高速公路穿越黃土二元結(jié)構(gòu)淺層滑坡設(shè)計(jì)方案綜述

摘要：全面總結(jié)了高速公路穿越黃土地區(qū)二元結(jié)構(gòu)層滑坡主要設(shè)計(jì)過程及方式方法。

關(guān)鍵詞：滑坡；穩(wěn)定性；計(jì)算；路線方案；比選；處治

甘肅省中東部地處隴西黃土高原的西部，該區(qū)域是滑坡數(shù)量、分布密度、發(fā)生頻率是中國滑坡最發(fā)育的少數(shù)地區(qū)之一，多廣泛分布于溝壑峁梁溝道邊緣黃土和新近系泥巖接觸地帶，為二元結(jié)構(gòu)層分界面切層滑坡。滑移誘因主要為地層軟硬不均，下部泥巖透水性差，上部土體主要為第四系堆積物沿軟弱的巖層面或夾層面、結(jié)構(gòu)面失穩(wěn)順坡向下滑動(dòng)。高速公路由于路線等級高、路面寬、開挖量大等特點(diǎn)，滑坡對公路建設(shè)影響尤其大。本文通過對高速公路穿越該類型滑坡主要采用的方式、方法進(jìn)行歸納總結(jié)，并提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及意見。

一、滑坡體穩(wěn)定性分析計(jì)算

由于巖土邊坡的變形與發(fā)展直至坡體失穩(wěn)破壞都處于塑性階段，極限平衡邊坡穩(wěn)定分析方法是依據(jù)塑性理論在已知滑移面上進(jìn)行邊坡體靜力平衡計(jì)算，求出邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)和剩余下滑力。黃土二元結(jié)構(gòu)滑坡建議采用極限平衡法中推力傳遞系數(shù)顯式解法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

準(zhǔn)確的地質(zhì)資料是穩(wěn)定性分析計(jì)算的的關(guān)鍵，首先通過對區(qū)域內(nèi)地質(zhì)資料的詳細(xì)研究，對滑坡的范圍、類別、性質(zhì)有初步認(rèn)識(shí)，然后進(jìn)行調(diào)查與測繪，在此基礎(chǔ)上采取工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、挖探、物探、取樣、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、室內(nèi)巖土試驗(yàn)相結(jié)合的勘察手段對滑坡體進(jìn)行詳細(xì)勘探。取得較為準(zhǔn)確的原位土體力學(xué)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)及滑坡體地質(zhì)剖面等，從而為合理推薦滑坡物理力學(xué)參數(shù)粘聚力c和內(nèi)摩擦角Φ值提供依據(jù)。然后根據(jù)滑坡區(qū)的破壞邊界條件和可能失穩(wěn)方式，按覆蓋層沿基巖面折線滑動(dòng)的破壞模式，采用傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡體滑面在正常工況（天然狀態(tài)）、非正常工況Ⅰ（暴雨或連續(xù)降雨）、非正常工況Ⅱ（暴雨+地震）下的滑坡穩(wěn)定系數(shù)和剩余下滑力。當(dāng)穩(wěn)定性系數(shù)小于規(guī)范規(guī)定值時(shí)，為了保證該路段施工安全及運(yùn)營安全，路線經(jīng)過該類型滑坡時(shí)需采取相應(yīng)的處治措施。

二、路線方案論述及優(yōu)化

初步設(shè)計(jì)高速公路路線方案應(yīng)按繞避與穿越進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。黃土地區(qū)高速公路路線選線受限于復(fù)雜的地形地質(zhì)條件，路線布設(shè)要綜合考慮橋隧比例、高填深挖路基及不良地質(zhì)段落，同時(shí)黃土濕陷性及黃土陷穴處理難易度也是路線方案比選主要考慮因素。路線方案以不遺漏任何有價(jià)值方案為原則，特別是對于路線需穿越滑坡體的，路線推薦方案的優(yōu)缺點(diǎn)論證必須結(jié)合全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

施工圖階段應(yīng)根據(jù)滑坡體的詳勘資料，對初設(shè)線位進(jìn)行優(yōu)化。初步設(shè)計(jì)路線平縱面設(shè)計(jì)主要考慮路線方案比選，并且由于初設(shè)地勘資料及滑坡綜合性評價(jià)資料較施工圖設(shè)計(jì)粗略，因此施工圖階段需結(jié)合詳勘資料，進(jìn)一步細(xì)化平縱面設(shè)計(jì)，選擇路線從最有利位置通過，必要時(shí)可適當(dāng)降低路線平縱面指標(biāo)。一般認(rèn)為如路線從滑坡上緣（后部）通過，上部卸載能有效降低下滑力，路基宜以挖方形式通過；從滑坡破壞機(jī)理及處治難度考慮，應(yīng)盡量避免從滑坡體中部通過；如路線從滑坡下緣（前部抗滑段）通過，填方路基對滑坡體的反壓效果明顯，而挖方路基將引起滑坡的牽引式滑動(dòng)，導(dǎo)致滑坡整體復(fù)活。

三、滑坡處治方案

由于路線平面設(shè)計(jì)位置及縱面填挖高度不同，引起的滑坡病害的復(fù)活性質(zhì)及規(guī)模均不相同，其相應(yīng)的處治方案也不相同。處治遵循的主要原則概括起來就是“固腳強(qiáng)腰，減重壓腳，堵進(jìn)水、疏積水”。處治工程措施主要為排水工程和支擋工程。

排水工程分為地表排水和地下排水，地表排水工程通過截水溝、急流槽、排水溝形成一個(gè)統(tǒng)一的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，把滑坡區(qū)以上來水截排使其不流入滑坡區(qū)，把滑坡區(qū)內(nèi)的降水及地下水露頭通過排水溝盡快排導(dǎo)處滑坡區(qū)。地下排水主要是截?cái)嘌a(bǔ)給滑帶內(nèi)的地下水源，降低地下水位，減少滑帶土的孔隙水壓力，提高其抗剪強(qiáng)度，從而增大滑坡的穩(wěn)定性。

抗滑支擋工程如抗滑擋墻、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索框格梁，以及減重、壓腳等工程，在穩(wěn)定滑坡上效果明顯。一般來說，當(dāng)有條件在滑坡上部減重、下部壓腳時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)可行的方案，可優(yōu)先考慮采用。當(dāng)減重壓腳條件不充分采用支擋構(gòu)造物處治時(shí)，抗滑樁與預(yù)應(yīng)力錨索框格梁方案是較為經(jīng)濟(jì)可行的方案，但需從錨固條件、工程規(guī)模、施工難以度等方面做多方案精心比選。黃土地區(qū)二元結(jié)構(gòu)滑坡體由于下層泥巖由于風(fēng)化嚴(yán)重，錨固力低，工程實(shí)踐多采用抗滑樁。抗滑樁的設(shè)計(jì)主要包括設(shè)置的位置、排數(shù)結(jié)構(gòu)類型選擇及抗滑樁截面設(shè)計(jì)、樁身長度和抗滑樁內(nèi)力計(jì)算。主要關(guān)鍵技術(shù)為根據(jù)滑坡推力及其分布情況合理確定抗滑樁布設(shè)位置，準(zhǔn)確計(jì)算樁前抗力的大小和分布。

綜合所述，黃土二元結(jié)構(gòu)滑坡是較為常見的不良地質(zhì)，準(zhǔn)確地查明其性質(zhì)、規(guī)模、目前的穩(wěn)定程度是穩(wěn)定性分析和高速公路選線及滑坡處治的主要依據(jù)。路線方案要在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，盡量少破壞其穩(wěn)定性，條件允許時(shí)可局部調(diào)整路線平縱，盡量少填少挖，特別是不在滑坡體抗滑段做挖方，不在其主滑段和牽引段做填方。滑坡的治理要針對主要因素采取工程措施，同時(shí)也要輔以其他措施進(jìn)行綜合治理。必要時(shí)應(yīng)采取主動(dòng)支擋防護(hù)加固措施提高滑坡穩(wěn)定性，同時(shí)要制定科學(xué)的施工方法，采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工的原則，確保后期高速公路路基安全、穩(wěn)定運(yùn)營。

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作者簡介：杜政親（1986），女，漢族，甘肅臨洮人，本科，工程師，公路工程設(shè)計(jì)。