高速公路路塹高邊坡滑坡成因分析及防治措施

■　盧治松（福建省第一公路工程公司，泉州　362000）

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高速公路路塹高邊坡滑坡成因分析及防治措施

■盧治松
（福建省第一公路工程公司，泉州362000）

摘要高邊坡滑坡前均存在一個或多個潛在滑坡面，邊坡地質條件較差，地下水較發育，施工時常因施工外力作用改變了坡體的應力場，從而導致了邊坡滑坡情況發生。本文以某高速公路工程路塹高邊坡為背景，從工程地質、水文條件勘查和滑坡體變形情況等方面對滑坡成因進行了分析，并提出防治措施。

關鍵詞路塹高邊坡滑坡成因分析防治措施

1　工程概況

1.1滑坡區地質概況

某高速公路工程路塹高邊坡邊坡位于線路左側，地形較陡，原地表植被較發育，場址區為剝蝕低山丘陵區地貌，山坡自然坡度約18～26°。根據地質調繪和鉆探揭露，該邊坡地質條件較為復雜，局部風化嚴重，且風化極不均勻，上覆殘坡積粘性土（Qdl+el），下伏基巖為侏羅系南園組（J3nb）凝灰熔巖及風化層。場地表層見較多中風化巖孤石，塊徑多在0.5～1.5m之間。場地為西南向展布的山脊前緣，大氣降水排水通暢，無常年性地表水流，但在下雨時地表流水量較大；地下水主要為孔隙裂隙潛水，存于各類巖土層的孔隙和裂隙中，受降雨影響較大。

1.2滑坡區變形及監測情況

該邊坡原設計為七級邊坡，因該邊坡上部風化土層厚，地質較差，原設計采用預應力錨索（桿）+錨索抗滑樁加固的方案，錨索抗滑樁設置于第三級坡頂平臺處。在該邊坡四級坡面以上已完成錨固工程，進行第三級抗滑樁施工時，四階坡面以上出現開裂及局部小溜塌，第三級平臺已施工抗滑樁樁頂出現位移，最大位移累計達15cm。抗滑樁樁基檢測結果顯示6根抗滑樁樁體出現不同程度斷裂，框架梁及平臺多處開裂，已施工錨索錨頭檢測未見受力反應。坡頂截水溝外側發育有數道裂縫，并有貫通趨勢，裂縫寬度最大約30cm。設計共設置6個監測孔，由七級坡頂至第四級邊坡平臺處布置，監測曲線顯示距監測孔口下方13m 至20m處坡體出現明顯滑動。從裂縫形態和變形監測結果分析，邊坡變形已經發育為長約100m高約65m的滑坡病害。

2　高邊坡滑坡變形成因分析及評價

2.1高邊坡滑坡變形成因分析

滑坡產生的原因往往都是多方面的，內在影響因素主要有地形地貌、巖土性質和地質條件，外因主要有地震、水文條件、地質勘查深度和施工外力作用影響等。通過現場勘查分析，造成該邊坡滑坡的影響因素主要有以下幾點：

2.1.1地質方面原因

該邊坡滑坡體后側山體較為高陡，坡體上覆殘坡積土層較厚，風化深度約20～30m，風化極其不均勻且孤石發育，土質松散，造成該坡體穩定性差。地質條件復雜是該段邊坡產生滑坡變形的主要原因。

2.1.2水文方面原因

滑坡體植被豐富，地下水補給充足，加之降雨時雨水入滲坡體，使土體飽水軟化，增加土體自重，降低其抗剪強度，使得邊坡易發生變形失穩現象。因此，地下水發育是該段邊坡產生滑坡變形的重要原因。

2.1.3地質勘查深度影響

地質勘查深度不足將直接影響我們對潛在滑坡體存在的判斷，而設計單位對邊坡采取的防護加固措施也是以地質勘查資料為依據的，施工時也將忽視潛在滑坡體的存在而產生較大的施工安全隱患。如有些滑坡勘察對地下水問題重視不足，如含水層層數、位置、水量、水壓、補給來源等未分析清楚，給整治工作造成困難，甚至失敗。

2.1.4人類活動等施工外力影響

因邊坡均按要求進行逐級開挖后，逐級防護完成再施工下級邊坡，因此開挖時施工外力對潛在滑坡體產生的擾動主要體現在邊坡孤石的爆破和抗滑樁入巖時的爆破外力作用。

2.2滑坡體穩定性分析計算及評價

滑坡體穩定性分析依據主要來源于邊坡深孔位移監測情況、抗滑樁樁檢及預應力錨索應力監測結果。此外，還須根據勘察規范文件對坡體穩定性進行計算后得出分析及評價結果。

2.2.1深孔位移監測情況

設計共設置6個監測孔，由七級坡頂至第四級邊坡平臺處布置，ZK1和ZK4監測孔位于坡頂，監測曲線顯示分別距孔口18m和20m處變形增大，疑似存在滑動變形跡象。ZK2監測孔位于四級平臺，測試過程中發現距孔口17.5m位置監測管變形過大導致儀器無法測試。ZK3、ZK5監測孔位于六級平臺，分貝距離孔口16m和20m位置出現明顯滑動變形。ZK6監測孔位于四級平臺，監測曲線表明距孔口12.5m處有變形反應，其中在距孔口孔深12.5m處，監測管變形嚴重。

2.2.2樁基檢測情況

邊坡發生滑坡變形后，檢測單位對所有原檢測合格的抗滑樁樁身進行了重新檢測，結果六根樁為Ⅳ類樁，均發生斷樁現象。

2.2.3錨索應力檢測情況

根據邊坡發生滑坡變形后，錨索應力檢測結果顯示原設計拉力500kN的預應力錨索只有不足30％的錨索存在應力，其余滑坡變形區錨索已不能起到加固效果。

2.2.4滑坡體穩定性分析計算及評價

滑坡體取中段最具代表的兩個斷面，按滑坡土體天然含水量的情況進行穩定性計算。對處在正在滑動的滑坡體，穩定系數取0.95～1.00；對處在暫時穩定的滑坡體，穩定系數可取1.00～1.05。根據GB50021-2001《巖土工程勘察規范》中關于滑坡體穩定性計算安全穩定系數的公式：

式中，FS為穩定系數；Ri為作用于第i塊段的抗滑力（kN/m）；Ti為作用于第i塊段滑動面上的滑動分力（kN/m），出現與滑動方向相反的滑動分力時，Ti應取負值；為第i塊段的剩余下滑動力傳遞至i+1塊段時的傳遞系數（j=i）；Ni為第i塊段滑動面的法向分力（kN/m）；φi為第i塊段土的內摩擦角（°）；ci為第i塊段土的粘聚力（kPa）；Li為第i塊段滑動面長度（m）。

最終得出兩個斷面穩定系數分別為0.982和0.978，該滑坡體穩定系數均小于1。

從深孔位移監測、抗滑樁樁身檢測、錨索應力檢測情況判定和穩定性計算結果表明，邊坡整體處于不穩定狀態，任何外力的擾動都將致使該邊坡出現整體滑坡情況，結果將可能出現施工安全事故，并大大加大后續的治理難度，因此必須及時進行滑坡綜合治理。

3　滑坡體綜合治理方案及措施

該滑坡體上覆殘坡積土層較厚，且孤石發育，土質松散，加上地下水發育，造成該坡體穩定性差。因此，該邊坡最有效的治理方法為對滑坡體上方覆蓋的土層進行減載，同時對所有失去應力的預應力錨索及其框架全部進行鑿除后重新施工打預應力錨索及框架。此外，抗滑樁共設計21根，樁基檢測結果顯示6根抗滑樁樁體出現不同程度斷裂，且均在滑坡區中部受力最大處。綜合分析后，該滑坡體采用刷坡減載+預應力錨索框架+補強抗滑樁的綜合治理方案。在對滑坡體進行綜合治理前，須采取應急措施，以確保滑坡體安全和穩定。

3.1應急處理措施

（1）立即停止滑坡區域內所有施工項目，并對坡頂裂縫采用粘土回填夯實并用彩條布覆蓋，防止雨水和地表水直接滲入坡體。

（2）立即對邊坡繼續進行反壓，高度至第三級平臺抗滑樁位置處，頂寬8～10m，面坡1：2.0，壓實度不小于80％。已施打的排水平孔，用管接長引至反壓路基外。

（3）在坡頂裂縫范圍外設置截水溝，地表水往滑坡體范圍外截排，防止地表水直接滲入坡體，進一步降低邊坡的穩定性。

（4）加強進行變形監測工作，雨季加密觀測，并及時反饋。

3.2刷坡減載

對邊坡中、上部三階以上已變形坡體進行適當的刷方減載，減載土石方圖數量為3萬m3，減載后邊坡最高為九階，并在邊坡第四、五、六階平臺及第三級新增抗滑樁位置設置寬平臺。

3.3錨固工程

刷坡后坡面設置預應力錨索框架，單片框架寬6.0m，高8.0 m，框架上設置3排6孔預應力錨索，設計長度單孔設計拉力700kN。預應力錨索施工前須先行在每級邊坡坡腳處施打仰斜排水孔，數量及間距應根據實際地質水文情況及坡體滲水量大小調整確定，正常工況時排水孔徑Φ110mm，間距為3～5m可滿足要求。錨索鉆孔須采用采用CSJ90以上大功率鉆機進行跟管施工，以免出現塌孔、卡鉆等情況。對于陡開挖邊坡或正在變形的滑體，按設計要求，在錨索（桿）施打并注漿后，注漿體強度達到設計強度的80％后進行預張拉詳見圖1。

3.4補強抗滑樁

（1）因6根抗滑樁樁體出現不同程度斷裂，首先需對已受損的樁體進行補強，然后在緊貼受損樁邊側補充設置截面為2.0m×2.5m錨索抗滑樁，樁頂設2孔錨索，單孔設計拉力900kN。樁坑開挖時采用跳一挖一的方式，跳槽施工，同時加強樁坑護壁變形監測，若有變形跡象，立即采用槽鋼和角鋼，按照對撐或剪刀撐的方式進行加強支撐。若樁坑開挖需要爆破時，應采用小劑量爆破，嚴禁放大炮。

（2）在開挖抗滑樁時，根據樁基檢測報告進一步確認原設計抗滑樁受損位置，對受損樁采用注漿、植筋加強的方法對樁身進行補強（詳見圖2）。鉆孔補強的位置位于靠山側，共鉆4個孔，每個孔集取樣、注漿、補筋為一體，植入的鋼筋采用φ32精軋螺紋鋼筋，鉆孔從樁頂鉆至斷樁處，然后跟套管穿過斷樁范圍，并穿過孔底1米以上，最后進行注漿。在新增抗滑樁開挖到達受損樁受損部位時，進行鉆孔植入φ32精軋螺紋鋼筋，并在端頭露出50cm長度與新增樁體鋼筋連接一并澆筑。

圖2　原設計抗滑樁補強示意圖

4　施工注意事項

（1）對于設有錨固工程的邊坡工程開挖，要求嚴格按照從上至下的開挖施工順序逐級開挖，待上級邊坡錨固工程全部實施并產生加固作用后（根據實際情況可采用有效可行的臨時加固或預加固工程措施）方可進行下級邊坡的土石方開挖作業，逐級開挖，逐級加固，直至全部防護工程結束，確保坡體穩定和結構安全。

（2）錨索（桿）預張拉方法一般是采用軌枕或槽鋼等構件作為坡面反力抑制結構，預張拉宜在錨孔注漿施工完成7日后進行，預張拉力值一般為設計拉力值的30％。框架梁砼施工時，應按設計框架或地梁間隔分批解除預張拉，嚴禁大面積一次性解除。逐片解除，逐片澆灌框架或地梁混凝土，并及時按設計要求進行張拉鎖定，必要時在地梁或框架混凝土澆灌完成7日后進行預張拉，預張拉力值不超過設計拉力值的50％。對于不卸除張拉荷載的（每孔需兩套錨具），在澆筑框架梁時，須嚴格保持錨索（桿）孔道保護鋼管的平順、通暢，嚴禁使孔道發生變形。錨索（桿）保護鋼管應套住預張拉錨具，并與槽鋼焊牢；在框架梁正式張拉之后，應予以注漿封孔（從框架梁錨具注漿孔中注漿）。對于坡面潮濕、土質松軟的坡面，若預張拉后槽鋼有明顯下陷的，則可在槽鋼下墊設枕木，或掛φ12 @150鋼筋網，并噴射10～15cm砼后，再對槽鋼進行張拉。

（3）路塹邊坡施工期監測主要采取地表位移監測，必要時采用深孔位移監測，根據坡體變形數據來修正設計，指導施工，以確保施工安全和檢驗工程效果。運營期的監測有地表位移監測、地下位移監測、地下水位監測及錨索預應力監測等，監測周期為坡體開挖至建成營運后不少于兩年，對于重點復雜邊坡或滑坡區坡體變形情況予以延長，監測的頻率如下：

施工期間：①地表位移監測1次/天，變形劇烈時每天數次；②地下位移監測1～2次/周，變形劇烈時1 次/天；③錨索應力監測在張拉鎖定后頭兩個月內1次/周，其后2～3次/月。

5　結語

該滑坡體采用刷坡減載+預應力錨索框架+補強抗滑樁的綜合治理方案，有效地保證了邊坡的穩定和安全，取得了良好的滑坡治理效果。邊坡滑坡由于其地質條件復雜，其他項目應結合現場實際開挖揭示地層信息、水文條件、監測信息及坡體結構條件進行深入的分析和研究，即進行動態設計和信息化施工，從而達到經濟合理和安全可靠的目的。

參考文獻

［1］GB50021-2001，巖土工程勘察規范.中國建筑工業出版社，2009.10.

［2］JTG D30-2015，公路路基設計規范.北京：人民交通出版社，2015.5.

［3］GB50330-2013，建筑邊坡工程技術規范.中國建筑工業出版社，2014.6.

［4］JGJ8-2007，建筑變形測量規范.中國建筑工業出版社，2008.3.