公路下邊坡穩(wěn)定性分析及滑坡防治措施

工程概況

2016年入春以來，新疆伊犁河谷地區(qū)連續(xù)降雨，喀什河流量激增。根據(jù)烏拉斯臺(tái)水文站蜂場提供的資料，省道315線里程樁號(hào)K81公里蜂場大橋處最大洪峰流量為870m3/s，重現(xiàn)周期約為50年。洪水導(dǎo)致河道內(nèi)水流改道，特別是里程樁號(hào)K72+180-K72+510段，道路臨河側(cè)10m～20m的河灘平臺(tái)被河水沖蝕，地形產(chǎn)生變化，原設(shè)計(jì)已不能滿足新建公路的穩(wěn)定性與安全性，需根據(jù)新地形及河道改移情況進(jìn)行變更設(shè)計(jì)。

現(xiàn)場情況

省道315線喬爾瑪至蜂場段公路改建工程里程樁號(hào)K72+180-K72+510段左側(cè)臨河，右側(cè)為臺(tái)地，路線左側(cè)距離喀什河約有30m～50m的平臺(tái)，右側(cè)臺(tái)地比老路高約5m。

原設(shè)計(jì)時(shí)，K72+240-K72+410段為滑塌路段。現(xiàn)有省道315線由滑坡體中上部穿過，路線兩側(cè)地表植被生長較好，以草本植物為主，喬木、灌木少，滑坡位于喀什河的北岸，滑坡的前舌位于河流岸坎處，滑坡剪出口在岸坎的坡面上，坡面坡度在20°～25°左右，在其上、下游處，河岸陡直，在岸坎跟部有部分基巖出露，灰黑色，巖性為砂巖、泥巖，巖體破碎且夾有軟弱夾層。

原設(shè)計(jì)在路基臨河一側(cè)（喀什河）以基巖非軟化層為持力層設(shè)置擋土墻，并在路線右側(cè)臺(tái)地設(shè)置一道截水溝，阻止出露地表的潛水下滲，防止坡面土體由于含水率的增加而使土體結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而增加土體的下滑力。

該段滑坡在2010年至2015年期間其規(guī)模僅限于K72+240-K72+410段，2016年由于伊犁地區(qū)降雨量偏大，喀什河水位增高，進(jìn)一步加劇了淘蝕的速度，造成滑蹋范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，由中心向兩側(cè)擴(kuò)散，形成目前的規(guī)模。

工程地質(zhì)

2016年7月，水毀發(fā)生后，對該處滑坡進(jìn)行了補(bǔ)充調(diào)查，通過本次勘察，探明滑坡體地層主要有以下四層：

第一層，填筑土：層厚1.7m，灰色，稍濕，稍密-中密。為老路路基，主要為卵石。

第二層，圓礫： 層厚1.5m，灰色，稍濕，稍密-中密。母巖為灰?guī)r，凝灰?guī)r，充填物為中粗砂，含個(gè)別漂石。

第三層，卵石： 層厚4.8m，灰色，稍濕，其中5m～6m松散，易蹋孔，其余稍密，含黑色腐殖土，母巖為灰?guī)r，凝灰?guī)r，充填物為中粗砂、腐殖土，漂石含量在5%～8%，最大粒徑220mm。

第四層，砂巖，泥巖：揭示層厚12.0m，灰黑色，全風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化，巖體破碎，裂隙極發(fā)育，軟弱。夾有煤矸石層，層厚在20cm～50cm，巖層產(chǎn)狀為50°∠70°～80°。

地面調(diào)溫冷暖兩聯(lián)供系統(tǒng)對傳統(tǒng)兩聯(lián)供系統(tǒng)做了改進(jìn)，使得地暖不但可以冬季用來采暖，夏季也可以與風(fēng)機(jī)盤管協(xié)同工作，并承擔(dān)以地暖制冷為主、風(fēng)機(jī)盤管制冷為輔。由于制冷工況是以風(fēng)機(jī)盤管為輔助，這樣風(fēng)機(jī)盤管配置可以很小而且只需要低速運(yùn)行即可。這樣改進(jìn)后，不但解決了冬季采暖的舒適度問題，同時(shí)也解決了夏季空調(diào)噪音、吹風(fēng)感、溫差波動(dòng)大的問題，讓使用者徹底告別空調(diào)病。

K72+180-K72+510段河道岸坎處地基土0cm～10m范圍內(nèi)分二層，第一層為碎石、漂石土，層厚1.0m～1.8m，受水流沖蝕，在部分段落該層消失，灰色，稍密，地基承載力基本容許值fao=500kPa，土石工程分級(jí)Ⅲ；第二層為砂巖，灰黑色，夾有煤層，多呈強(qiáng)風(fēng)化狀，地基承載力基本容許值fao=500kPa～650kPa，土石工程分級(jí)Ⅴ。

滑坡成因分析

地形原因：喀什河在此處發(fā)育有多級(jí)階地，其中滑坡位于階地最前端的河流一級(jí)階地，為泉水溢出帶。同時(shí)，喀什河流在該處前緣形成一個(gè)凹岸彎道，掏蝕岸坡前緣。

地層影響：滑坡區(qū)域?yàn)榛A地，地層主要分兩層，表層以第四系圓礫、卵石層為主，厚度在5.0m～8.0m左右，局部夾有粉質(zhì)黏土、細(xì)砂等細(xì)粒土，受泉水溢出帶影響，地層總體潮濕，潛水水位在4m左右，該層透水性較好，使得地下水向下滲透，直接浸泡下覆基巖；第二層基巖為泥質(zhì)砂巖、砂巖層夾有煤層、煤矸石，全風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化，該層為隔水層，潛水浸泡泥質(zhì)砂巖及煤夾層，泥化軟弱塑流，形成滑坡底滑面。

該區(qū)基巖正常產(chǎn)狀為50°∠70°～80°，而遇水后軟化產(chǎn)生滑動(dòng)的巖體產(chǎn)狀為30°∠20°～40°，可以看出巖體發(fā)生了明顯的繞曲變形。

水的影響：首先，該處滑坡前緣為喀什河，受喀什河水流影響較大。河道在該處形成凹岸，直接掏蝕坡體前緣，造成較大的臨空，尤其是雨季或洪水季節(jié)后，河水水位增加，沖蝕能力加強(qiáng)。

其次，是降水補(bǔ)充地下水形成泉水的影響，本區(qū)自然降水較豐富，且山區(qū)融雪水較多，使得地下水豐富，每一級(jí)階地前緣腳部都是泉水溢出帶，該滑坡后緣為二級(jí)階地前緣的泉水溢出帶，滑坡前緣為一級(jí)階地泉水的溢出帶，泉水水量較大。

現(xiàn)有老路右側(cè)地勢稍低洼，沒有相應(yīng)的排水通道，路基起到了阻水的作用，造成地表水在路基右側(cè)匯集，通過下滲作用，增加土體自重并浸泡泥質(zhì)砂巖及煤夾層等軟巖層，形成滑動(dòng)面。

綜合上述因素：根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、鉆探，以及以往挖探、物探成果綜合分析，臨河一側(cè)土體及風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、砂巖的抗沖刷能力較差，受河水的掏蝕作用較明顯。在河水的掏蝕作用下，臨空面逐漸增大；同時(shí)本區(qū)自然降水量較大，由于降水下滲，一方面，導(dǎo)致土體自重增加，另一方面，下滲水流浸泡軟化下覆泥巖及煤層，形成軟弱滑動(dòng)面。在前緣失去支撐、底滑面形成及水的作用下，導(dǎo)致了該區(qū)域土體的失穩(wěn)，產(chǎn)生滑動(dòng)變形，土體經(jīng)過滑動(dòng)，原有沉積結(jié)構(gòu)遭到破壞，這就是滑坡體卵石層呈松散狀態(tài)的原因。

此外，該滑坡在2004年產(chǎn)生的整體錯(cuò)動(dòng)，是發(fā)生在路基施工剛剛完工后的一次較大的降水之后，可以看出施工擾動(dòng)影響也比較大。

穩(wěn)定性計(jì)算

該滑坡臨河處邊坡坡率目前多在1：1～1：1.3，土體以松散的卵石為主，通過計(jì)算，邊坡臨河處，第5塊滑體剩余下滑力為288.114(kN)，處于不平衡狀態(tài)。其中，第3塊滑體剩余下滑力為391.724(kN)，為滑坡體最不穩(wěn)定土層。

通過穩(wěn)定性計(jì)算，路線左側(cè)邊坡最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的穩(wěn)定系數(shù)為0.609，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面為臨河處的一級(jí)邊坡頂部，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。與剩余下滑力計(jì)算結(jié)果相符。

變更設(shè)計(jì)方案

為防止滑塌路段進(jìn)一步擴(kuò)散，危及行車安全，針對本段滑蹋路段，經(jīng)研究在河岸設(shè)置抗滑擋墻方案，具體情況如下：

K72+180-K72+510段為防止河水沖蝕滑坡體前緣，在喀什河岸坎、滑坡體前緣設(shè)置了浸水抗滑擋墻，用于防洪抗滑。鑒于喀什河目前洪水較大，且本路段位于頂沖路段，為保證路基的安全、方便施工，擋墻采用C30現(xiàn)澆混凝土澆筑。

采用K72+280處河床形態(tài)斷面計(jì)算，設(shè)計(jì)水位為1660.39，一般沖刷深度2.88m，結(jié)合該路段地質(zhì)、水文條件綜合考慮，基礎(chǔ)埋深采用4m，為防止土體從墻頂滑出，擋土墻需高出地面以上4m。

經(jīng)分析，選取K72+420橫斷面作為擋土墻計(jì)算典型斷面。擋土墻根據(jù)滑坡體剩余下滑力和庫倫土壓力兩者之中的大值設(shè)計(jì)。

K72+260-K72+460段，土體滑蹋后原來較為穩(wěn)定的土層因滑動(dòng)而變得松散，松散層在地面以下5m～6m和卵礫石層與基巖的接觸面（地面以下約8m）。

為保證新建路基的穩(wěn)定性，對滑塌段路基范圍內(nèi)的地基土進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

K72+180-K72+400段為二級(jí)階地前緣的泉水溢出帶，受自然降雨的影響，泉水水量增大。故保留此路段原設(shè)計(jì)中設(shè)置的邊溝、排水溝，并在邊溝、排水溝底部設(shè)置盲溝用于攔截地下水。

結(jié)語

對該段路基下邊坡滑塌工程進(jìn)行穩(wěn)定性分析及防治措施后得出：公路路基下邊坡失穩(wěn)大多由于地下水或地表水侵蝕造成土體強(qiáng)度降低、孔隙水壓力增大，以及地表水的沖刷作用，運(yùn)營中的公路應(yīng)多加強(qiáng)路基排水系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)。該處滑坡體采用固腳強(qiáng)腰，綜合處置的設(shè)計(jì)思路，滑動(dòng)面采用抗滑擋墻支擋并做好相關(guān)排水工程的防治措施是可行的。