樂百高速公路高邊坡順層滑坡綜合處治研究

劉威勤

摘要：持續性強降雨及施工過程中的外力擾動是誘發山區高速公路砂-粉砂巖順層邊坡滑移引起下埋隧道開挖過程中出現拱頂下沉、開裂的重要影響因素。文章以樂業至百色高速公路順層高邊坡滑坡為例，從地形地質、水文構造等方面分析了滑坡形態及失穩機理，提出了安全可靠、經濟有效的綜合處治方案。采用該方法處治后，經過時間和雨季檢驗，該邊坡及下埋隧道質量穩定無變形，可為類似工程提供借鑒和參考。

關鍵詞：山區高速公路;邊坡;粉砂巖順層坡;滑坡處治;隧道拱頂處治

0 引言

廣西樂業至百色高速公路（以下簡稱樂百高速）位于桂西北山區，項目沿線地質災害弱發育，地質環境條件復雜。該區域橋隧比高，深填高挖產生的高邊坡數量多，受外力擾動及當地季節性降雨影響[1]，該山區高速公路砂-粉砂巖順層邊坡在施工開挖過程中極易發生局部或者整體坍塌情況，既嚴重影響高邊坡及下埋隧道的質量安全，又直接影響到高速公路項目的如期建設。本文以樂百高速主線路基ZK72+400～ZK72+600處砂-粉砂巖43 m順層高邊坡滑坡為例，通過對其所處工程地質、水文構造、滑坡形態及失穩機理進行了深入的研究和分析，提出了安全可靠、經濟有效的綜合處治方案。

1 工程概況

滑塌邊坡自隧道左側出口，位于ZK72+425.87～ZK72+560段高邊坡。該邊坡為五級邊坡，坡率自下而上依次為1∶1.0，1∶1.0，1∶1.25，1∶1.25，1∶1.25，第一、二級采用預應力錨索格梁防護，第三至五級為噴播植草綠化。原設計下埋隧道頂標高低于左側路基頂標高，設計邊坡坡面距離下埋隧道頂最短距離不足20 m。該段隧道設計圍巖級別為Ⅴ級，支護類型為Sd5a復合襯砌。

受季節性持續性降雨及右側隧道施工影響，ZK72+425.87～ZK72+560段高邊坡在開挖過程中，第三、四級坡面出現局部滑塌。為了保證邊坡工程質量，決定對該滑塌邊坡進行放坡處理，清除滑塌土石方。后開挖一、二級邊坡，進行坡面防護期間，一、二級邊坡均出現不同程度的順層滑移，導致施作的錨索格梁出現了較大變形而失去防護作用。

另外，ZK72+505～ZK72+560段對應的右線隧道在左線開挖后，由于受到邊坡順層偏壓的影響，初支出現較大變形。由于該控制性結構面為巖層巖面，巖層產狀80°∠44°，邊坡走向180°，巖層視傾角43.6°，滑移平面形態貫穿整個坡面。

1.1 氣候、水文

該滑塌順層高邊坡位于廣西西北部，屬季風型亞熱帶氣候，光照充足，雨熱同季，夏長冬短，年平均溫度為20.9 ℃，極端最高溫度為38.4 ℃，極端最低溫度為-2.5 ℃，年平均日照為1 500.6 h，年平均降雨量為1 700 mm。該區域雨季集中出現在5～10月份，全年無嚴寒酷暑。

滑塌區地表水系發育較差，因為地形陡峭，坡降大，水流多順山坡流失，山體兩側沖溝水主要為降雨及地下水排泄匯流形成，水量受降水量控制，暴漲暴跌。根據鉆探資料，地下水多成點滴狀出水。

1.2 地質、地形

根據野外地質鉆探及調繪，邊坡滑塌地質巖性主要為第四系及三疊系中統板納組構成，具體如下：

第1層，粉質黏土：棕黃-黃褐色硬塑狀粉質黏土，土質較均勻，韌性中等，無搖震反應，含較多棱角狀砂巖碎石，分布不均勻，其土、石工程等級為Ⅱ級普通土;

第2層，碎塊狀強風化砂巖：黃褐色、灰色，細粒結構，中厚層狀構造，巖石破碎，裂隙發育，含鈣質，送水回轉鉆進較慢，巖芯呈塊狀，返水呈黃色。其土、石工程為Ⅱ級軟巖;

第3層，中風化砂巖：灰色，砂質結構，中厚層狀構造，巖體完整，裂隙發育，含鈣質，送水回轉轉進較慢，巖芯呈塊狀，短柱狀，返水呈灰色，土、石工程分級屬Ⅴ級次堅石。邊坡區巖層產狀為350°∠65°，未見地下水，未見滑坡，崩塌有直接影響不良地質構造及不良地質體，自然坡體現處于穩定狀態。

根據物探資料表明，該隧道段為物探低阻異常區，鉆探破碎帶。圍巖為中風化砂巖夾風砂巖，裂隙發育，巖石呈鑲嵌碎裂狀結構，Rc=32.8 MPa，Kv=0.53，開挖中地下水多呈淋雨狀出水，側壁穩定性較差。拱頂無支護時易產生小-中坍塌，自穩能力差[2]。

2 邊坡滑移及下埋隧道初支拱頂開裂成因分析 受當地地質構造影響，地形地貌、工點巖性、降雨及周邊施工擾動是誘發坡體局部滑塌及順層滑移的重要原因。根據現場勘探及坡面滑移特點，具體分析如下：

（1）該處地形陡峭，局部坡度為47°～52°。山體覆蓋層由粉質黏土及強風化砂巖、碎石土構成，在自然條件下，坡體已有下滑的趨勢[3-4]。

（2）坡體開挖后，原本覆蓋該山體上的植被被破壞，又形成了較大的臨空面，為坡體局部坍塌提供了有利的空間條件。

（3）開挖后，第三、四級邊坡坡面上的粉質黏土、松散的堆積體以及第一、二級邊坡暴露出來的順層強風化砂巖受季節性降雨沖刷及附近施工爆破振動，也極易誘發坡體的局部松動而導致局部坍塌以及滑移。

（4）該邊坡及右側施工期間，加上持續性的降雨，地表水下滲，土體呈飽水狀態，使得順層面的巖性力學強度下降，從而使坡體的下滑力急劇增加，導致邊坡產生滑移病害。另該處山體滑移后產生較大的牽引力使得下埋隧道初支發生變形，從而加劇了該處坡體的破壞程度。

3 處治方案比較

3.1 主要處治方案

根據現場勘察情況以及設計單位出具的《工點地質詳細勘察報告》及穩定性計算結果，提出了兩種綜合處治方案進行對比。

（1）方案1。邊坡坡面：拆除變形的錨索格梁，采用“抗滑樁擋墻+格梁+截排水”的刷坡方案，在邊坡第一級挖方平臺處設置13根抗滑樁支擋，樁基尺寸為2.5 m×3.0 m，樁間距為6 m，樁長為22 m;第二至第五級邊坡坡率調整為1∶1.5。坡面清方后，第二至五級邊坡采用錨桿框格梁植草防護，格梁截面尺寸為30 cm×30 cm[5]，分別在坡頂和各級平臺處設置截水溝，完善坡面排水系統，將水流引排至坡體外。

（2）方案2。邊坡坡面：拆除變形的錨索格梁，采用“大尺寸路塹擋墻+掛鐵絲網噴射混凝土護面封閉+截排水”的刷坡方案，在邊坡第一級挖方平臺處采用大尺寸混凝土路塹擋墻，擋墻高度H=10 m，局部垮塌區域采用碎石土回填，第二至第五級邊坡坡率調整為1∶1.5，坡面清方后，第二至五級邊坡采用10 cm厚鋼筋網噴射混凝土封閉;第二、三級坡腳分別設置仰斜式排水管，在坡頂和各級平臺處分別設置截水溝，完善坡面排水系統，將水流引排至坡體外。

相對應的下埋隧道：均對開裂的初支采用環向注漿，施工臨時仰拱，豎撐，加密拱邊墻及二襯環向鋼筋間距。

3.2 處治方案經濟對比

對上述兩種邊坡及下埋隧道綜合處治方案涉及的主要工程量進行經濟性對比見表1。

考慮到該邊坡坡體特殊，因附近機械及爆破振動，該邊坡體內外部已松動，再加上邊坡坡面刷坡后，坡面距離下埋隧道法向距離較近，施工過程中邊坡及下埋隧道施工的安全性是需要注意的重中之重，故該工點的處治不宜采用大型機械或爆破等增加振動的施工方案，另外從工程經濟方面考慮，方案2較方案1造價低，故本工點處的綜合處治方案采用方案2作為推薦方案。

4 關鍵綜合處治方案技術

經過方案比選，采用施工安全風險最低、造價低的方案2作為該工點的綜合處治方案。

（1）考慮到該處邊坡及隧道的位置的特殊性，應先對下埋隧道拱頂進行處治，直至該下埋隧道處治段落越過該段邊坡滑移范圍。

（2）路塹擋墻工程。設計墻高10 m，至第一級邊坡頂平臺處，墻體采用C20混凝土澆筑。為保證施工的安全性，擋墻采用跳格開挖，分段施工，分段澆筑，擋墻背后設置反濾層，局部垮塌區域采用碎石土回填。

（3）坡面防護工程。第二至五級邊坡坡面均采用掛鐵絲網噴射10 cm厚C20混凝土護面封閉，鋼筋網（8 mm，間距20 cm×20 cm）采用8018 mm錨桿固定，錨桿間距為200 cm×200 cm。

（4）截排水工程。擋墻泄水孔直徑采用10 cm，第二、三級坡腳處分別設置一排仰斜式排水管，間距為5 m，長度分別為10 m、20 m。各級平臺截水溝采用矩形，截面尺寸為30 cm×30 cm，坡頂截水溝采用梯形，截面尺寸為60 cm×65 cm。并完善該處邊坡排水系統。

（5）因該處邊坡高度超過40 m，考慮后期邊坡的穩定性監控，分別在各級平臺及坡頂處設置觀測點。

該工點已于2018年8月處治完成，已經歷了兩個雨季檢驗，運營期間坡體及隧道穩定，無任何變形情況發生。

5 結語

（1）強風化泥質砂巖路塹順層高邊坡地質條件復雜，尤其是與隧道相鄰較近的高邊坡，更應充分重視前期的路線走向、工程地質及水文地質勘察工作，為后期施工提供可靠的地質依據。

（2）順層高邊坡及附近隧道設計應充分考慮施工開挖和降雨對邊坡穩定性的影響，若二者相距較近，可考慮改變線路或增加左右幅路線距離。若因條件限制，應充分考慮隧道及邊坡的施工順序合理性，不盲目壓縮工期。

（3）應加強高邊坡施工過程中防排水工程的設計，科學布設，完善排水系統。

參考文獻：

[1]馮玉濤.山區高速公路省界站場大型堆積體滑坡綜合處治關鍵技術研究[J].災害學，2018（S1）：100-104.

[2]JTGD70-2019，公路隧道設計規范[S].

[3]耿雨風，袁 坤.某高速公路路塹順層邊坡滑動機理及處治對策[J].路基工程，2019（1）：234-236.

[4]安明旭，趙 陽，吳 森.路塹邊坡滑坡成因及處治措施[J].交通科技，2018（5）：5-6.

[5]JTGD30-2015，公路路基設計規范[S].