都汶高速公路K25堆積體治理設計

張靈生

【摘 要】通過對都汶高速公路K25右側堆積體的地質概況、特征、形成和變形破壞機理分析，對該堆積體進行了天然和開挖后的穩定性評價，根據評價結果對路線通過該段堆積體的挖方邊坡的樁板墻進行了治理（優化）設計。

【關鍵詞】都汶路；堆積體；穩定性；設計

Treating design of K25 congeries in Du-wen highway

Zhang Ling-sheng

（Civil building college of west China university Chendu Sichuan 610039）

【Abstract】With the analysis of the geological summary feature forming and deformation collapse mechanism of K25 congeries in Du-wen highway， evaluate the congeries stability in crude and excavated condition， accomplish the pile-plank wall harnesing design of the congeries cutting side slope according the evaluating result.

【Key words】Du-wen highway；Congeries；Stability；Design

1. 概述

都（江堰）至汶（川）高速公路是四川通往西藏和大西北的重要交通干線，也是通往世界自然遺產九寨溝～黃龍風景名勝區的旅游黃金干線，對國家實施西部大開發的宏偉戰略目標和促進阿壩州的穩定和發展有著重要的社會經濟意義。K25堆積體位于都汶路K25+660-K25+858段右側（圖1），堆積體巖性為碎塊石質土，多呈松散狀，據地質調查和勘探，場區在自然狀態下不良地質現象為局部段崩坡積松散堆積體表層的崩滑及巖石的崩塌。擬建公路中線位于堆積體前緣，路面設計標高為884.0～884.59米，路基以左填右挖的形式通過，右側最大開挖深度達10.5米，路塹開挖后，易發生沿土石界面及土體內部的滑動破壞，為了保證開挖后邊坡的穩定性，設計采用路塹樁板墻加固。由于該段路線長度較長，為了保證坡體在施工和運營過程中的安全、經濟，有必要對該堆積體進行穩定性分析和治理加固設計。

2. 地質概況

2.1 地形地貌。

場區地貌上屬構造剝蝕中高山，微地貌屬中高山斜坡坡麓，與岷江河岸（Ⅰ～Ⅱ級階地）相接。山脊脊嶺走向近南北向，地勢北東高南西低，地形呈陡坡高坎狀，大致為：坡體上部呈陡坎狀，坡度70°以上，坎高大于15 米；坡體中部坡度45～60°；坡體下部坡度30～45°；坡前為簡易公路穿越；再前為岷江河岸（由北向南流淌）。岸坡坡度在45～60°之間，最大岸高6 米左右。邊坡坡向240～245°，與擬建公路走向（330～333°）近正交。岷江河谷標高874～875 米，坡底簡易公路標高882～884 米，斜坡坡頂標高約950 米，陡坎坎頂標高大于1010 米；相對高差大于140 米（平距僅120 米，總體坡度大于45°）。

2.2 地層巖性。

據地面地質調查及鉆孔揭露，場區地層為三大類（圖2）：第一大類為第四系全新統崩坡積層（Qc+dl4）、沖洪積層（Qal+pl4）；第二大類為第四系更新統冰水堆積層（Qfgl+glp）；第三大類為震旦系晉寧～澄江期花崗閃長巖（γδ22）。

2.3 地質構造與地震。

據區域地質資料及地質勘察資料，場區構造上屬映秀斷裂之北西盤，基底巖層為震旦系晉寧～澄江期花崗閃長巖夾輝綠巖脈、閃長巖脈及花崗巖脈，出露于斜坡上部及上游簡易公路右側形成陡崖。覆蓋層為第四系全新統崩坡積層及更新統冰水堆積層，厚度隨地形變化大，最大19.8 米未揭穿。場區地震基本烈度為Ⅶ度。

2.4 水文地質條件

2.4.1 地表水。

該工點擬建線路范圍無地表水體；線路左側15～25 米外為岷江，岷江河谷呈“U”型，屬常年性流水，河水水位及水量隨季節及降雨量變化大，同時受上游映秀電站蓄排水控制變化較大。

2.4.2 地下水。

據區域水文地質資料及鉆孔揭露，場區地下水主要為第四系松散堆積層孔隙水，主要賦存于沖洪積卵（漂）石層中，其次賦存于冰水堆積卵（漂）石層中；受大氣降水及上游同層地下水入滲補給，并與岷江呈互補排泄關系；地下水位隨岷江水位變化而變化。鉆探深度范圍內未揭示明顯地下水。

3. 堆積體結構特征及形成機理分析

3.1 邊坡上部為花崗閃長巖巖質陡崖，巖體裂隙較發育，主要有三組：（1）：140～165°∠50～80°，間距0.5～3 米，微張，巖脈往往沿該組裂隙充填，脈寬3～6米。（2）：245～280°∠70～80°，間距0.5～5 米，微張，該組裂隙形成順河陡崖。（3）：30～40°∠65～75°，間距1～5 米。另外30～60°∠25～40°流層理也較發育。后緣基巖陡壁部位發育有一條沖溝，沖溝走向與邊坡坡向一致。邊坡中下部發育有一崩滑堆積體，呈錐形，最長處63 米，前緣最寬處38米；其后緣20 米為一較順直的“U”形溝槽，寬約8～10 米，深約5～8 米，近似沿坡向往坡上延伸較遠；溝槽側壁基巖裸露或淺埋，溝底為崩坡積碎（塊）石質（夾）土。崩滑堆積體巖性為碎塊石質（夾）土夾角礫組成，多呈松散狀。該部位邊坡自然坡度約40～45°。

據勘探資料，結合現場調查，邊坡前緣坡腳部位分布有一厚度約1～2.5m、河流沖積形成的粉沙、細紗層，沙層結構松散，含水量較高，手捏呈濕滑狀。該沙層在邊坡坡腳部位分布極為不均，局部地段甚至呈尖滅趨勢（圖3）。

3.2 受邊坡后緣基巖發育有三組主要結構面的影響，該三組結構面將巖體切割成塊狀。在漫長的地質過程中，受降雨、風化、凍融等因素的影響，上述結構面強度逐漸降低，被其切割的巖塊也因此逐漸變得松動，進而在重力作用下產生崩塌、墜落，最后堆積在邊坡中下部坡形較緩部位，形成碎塊石堆積體。同時，因巖脈抗風化能力弱于圍巖，且走向與坡向較一致，加上地形坡度大，故沿巖脈往往形成沖溝（邊坡崩滑體上部沖溝的形成即為明證），便于地表水的匯集及崩坡積碎塊石堆積，堆積到極限平衡時在匯水浸泡軟化及重力作用下，沿溝向坡下位移便形成上述的崩滑堆積體，覆蓋于邊坡下部的河流沖擊物及冰水堆積物之上。從現有坡體的結構特征上看，該滑坡主要由兩期規模較大的滑動形成，一期規模較大，二期規模較小，其滑塌的物質主要為顆粒較細的角礫和粘土。值得注意的是，邊坡前緣坡腳部位發育有一層河流相的粉沙、細沙層。該沙層具有含水量高、壓縮性高的特性，且力學強度差，因此上覆崩滑堆積體在沙層壓縮變形的條件下有進一步下滑的趨勢和可能。

4. 堆積體穩定性評價

4.1 定性評價。

堆積體邊坡在自然狀態下，整體表現為穩定狀態，但存在局部松散碎（塊）石土、角礫土的崩滑破壞。路塹邊坡開挖后，將會在開挖坡腳以及開挖坡面位置出現明顯的應力集中，同時在開挖坡面的中上部將會出現較大的拉應力區，使得巖土體處于雙向受拉的狀態，開挖坡面部位的變形以水平剪出變形為主，而在堆積體的中部則以豎向下滑變形為主。極易在堆積體開挖坡腳及坡面處發生剪出破壞。同時，由于坡面平均橫坡大于45度，其上方的裸露的花崗閃長巖在節理、裂隙切割后極易發生隨機性崩塌破壞。

4.2 定量評價。

（1）采用極限平衡理論，計算滑坡穩定性系數K值，堆積體穩定性系數計算主要參數選取如表1：

根據規范，堆積體邊坡的安全系數（Ks）選取如：

工況1：天然情況，安全系數：Ks≥1.25。

工況2：天然+暴雨，安全系數：Ks≥1.2。

（2）計算結果表明：天然狀態下，邊坡該部位坡體穩定性較差，處于極限平衡狀態（穩定性系數1.015），按設計安全系數（1.25）計算時，邊坡產生的剩余下滑推力為1054.04KN/m；在暴雨條件下，邊坡很有可能產生失穩破壞（穩定系數只有0.954），當按設計安全系數（1.2）計算時，邊坡產生的剩余下滑推力為1115.45KN/m。因此必須對邊坡進行支護處理，而對于這種量值的剩余下滑推力，普通擋土墻很難滿足安全要求，比較適合采用樁板墻進行支護。

5. 堆積體治理設計

5.1 治理總體思路。

根據前述分析，坡體的破壞形式主要為：坡體開挖后的在坡體下部的剪出破壞、上方巖體的崩塌破壞，而地表水、地下水、巖體的風化作用、通往景區公路的綠化效果也需考慮。故設計應考慮對坡體開挖后下滑的治理、崩塌落石的治理、地表水、地下水的截排、工程防護后的綠化設計等綜合措施（圖4）。

5.2 治理設計。

5.2.1 K25+640-K25+858段右側共設樁40根；樁體在邊溝平臺以上內側設預制擋土板，板上設泄水孔，利于坡體內部地下水排出，為了方便掛板和減少坡體的開挖，樁體在此段設計為“T型”（圖5）。

5.2.2 根據計算，樁長9～17米截面尺寸為1.5m×2.0m、樁長19～24米截面尺寸為2.0m×2.5m、樁長25米截面尺寸為2.0m×3.2m，樁中心間距5.5 m。

5.2.3 樁板墻以上5米處設置高2～3米的SNS被動防護網，防止崩塌落石對公路的危害。

5.2.4 被動網以上設截水溝，有效攔截坡面水。

5.2.5 為了減少圬工砌體對環境的影響，在樁前平臺和樁頂平臺客土種植藤蔓植物。

6. 結論

6.1 整個邊坡地貌形態，從上至下呈現出陡——稍緩——陡趨勢。為邊坡后緣被結構面切割行成的塊狀受降雨、風化、凍融等因素的影響，結構面及巖塊強度逐漸降低，進而在重力作用下產生崩塌、墜落，最后堆積在邊坡中下部坡形較緩部位，形成碎塊石堆積體。

6.2 工程開挖對邊坡應力場及變形均有一定程度的影響，開挖后的坡腳和坡面是薄弱部位，易發生此處的剪出破壞。

6.3 根據計算分析，坡體開挖后，達不到高速公路設計的安全要求。需要采用適當的支擋工程，提高坡體的穩定性。

6.4 設計采用樁板墻、被動網、截水溝、泄水孔等綜合措施進行治理。

6.5 該工點現正在進行治理工程的施工，從施工中反映出的信息，治理設計是合理、有效的。

參考文獻

[1] 王凌云、黃潤秋、劉鳳宣等 國道317（213）都江堰至汶川公路沿線邊坡地質災害形成機理及防治處理措施建議 2005.11

[1] 公路路基設計手冊 人民交通出版社 1996.08