廣南、廣巴高速公路連接線邊坡分析與治理

張 磊

(四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院，四川成都 610041)

廣元至巴中高速公路黑水塘至元壩段K12+800～K13+250(AK0+400)段路線以路塹形式從斜坡(右高左低)前緣通過，挖方邊坡高度15～28 m。K12+800～AK0+320段斜坡覆蓋6～14 m厚的坡殘積粉質黏土夾碎石角礫；AK0+320～AK0+320段上覆粉質黏土0～3 m，下伏砂泥巖互層(優勢產狀337°∠8°)。在路塹部分開挖前提下，該工程迎來了2010年雨季，區內強降雨頻發，給山體斜坡的穩定帶來隱患。K12+800～AK0+320段斜坡土層出現多道裂縫(裂縫寬0.1～0.4 m)，后緣基巖陡斜坡處(距設計線160～220 m)出現了多道弧形基巖裂縫(裂縫寬0.2～3.5 m、錯臺高0.6～1.8 m)，致使斜坡上個別房屋產生輕微裂縫，坡體前緣未見鼓脹變形及地下水滲出；AK0+320～AK0+400段斜坡后緣陡坡處出現基巖裂縫，未貫通，裂縫寬1～10 cm。斜坡體裂縫、錯臺呈逐步擴大的趨勢，嚴重威脅了高速公路施工安全。

1 地質條件

1.1 地形地貌

場區屬構造侵蝕剝蝕低山地貌，附近最低點為長灘河，海拔514 m，最高點為官梁包，海拔783.2 m，整體地勢南高北低。路線穿越斜坡中部緩坡平臺前緣，下部自然坡度一般為25°～35°，上部地形順傾向坡緩，其自然坡度與巖層傾角相近，多為3°～10°。兩岸植被發育，斜坡主要生長柏樹，平緩處種植農作物。

1.2 地層巖性

1.3 水文地質條件

場地多為旱地，僅在斜坡緩坡處有少量水塘等地表水體分布。地表水主要為降雨時的坡面水流。場地地下水主要有第四系松散層孔隙水、基巖裂隙孔隙水兩種類型。

基巖裂隙孔隙水主要富存于基巖強風化帶裂隙、構造裂隙及砂巖孔隙之中，接受降水及上覆地層中的地下水補給，順地形向坡下排泄。因其含水層薄，富水性、透水性受巖性、裂隙發育的制約而量小，具動態變化大，與氣象關系密切的特征。

2 成因分析及對高速公路的影響評價

2.1 裂縫成因分析

根據斜坡變形體平面圖、路基施工開挖橫斷面圖以及裂縫發展的觀測、監視情況，并結合斜坡體的裂縫變形大小不等，性質不同等因素，將該段邊坡分為3個區，見圖1。

圖1 變形斜坡平面示意

Ⅰ區基巖滑坡，順坡長77 m，寬約147 m，滑體平均厚度約9 m，距設計線160～220 m，主滑方向角250°。該段斜坡后緣陡斜坡處出露砂泥巖互層，節理裂隙發育，風化解體嚴重，呈碎裂鑲嵌塊狀結構。受“5·12”汶川特大地震影響，后緣陡傾裂隙進一步張開變形，地形上有利于地下水的匯入，在連續暴雨工況下，地表水從裂縫處下滲，形成靜水壓力，擠壓、推移巖體(裂縫寬0.2～3.5 m、錯臺高0.6～1.8 m)；強風化泥巖是較好的隔水層，地下水運移至該巖層，容易產生富集并浸潤軟弱接觸面，從而導致強風化破碎巖體沿軟弱結構面發生滑坡破壞，造成前緣個別房屋產生輕微裂縫(圖2)。

圖2 Ⅰ區基巖滑坡后緣錯臺裂縫

Ⅱ區覆蓋層滑坡，坡順坡長288 m，寬約475 m，滑體厚度4～14 m。該段以后緣基巖陡坎為界，呈臺階狀地形，上緩下陡，地勢較低，有利于地表水及地下水的匯集；上覆粉質黏土夾碎石角礫厚度約4～14 m，坡向與下伏基巖傾向基本一致，屬順向土質邊坡。在連續暴雨的工況下，受地表水及地下水的綜合作用，斜坡的土體自重增加，土石界面處抗剪強度降低，從而導致上覆土層沿土石界面發生滑動，造成后緣的土體開裂，形成多道裂縫，處于蠕滑階段(圖3、圖4)。

圖3 Ⅱ區覆蓋層滑坡前緣開挖變形

圖4 Ⅱ區覆蓋層滑坡后緣錯動裂縫

Ⅲ區蠕動變形邊坡，自然坡度一般為25°～35°，零星出露中生界侏羅系上統蓮花口組(J3l)粉砂質泥巖、粉砂巖，剝蝕風化嚴重，卸荷裂隙發育，完整程度較差，巖體呈塊狀結構，結構面外傾且結合程度差。在連續暴雨工況下，受地表水及地下水的綜合作用，地表水沿基巖節理裂隙下滲，裂隙中形成靜水壓力，擠壓、推移巖體，后緣形成基巖裂縫，裂縫寬1～10 cm(圖5)。

圖5 Ⅲ區蠕動變形邊坡局部裂縫

2.2 對高速公路的影響評價

Ⅰ區推移式基巖滑坡，滑動方向與設計線走向近似平行、距離遠，故對高速公路無影響。

Ⅱ區覆蓋層滑坡，由坡面第四系坡殘積松散堆積的粉質粘土夾碎石角礫沿土石界面發生滑移引起。設計路線位于滑坡前緣通過，右側最大挖方邊坡高度約14 m。K12+800～K12+990施工現場部分開挖3～5 m，已造成邊坡淺表層滑塌，后緣水塘產生多道裂縫，施工完成的線外截水溝錯臺、斷裂。進一步施工開挖，將破壞了推移式滑坡的前緣阻滑段，穩定性降低，須對該滑坡進行及時的工程治理。

Ⅲ區蠕動變形邊坡，自然邊坡處于整體穩定臨界狀態。設計路線位于邊坡前緣通過，右側最大挖方邊坡高度約28 m。該段路塹右側邊坡為順層邊坡，待邊坡開挖完成后，將削弱坡腳的支撐力、改變坡體的應力狀態和地下水的滲流場。在動水壓力的影響下，邊坡整體易沿泥巖隔水層發生順層滑動，形成工程滑坡；受節理結構面控制，在地下水的影響下，局部邊坡也易發生楔體滑動。

3 處治措施

3.1 Ⅱ區覆蓋層滑坡處治

(1)滑體重度的取值：滑坡體物質主要為粉質黏土夾碎石角礫，考慮暴雨工況，其重度取20.7 kN/m3。

(2)滑面參數的確定:結合地勘鉆孔資料，現場勘察及滑坡現狀穩定狀態，擬合1-1、2-2、3-3三個代表斷面，取安全系數1.0分別計算各坡面的滑面參數，計算結果見表1。

根據滑坡形態，對該滑坡進行分段研究。K12+130～AK0+120段以剖面1-1、2-2為代表，地勢相對較陡，滑體厚度7～14 m，相對較大。該段滑面參數取值粘聚力C

=7.558 kPa，內摩擦角φ=8°。 K12+800～AK0+130以剖面3-3為代表，地形平緩，滑體厚度4～8 m。該段地下水豐富，土體含水量大，滑面參數取值粘聚力C=3.176 kPa，內摩擦角φ=4°。

表1 安全系數1.0反算參數

(3)處治方案：根據滑面參數，取安全系數(暴雨工況)K=1.15，邊坡開挖后，計算1至3剖面的滑坡推力分別為1 307.1 kN/m、1 639.7 kN/m、596.9 kN/m。設計分段采用2.0 m×3.0 m、 2.5 m×3.5 m、1.8 m×2.5 m三種樁徑埋置式抗滑樁支擋加固；樁后按1∶1.5放坡至第一級邊坡平臺，坡面采用菱形骨架植草防護，并設置擋土墻收縮坡腳；其中K12+800～AK0+130擋土墻上方樁間設置仰斜式排水孔，以減小地下水的影響(圖6)。

圖6 覆蓋層滑坡處治設計示意

圖7 蠕動變形邊坡加固設計示意

(1)重度的取值：路塹邊坡物質主要為強風化粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，在邊坡整體穩定計算中，其綜合重度取24.0 kN/m3。

(2)參數的確定:采用K=1.00反算臨界狀態自然邊坡參數，邊坡結構面參數C值為14.217 kPa、φ值為6°。

(3)處治方案：根據滑面參數，取安全系數(暴雨工況)K=1.15，計算開挖后邊坡下滑力為480.6 kN/m。設計采用壓力注漿錨桿、錨索框架梁植草防護，分級高度10 m，機耕道邊坡分級高度8 m，邊坡平臺寬度2 m。錨桿采用φ32螺紋鋼筋；錨索由4φs15.2高強度、低松弛鋼絞線組成，強度級別為1 860 MPa。錨桿、錨索入射角度25°(圖7)。

4 結論與建議

上陡中緩下陡的緩坡平臺地貌是四川紅層地區較為常見的一種地貌形態，一般緩坡平臺上覆較厚的土層。路線通過此類地形時，應貫徹地質選線原則，選擇合適位置通過斜坡體，以減少工程活動的擾動。同時應查明地下水的排泄路徑，重點評價水的影響。該類地形的基巖陡斜坡，因巖體構造應力的釋放、卸荷，以及裂隙充水受壓、地震、河谷下切等因素的影響，形成蠕動變形邊坡。設計路線通過該區域時，應加強邊坡的支擋防護，必要時需進行預加固處治。

[1] 交通部第二公路勘察設計院.公路路基設計手冊[M].第2版. 人民交通出版社, 1996

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