某山區機場傾斜基底高填方邊坡滑坡與防治

胡閃閃

【摘要】本文結合實例，對填土初期及其后期工程中，多處滑坡的發生原因與防治措施進行了整理，在勘察設計方面收獲了豐富的經驗與教訓。

【關鍵詞】山區民用機場；高填方；滑坡與防治

川渝交界某山區正在建設某大型民用機場，此機場為國內機場中地形最為復雜的大型工程。整個機場土石方總量在6000多萬立方米以上，道肩填方的高度最大可達60米，填方的邊坡高度最大可超過130米。填方區域具備傾斜基底，由于底層流經地下水，因而巖土的穩固性較差。建設過程中，傾斜基底高填方邊坡的穩定性及其滑坡的防治，是建設中最為關鍵的技術問題。

1、地質選址和填土滑坡

1.1選址地質背景

①地形地貌：填方區域坐落在單面山面坡，坡面傾向NE，坡度為15°～21°，傾斜基底條件可行。

②地層：侏羅紀系泥巖、炭質泥巖、砂巖互層作為基底巖石，其風化程度非常嚴重。上覆第四系殘坡積層和古滑坡巖石的堆積層，厚度通常在0.8m～1.1m之間。

③巖性和產狀：基巖最頂端構造主要是不透水的炭質泥巖，其傾向在100°～160°之間，傾斜角度為10°～20°之間，和坡面的角度大體一致。其上方所覆蓋的弱膨脹土為灰白色的粉質黏土，底部水量豐富，形成了軟弱帶，其填方基底也因而具備了巖層面的滑坡要素。

④水文地質條件：機場選址區域的裂隙水和潛水發育較好，這也使得填方基底順基巖面極易滑移，地下水是非常重要的潤滑因素。

1.2造成填土滑坡的原因及其屬性

（1）促成滑坡的因素：綜合上文闡述的不利條件相互作用，使得施工之前選址地區的地段周邊坡體不穩定，在勘察過程中發現，共有8個古滑坡，都是覆蓋層順基巖面淺層土質滑坡。該機場于2014年3月開始進行填土，到2015年1月為止，總共發生填土滑坡共6次。在后續的填土過程中（2016年7月）又產生了繼發性的“五標滑坡”。這些滑坡都是填土層及覆蓋土層順基巖面不穩定引起的。同時，這些填土滑坡的產生，也有相關的外部因素：

①填方負載過重，開挖的施工過程中，過度清除摒棄表層的腐爛植物土壤。

②施工過程中，對原地面和周邊魚塘進行了大幅度破壞，天然的地表排水系統受阻，地下水大量滲透到巖層。特別是2015年夏季暴雨侵襲，“五標滑坡”在臨近竣工時突然發生。

③強行進行傾斜基底的填土施工，使土體內部的摩擦角減小，孔隙水的壓力驟增，軟弱面暢通無阻。機場選址地區多發強夯滑移面。據觀察顯示，“五標滑坡”位移的速度和頻率與強夯施工的力度，二者成正比。

④開始挖掘過程中平坡腳阻礙了土墻的基槽，形成了臨空面。

（2）滑坡屬性：6-8號滑坡、“五標滑坡”由于坡腳填方向下受擠壓力，形成推移趨勢，上方形成牽引趨勢；11號滑坡由于開挖過程中，土墻基槽水量過大，牽引填方體；12號滑坡是由于公路上過多棄土所推移產生。這些滑坡的起因都是填土和淺層覆蓋層順基巖面受到破壞，人為行為引發的事故因素較大。

（3）滑坡穩定系數：據核算，6-8號滑坡、“五標滑坡”，其運行均為蠕動變型時期。據前期分析，11號滑坡、“五標滑坡”會持續變質；12、13號滑坡在該階段處于穩定狀態。如果填土行為繼續，這些滑坡都將面臨爆發的狀況。于是，在中期過程中，突然發生了滑坡。

1.3填土滑坡特征

①滑坡范圍：6-8號滑坡、“五標滑坡”，其平行寬度、垂直長度，分別是270米×400米、170米×250米、100米×150米、90米×35米、230米×70米、310米×280米。

②主要滑動方向：99°～133°，和坡面的傾向以及基巖面的傾向大體一致。

③滑坡上下間距：不算填土在內，6號滑坡上下高差為2.2～9.4米，11號滑坡上下高差為9.4米。

④移動面：主體的移動帶在基巖面，或其相接壤的灰白色粉質黏土中，屬于淺層的順基巖面滑坡。移動面傾斜的角度和坡面的傾斜角度以及基巖面的傾斜角度，大體一致，均在11°以上。

1.4巖土，移動面的物理力學屬性

①勘察報告提出的主要物理力學指標，見下表：

②抗剪強度的影響因素：地下水下滲、膨脹性土體強度衰減、強夯震蕩。根據相關實驗，土體在高應力下，內摩擦角會下降，填土高應力的負面影響比較大。

③抗剪強度滑動指標：在前期的過程中進行勘察，諸多試驗顯示出不足，但是指標高出標準值。由于缺乏相關的實驗依據，設計過程中，對高填方的穩定性過度確信。之后經過新的實驗和計算，其抗剪強度指標是：5號古滑坡r=15kpa、β=10°，6-8號，“五標滑坡”r=12～15kpa、β=3°～4°。

2、填土滑坡治理與坡體預加固

除了古滑坡體已經清除了之外，還需要根據填土滑坡中的不穩定因素進行防治。治理方案比較：現階段的主體工程方案主要有兩個，即挖除—換填方案和抗滑樁方案，第一種方案（即挖除—換填方案）主要是采用清除填方體以及覆蓋土層的方式，在基巖里面挖臺階，然后再根據挖好的地方進行回填優質的土壤，然后回填原土，形成一種“土石擋墻”的形式，消除下滑力然后置換滑動面，不過在這一過程中也存在一些較難解決的問題，比如在開挖的過程中會出現挖方數量大以及沒有固定的棄土場的問題。不過這種方式還是比較有利的。第二種是抗滑樁方案，這種方案技術安全可靠，但是費用較高，兩個方案各有利弊。專家建議下場區上部采取第一種方案，場區下部采取其二種方案，可以對于一些潛在的不穩定坡體需要進行加固，然后在一些未失穩的填方地段進行抗滑驗算。

3、主要的經驗教訓

（1）本機場的填土滑坡屬于人為活動誘發的工程，雖然山區機場的建設炙手可熱，但是還是沒有足夠的考慮到機場建設時山區災害的警覺性，在工程的滑坡治理方面，需要重視起來。

（2）本機場的傾斜基底高填方穩定性的問題，一直也是一些山區機場建設中常見的一些山區災害的問題，通常這些問題是不受人為控制的，因此在建設初期就需要做好充足的準備。

（3）工程滑坡問題需要注意填土滑坡之后，軟弱面的抗剪強度會降低，因此會導致增大抗滑工程。清除—換填方式的使用容易導致清方數量的增加。填土之后對于地下排水工程的建設會比較困難，而且無形中增加了工作量。

結論：

本次對山區機場傾斜基底高填方滑坡與防治的研究，取得了一定的進展，并且根據研究的結果積累了豐富的工程經驗，同時這方面的問題還需要專業人員進行更深層次的研究。

參考文獻：

[1]朱彥鵬，朱鋆川，楊校輝，等.山區機場高邊坡不同方位原狀土強度試驗研究[J].中外公路，2016，（02）：20-24.

[2]朱彥鵬，江騰，朱鋆川.山區機場高填方邊坡施工期沉降的灰色模型預測[J].甘肅科學學報，2016，（01）：88-92.