對滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行計算，計算參數(shù)主要包括滑坡面的摩擦力、內(nèi)聚力以及滑坡土體的重度。經(jīng)過地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)本工程滑坡性質(zhì)為土質(zhì)滑坡，具有較差的均勻性，在正常的狀態(tài)下，滑體土的重度參考土工試驗成果取19 kN/m3，浮容重取13 kN/m3;飽水狀態(tài)下滑體土的重度取23 kN/m3。

在滑面強(qiáng)度參數(shù)選取的過程中，需要根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)果以及其他方面的因素綜合考慮之后進(jìn)行確定。根據(jù)地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)本工程滑坡已經(jīng)處于蠕動的狀態(tài)，在正常的狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)取0.98 ～1.03 之間，在主滑方向選取勘探剖面進(jìn)行反算，建立兩個方程組以求得滑面抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

在對滑塌推力的安全系數(shù)進(jìn)行確定時，需要對高速公路的等級以及滑坡產(chǎn)生的危害的大小進(jìn)行綜合考慮，確定安全系數(shù)取k=1.25，經(jīng)過計算詳見H 匝道右側(cè)滑塌剖面穩(wěn)定性計算表(1－1 剖面穩(wěn)定性計算表)，可見1－1 滑塌面天然正常工況下最終滑塌推力E1=327 kN/m，穩(wěn)定系數(shù)為1.125，連續(xù)暴雨土體飽和后滑塌推力E1=525 kN/m，穩(wěn)定系數(shù)為1.05，說明在連續(xù)降雨的條件下，坡體欠穩(wěn)定。

(2)選取滑塌2－2 剖面計算穩(wěn)定性。

根據(jù)土工試驗成果另結(jié)合經(jīng)驗和反算結(jié)果，給定滑動面的滑動面強(qiáng)度參數(shù)取值c=23 kPa，φ=13.0°，遇持續(xù)特大暴雨后假定土體飽和，選取計算參數(shù)c=22 kPa，φ=12.0°。

經(jīng)過計算詳見H 匝道右側(cè)滑塌剖面穩(wěn)定性計算表(1－1 剖面穩(wěn)定性計算表)，可見2－2 滑塌面天然正常工況下最終滑塌推力E1=400 kN/m，穩(wěn)定系數(shù)為1.1，連續(xù)暴雨土體飽和后滑塌推力E1=591 kN/m，穩(wěn)定系數(shù)為1.03，說明在連續(xù)降雨的條件下，坡體欠穩(wěn)定。

(3)選取滑塌3－3 剖面計算穩(wěn)定性。

根據(jù)土工試驗成果另結(jié)合經(jīng)驗和反算結(jié)果，給定滑動面的滑動面強(qiáng)度參數(shù)取值c=23 kPa，φ=13.0°，遇持續(xù)特大暴雨后假定土體飽和，選取計算參數(shù)c=22 kPa，φ=12.0°。

經(jīng)過計算詳見H 匝道右側(cè)滑塌剖面穩(wěn)定性計算表(1－1 剖面穩(wěn)定性計算表)，可見3－3 滑塌面天然正常工況下最終滑塌推力E1=144 kN/m，穩(wěn)定系數(shù)為1.16，連續(xù)暴雨土體飽和后滑塌推力E1=279 kN/m，穩(wěn)定系數(shù)為1.08，說明在連續(xù)降雨的條件下，坡體欠穩(wěn)定。

4 邊坡治理方案

4.1 工程措施

4.1.1 支擋措施

根據(jù)工程相關(guān)調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)，本工程滑體規(guī)模較大，因而無法將滑坡進(jìn)行完全的清除，因為如果對其進(jìn)行清除，那么會因為清除的規(guī)模過大而導(dǎo)致后面的邊坡因為失去支撐而產(chǎn)生下滑的現(xiàn)象，所以本工程可以采用抗滑樁或者是擋土墻等支檔措施。

4.1.2 截排水措施

降雨入滲是加劇該滑塌活動的觸發(fā)因素，所以有效的減少地表水對邊坡的危害是非常重要的，對動水壓力以及孔隙水壓力進(jìn)行降低，以防巖土產(chǎn)生分解或者軟化現(xiàn)象，以防地表水對邊坡產(chǎn)生沖刷，造成滑坡事故的產(chǎn)生。修建截水溝及排水溝，在截水溝以及排水溝上方利用漿砌石進(jìn)行覆蓋，這樣可以有效的防止地表水的下滲對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。此外，還可以在邊坡表面噴射鋼筋網(wǎng)混凝土或者是噴射混凝土護(hù)面，設(shè)置排水溝需要對排水溝中的淤泥進(jìn)行及時的清除，這樣才能夠使得排水溝的作用充分發(fā)揮。

4.2 植物防護(hù)

植物防護(hù)的方式也是一種非常有效的滑坡治理措施。針對本工程滑坡特點，主要采用的植物防護(hù)的形式為種植灌木、種草皮的方式，主要原理是利用植物根系對邊坡覆蓋，對邊坡起到一定的加固作用，從而保證邊坡不被地表水沖刷，產(chǎn)生滑坡災(zāi)害。在進(jìn)行植物防護(hù)的處理時，應(yīng)以當(dāng)?shù)氐臍夂蛞约盎滤诘氐耐寥赖暮亢屯恋氐男再|(zhì)為依據(jù)，選擇經(jīng)濟(jì)、容易養(yǎng)護(hù)的植物進(jìn)行種植。進(jìn)行植物防護(hù)的一項重要的工作就是要加強(qiáng)植物的養(yǎng)護(hù)管理工作，保證種植植物的成活率。利用植物防護(hù)不僅能夠較好的穩(wěn)定土層，還能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)丨h(huán)境起到美化作用。

5 結(jié) 語

本工程中滑塌所在的斜坡已經(jīng)產(chǎn)生了非常明顯的錯位現(xiàn)象，所以必須采取有效的防護(hù)措施，本工程采用了截排水措施、支擋措施以及植物防護(hù)措施，并且在進(jìn)行滑坡治理的過程中需要加強(qiáng)對滑坡的監(jiān)測和檢查，對滑坡的情況進(jìn)行及時的了解，并且隨時掌握滑坡的發(fā)展情況，有效的預(yù)防滑坡事故的產(chǎn)生。

［1］劉長平.山區(qū)高速公路路塹高邊坡穩(wěn)定性分析評價［J］.安徽地質(zhì)，2010，(3):56－57.

［2］尹光志，俸錦福，劉臘美，等.向家山滑坡機(jī)理及穩(wěn)定性研究［J］.地下空間與工程學(xué)報，2007，(1):23－24.

［3］鄭婕，施睿.抗滑樁在滑坡治理工程的應(yīng)用［J］.山西建筑，2011，(4):67－68.