公路工程高填路基滑坡穩定性分析及處治措施

■ 王 彤

（福建船政交通職業學院，福州 350007）

0 前言

福建地處我國東南，依山面海，山嶺峻、河流急，公路邊坡水毀滑坡時有發生。隨著福建普通國省干線公路向深山峽谷延伸，其建設難度越來越大，經常出現高陡邊坡，甚至要穿越一些地質不良地帶，通常在強降雨的影響下發生路基邊坡溜方、坍塌、潰坡等水毀現象，留下了較大的交通安全隱患。因此，水毀滑坡病害治理及加固防護技術就成為日益突出的問題。

1 工程概況

漳平新橋鎮東坑尾至聯六線 （溪口村）公路K16+300～K16+500段左側填方路基最高約16m，原設計坡率為 1∶1.0～1∶1.25， 分別采用拱形骨架植草及噴播植草防護。該段路基為填筑施工，進入雨季后，路基土泡水軟化，受原坡體表層松散坡積土影響，開始急劇變形滑動，向路基左側橫向方向產生滑移，且左側約82m處見剪出口（其裂隙產狀與坡體巖層產狀基本一致），滑坡體后緣位于K16+380處路基路面左側邊緣，下錯約0.2～0.5m，坡體變形開裂或拱出（拱出最大處平移約0.5m），坡面上出現多處不規則裂縫（整體坡面呈頁片狀向下、向外開裂、滑塌），坡體上多處裂縫開裂錯動 （其滑移主要方向約為230°，滑坡體表面出現較多裂縫，并有不同程度的塌陷現象，其裂縫寬0.1～0.3m不等，深度在0.2～0.5m不等最深裂縫未探測到底，裂縫延伸走向和長度不一，后緣裂縫較平直），后緣錯動裂縫路基中心線左側約4.5m處，如圖1所示。

2 滑坡的性質和特征

依據工程地質調繪成果以及勘察鉆孔資料，滑坡場區的地物地貌、巖、土結構、水文地質、滑坡邊界及滑坡床有如下特征：

圖1 滑坡體范圍位置

（1）除目前滑坡崩塌體上植被有向坡腳方向傾斜，周邊范圍的植被未見異常現象；

（2）路基左側自然邊坡坡面上存在多處鼓脹裂隙，距離軸線K16+380左側85m處烤煙房存在剪切裂隙，可確定為滑坡前緣剪出口，如圖2所示。

圖2 K16+380左側85m處烤煙房剪切裂隙

（3）距離軸線K16+380左側3.5m處路基填方邊緣發育錯動裂隙、張開裂隙等土體松脫的現象，后緣下錯約0.2～0.5m，可確定為滑坡后緣，如圖3所示。

圖3 路基填方處滑坡

（4）滑坡體東側邊緣有一處房屋墻壁及地基存在與滑向一致的縱向裂縫，可判斷為滑坡東側邊緣，如圖4所示。

圖4 滑坡體東側房屋內拉張裂隙

（5）根據鉆孔 HP3 、HP4、HP5 及 HP7 資料，在位于碎塊狀強風化層之上，埋深約6.0～12.5m處發育一厚約4.0～7.0m的灰色、飽和、軟塑狀的土層，其巖土結構不清，局部土夾石，鉆進過程中局部伴有漏漿現象，可判斷為滑床位置，如圖5所示。

綜合以上的特征判斷，該處坡體在可追溯的歷史時期內為穩定的斜坡，應為斜坡上方路基填筑后，在雨水作用下引發坡體表層不良堆積體后產生蠕變，其滑向約320°，傾角約10～-20°，沿線路橫向寬約85m，縱長約85m，滑坡體厚度最大約12.5m，估算其平面面積約7225 m2，體積約36125m3，根據宏觀跡象判斷滑坡處于蠕動擠壓至時滑時停階段，體現遇雨即滑的特點，其變形破壞不斷發展和擴大。判定為推移及牽引式淺層中型滑坡。

圖5 鉆孔HP3等處拉張裂隙

3 滑坡變形成因及預測

根據勘察的鉆孔資料，場區坡體上覆3.0～10.0m軟-可塑坡積粘性土，坡腳上部發育5.0～6.0m軟塑粉質粘土，軟弱土厚度較大，土體穩定性差，抗剪強度整體偏低，下伏3.0～8.0m強風化（炭質）粉砂巖、砂巖，且巖層產狀210°∠17°為順坡向，為坡體變形和滑坡的形成提供了地質基礎。

由于路基填筑過快，特別是未及時排水、支護，削弱填方坡體的前緣支撐，在多次連續降雨的自然背景條件下，使得填方坡體前部的抗剪力迅速減弱，而后改變了原有自然山體的整體應力平衡，在脆弱的地質背景條件下，進而推移下部山體的變形開裂。

根據施工記錄，該地區自5月起多天普降大暴雨，大量降雨入滲填方坡體及自然坡體，且排水不暢，多匯集于填方坡腳。使上覆松散土體迅速飽水軟化，土體自重增加，粉砂巖的層理面不斷浸潤、泥質化，導致抗剪強度降低，最后形成土體變形失穩，因此地下水排水不暢是形成山體滑坡的長期外因之一。

根據勘察期間對較大幾處錯動裂縫設置標識進行相對位移觀測，裂縫未見明顯擴大發展，考慮到勘察期間時間有限以及天氣狀況多為晴天，不排除暴雨季節中裂縫繼續下錯發展擴大的可能。根據前緣剪出口破壞位置和后緣錯動裂縫范圍判斷，滑坡滑向線路左側，后緣錯動面較為明顯，界限清晰，但若未及時得到有效的加固治理，或再次遭遇持續降雨情況，受下部滑動面影響，極易牽引上部堆填方坡體（具潛在滑動面的）變形，形成一個整體更大的牽引式滑坡。

4 滑坡穩定性評價及處治方案

4.1 滑坡穩定性評價

現場地質調繪和鉆孔資料表明，滑坡體所反應的宏觀變形跡象已明顯，堆填路基下方存在小范圍不良堆積體，且長期未進行加固處理，路基填筑后擠壓下方坡體，表層不良堆積體失去了前緣支撐產生變形蠕動，引發坡體后緣張開裂縫及前緣局部剪出裂縫明顯，進而發展成推移及牽引式滑坡。為了確保公路填方路基安全，保證公路正常運營，應對坡體采取加固措施。根據鉆孔HP3、HP4、HP5及HP7揭露的軟弱層和變形情況，有1個主滑動面，其中主滑動面是根據鉆孔HP2、HP3及HP4、HP5、坡面上的錯動裂隙、小型崩塌點和坡腳的前緣剪出口位置連線而成的，其深度約6～12.5m。

根據以上綜合考慮，該滑坡體穩定性較差，雖現狀暫時穩定，且處于穩定的臨界點，若不及時采取相應的加固防護措施，暴雨季節有進一步下滑的可能。

4.2 滑坡處治方案

根據上述病害情況，設計單位在經過多次現場踏勘并結合補勘資料，確定治理設計方案：

（1）支擋及錨固工程：K16+354～K16+440段填方路基坡腳打設錨索抗滑樁，樁間距6m，抗滑樁地面以下部分采用圓樁（機械成孔），樁徑2.2m，地上部分采用方樁，截面尺寸為：2.2m×2.2m抗滑樁進入碎塊狀強風化粉砂巖層深度按照懸臂段與嵌固段1∶1的比例原則進行控制；抗滑樁樁頭設置三孔錨索，上排兩孔、下排一孔，預應力錨索鉆孔孔徑Φ150mm，6束鋼絞線錨索，樁頭錨索錨固段進入碎塊狀強風化粉砂巖不小于12m。

（2）排水工程：K16+354～K16+530段路基邊坡坡腳換填50cm級配碎石層，回填透水性材料頂面平臺設置60cm×60cm排水溝進行排水。

5 滑坡穩定性建模分析

5.1 綜合抗剪強度參數取值

考慮目前坡體處于不穩定狀態，安全系數應略小于1，據此進行滑動面抗剪強度參數反分析計算（主要利用Geo-Slope軟件的Bishop法計算）穩定性，并反求c、φ值，利用Geo-Slope軟件將主滑斷面的滑坡體細分成若干塊，獲得各滑動面的抗剪強度參數。而根據推測滑動面附近地層目前已提供的土樣的室內重復剪試驗成果，其平均值全風化層c=10.3kPa，φ=10.1°，砂土狀強風化層c=8.0kPa，φ=16.3°，較反算結果相近。綜合分析，目前室內土工試驗仍在進行中，還有部分土樣的飽和剪、重復剪切等試驗指標未參與統計，但是根據目前滑體破壞程度和滑移速度，原滑坡體穩定系數應取值在0.98～1.00之間，應是適宜的，并綜合考慮已有的室內土工試驗相關數據，故據此反算的各滑動面抗剪強度參數也應當是合理的。

5.2 滑坡路段滑坡體穩定分析

綜合土工試驗結果及以上各參數的反算結果，得出滑坡體的各地層設計參數建議值，對滑坡段落，選取K16+411.539斷面，根據現場變形情況，反算強度指標，并進行治理。由圖6和圖7可知，在抗滑樁加固后安全系數為1.356，大于加固前的安全系數0.981，說明抗滑樁加固滑坡路段的方案是合理有效的。

圖6 加固前安全系數Fs=0.981

圖7 抗滑樁加固后安全系數Fs=1.356

5.3 高填路段滑坡體穩定分析

綜合土工試驗結果及以上各參數的反算結果，得出滑坡體的各地層設計參數建議值，對高填路堤段落，選取K16+471.539斷面，根據現場變形情況，反算強度指標，并進行治理。由圖8和圖9可知，在抗滑樁加固后安全系數為1.361，大于加固前的安全系數1.174，說明抗滑樁加固滑坡路段的方案是合理有效的。

圖8 加固前安全系數Fs=1.174

圖9 抗滑樁加固后安全系數Fs=1.361

6 結語

路基邊坡水毀滑坡治理選定防治工程措施前，應詳細調查滑坡體的地形地貌、水文條件和地質情況，認真分析滑坡形成的主、次要因素及其相互作用規律，確定滑坡體類型及其發展的階段，并通過不同工況下的邊坡穩定性計算分析，結合公路的重要程度、施工條件，綜合考慮工程措施的適宜性、經濟性、可操作性以及工期等方面的因素，最終確定邊坡加固處治方案。