霍永高速公路滑坡治理設計

張宗戰

（山西省交通科學研究院，山西 太原030006）

0 引言

隨著我國高速公路事業的迅猛發展，尤其是山區高速公路的大力發展，高填深挖邊坡路段不斷出現，大量的路基、邊坡地質災害也不斷涌現，其中“滑坡”是山區高速公路建設中最常見，也是危害最大的地質災害。但“滑坡”因產生條件、影響因素、破壞機理的復雜性和多變性，一直是世界各國研究的主要地質和工程問題之一。邊坡如果失穩，就形成滑坡、崩塌等地質災害，輕則增加投資、延長工期，重則導致建筑物倒塌，甚至造成人員傷亡，因此山區高速公路“滑坡”災害的防治技術尤其值得公路工作者在實際工作中不斷探討研究。下面就以霍永高速公路“滑坡”路段的實際設計案例進行初步的探討，供大家分享。

1 項目概述

霍永高速公路是《山西省高速公路網規劃》“三縱十二橫十二環”第九橫的重要組成部分，是山西省中部地區西接陜西省通往延安市，達陜、甘、寧等地，東經霍州接黎城高速公路（規劃）至河北省邯鄲市，進而抵達冀、魯、豫等地的重要通道。霍州至永和關高速公路由東、西兩段組成。本項目采用四車道高速公路標準建設，設計速度采用80km/h，路基寬24.5m，設計汽車荷載等級為公路—Ⅰ級。

2 公路邊坡滑坡出現的主要原因

滑坡是在重力作用下，物質由高處向低處下滑的一種運動形式。因此，“滑動”的速度受地形坡度的制約，即地形坡度較緩時，滑坡速度較慢；地形坡度較陡時，滑坡速度較快。滑坡的速度快時，人們往往猝不及防，造成巨大的生命、財產損失。在山區公路建設中，路基邊坡滑坡現象雖然不可避免，但設計中通過采取積極防御措施可以把危害降到最低。通過國內外工程實際案例分析研究可知，公路工程滑坡的形成，是由其地形地貌、地質構造、地層巖性、水及人類工程活動共同作用的結果。公路路基施工時前緣開挖，使土體形成臨空面，后緣地表水滲入，降低了土體的抗剪強度，增加了土體的重度，造成整個土體向臨空面滑移，屬工程誘發的牽引式滑坡。

（1）公路邊坡在改建過程中，土壤內部原有的應力狀態隨著改造過程的進行漸漸發生了變化，有的邊坡經過自身調整變得越來越穩定，最終形成穩定邊坡；有的經過應力調整，失去平衡，最終發生崩塌、滑坡、剝落現象。

（2）滑坡土體的透水性總體較差，地下水多沿泥巖頂面和強風化、中風化的界面地表徑流，連日暴雨使本已豐富的地下水更加充盈，軟弱面的滲水量驟增，加速了滑坡體的運動速度。

（3）斜坡中部的裂縫為地表水的滲入提供了方便。滑體中含水率大增，最終達到飽和狀態，巖體被軟化，邊坡變形失穩，滑體順坡向路塹滑移。

3 滑坡治理設計技術

3.1 綜合排水防護設計

本項目區內不良地質現象主要為濕陷、土溜、滑坡、崩塌，要使路基邊坡長期穩定，首先需要做好邊坡的綜合排水防護設計。項目區滑坡危害主要為土質滑坡，前期野外踏勘調查時發現，土質滑坡主要分布在黃土梁峁地帶，其原理是黃土沿著基巖面下滑。因此，施工期間在邊坡下方增設排水邊溝（見圖1），增加地表排水量；臨時在坡體增設排水孔，排出的地表水盡量減少滲到地下的可能；增設坡體排水溝，同時和地下排水措施緊密配合；在滑坡后部修建截水溝，攔截、排導坡面徑流。

圖1 邊坡排水邊溝設計圖

截、排水溝的斷面尺寸可參考以下公式計算：

式中：Q洪為洪峰流量（m3/s）；k為徑流系數；i為按20年一遇平均1h暴雨強度（mm/h）；F為山坡集水面積（km2）。

式中：Q設為截、排水溝設計流量（過水能力）（m3/s）；A為截、排水溝過水斷面面積（m2）；C為謝才系數，按取值；R為水力半徑，按R=A/χ取值（m）；χ為截排水溝過水斷面濕周（m）；i為排水溝比降。

3.2 生態防護措施設計

在滑坡路段設計中積極采取植樹種草等生態防護措施，控制邊坡水土流失，防治滑坡災害發生。植被主要通過以下幾個方面來實現對邊坡土體的防護功能（見圖2）。

圖2 植被護坡設計圖

（1）植物以自己的繁密枝葉來消弱雨滴動能，達到對邊坡土體的保護，枝葉吸附了降落到其上的雨水，通過物理蒸發形式返回到大氣中，這樣消弱了邊坡表面的徑流量。

（2）植物腐爛，在邊坡表面形成大量的腐殖質，一方面提高了邊坡土體的滲透性能，改善了土壤的結構；另一方面使邊坡表面變得粗糙，減緩徑流動能。

（3）植物根系起到了對邊坡土體“加筋”的作用，有效提高了土體抗剪切的能力，防止邊坡水土流失和滑坡災害出現的可能性，同時也對邊坡起到美化的景觀效果。

3.3 護面墻工程措施設計

在邊坡土質條件不佳、地質條件惡劣的易發滑坡等災害路段，不太適合采用生態防護措施對邊坡表面進行防護，本設計采用坡面護面墻工程措施。護面墻措施是指采用漿砌石砌筑或者水泥漿封堵地表裂縫等工程措施，尤其對于邊坡上裂縫處的處理。當裂縫內有基巖出露時，首先把塊石、碎石填入做成反濾層，或采用地下巖石爆破回填，然后上覆黏土夯實，再進行漿砌石砌筑或者水泥漿封堵邊坡坡面，完成邊坡表面硬性防護。本設計采用護面墻防護的典型工程設計，如圖3所示。

圖3 護面墻技術設計圖

3.4 抗滑樁及錨桿擋墻綜合設計

以上三種防護措施基本都是基于防護滑坡路段邊坡表面的措施，當邊坡穩定性出現比較明顯的問題時，就需要考慮采取積極的措施改變邊坡巖土體的力學強度。通過一定的工程技術措施，改善邊坡巖土體的力學強度，提高其抗滑力，減小滑動力，例如修筑擋土墻、錨桿護墻等支擋不穩定巖體，鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程等，有裂隙或軟弱結構面的巖質邊坡適用預應力錨桿或錨索加固等。

本設計采取后緣卸荷、前緣反壓的邊坡分級開挖形式，可根據設計計算后，確定需減小的下滑力大小，同時在其上部進行部分減重和在下部反壓。減重和反壓后，應檢算滑面從殘存的滑體薄弱部位及反壓體底面剪出的可能性。在開挖面完成的基礎上，采用抗滑樁和錨桿擋墻相結合的工程措施（見圖4）。

邊坡抗滑樁具有適應性強，對滑坡穩定性和地質環境干擾小，可多樁同時施工，工期短，見效快的優點。目前抗滑樁在要求邊坡不發生大滑動的情況下，仍然是較好的加固措施，同時配合邊坡錨桿擋墻措施，改變邊坡的巖土力學強度，通過外力保持邊坡穩定。錨桿擋墻由錨桿、肋柱和擋板3部分組成，滑坡推力作用在擋板上，由擋板將滑坡推力傳于肋柱，再由肋柱傳至錨桿上，最后通過錨桿傳到滑動面以下的穩定地層中，靠錨桿的錨固力來維持整個結構的穩定。

圖4 抗滑樁及錨桿擋墻綜合措施設計圖（單位：mm）

這些措施的放樣定位在設計圖中提供坐標要求，初步定位。設計要求施工單位實際施工前應先清除樁位附近表層易滑塌部分，同時做好樁位附近地表水攔截工作；然后開挖抗滑樁基坑，用鋼筋混凝土澆筑抗滑樁，待澆筑好的抗滑樁達到設計強度后才可進行相鄰隔樁基坑的開挖。在開挖樁孔過程中，地質人員需詳細記錄地層巖性、含水率、接觸面等情況，若發現與設計情況不符，要及時與有關部門溝通，以便根據實際邊坡條件及時做出設計變更。

4 結語

綜上所述，邊坡地表和地下水是引起高速公路邊坡滑坡失穩下滑的主要原因，因此在滑坡治理工程設計計算和工程布設中首先要充分考慮這一因素，并以疏排地表及地下水的綜合排水措施作為治理工程設計的前提與重點。另外，滑坡治理是一項復雜的工程，為得到邊坡穩定，不再出現滑坡現象，常常不是某一種措施能夠解決得了的，滑坡必須經過放緩邊坡、分臺階卸載、生態防護措施、抗滑擋土墻錨桿支擋等治理技術，因此，滑坡治理中經常使用多種措施相結合來實現對滑坡的整治，這樣才能取得較好的治理效果。

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