山區公路高陡堆積體滑坡防護技術研究

李曉迪 蔣瑜陽

（四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司）

1 工程概況

G544 線川主寺至九寨溝縣城段道路“8.8”地震時局部遭受破壞，2018年9月，上四寨3 號中橋右側斜坡受雨水影響，中上部發生淺層失穩變形開裂，坡表較為凌亂，如果進一步失穩滑移將威脅底部橋梁安全，需要研究專項治理方案。

1.1 地形地貌

場區為構造剝蝕高中山地貌，海拔2440～3590m，相對高差1150m。山體陡峻，斜坡為第四系松散體所覆蓋，橫坡約15～45°，中下部橫坡較陡，上部稍緩，植被較發育。

1.2 地層巖性

據地面調查及鉆探揭露，場地內地層主要為第四系全新統崩坡積層及三疊系下統菠茨溝組。各巖土層分述如下：

第四系全新統崩坡積層：為斜坡的主要覆蓋層，結構不均，主要以碎石、塊石為主，據鉆探揭示，坡腳覆蓋層厚度較大，約25～40m，坡頂覆蓋層厚度較小，約為5～10m，整體呈稍密～中密。

碎石：褐灰色、黃灰色為主，石質成分主要為灰巖，板巖少量，其余為粉粘粒。結構不均，局部富集為角礫土。稍密～中密，干燥～潮濕，透水性較好。

塊石：灰色、黃灰色為主，塊石成分主要為灰巖等，板巖少量，余為粉粘粒，結構不均，局部角礫、碎石及粉粘粒集中，潮濕，透水性好，稍密～中密。

三疊系下統菠茨溝組：為場區下伏基巖主要地層，巖性以薄層～中厚層狀灰巖與同色板巖呈韻律互層，結構不均，巖質較軟。

灰巖：深灰色，礦物成分以方解石為主，粘土礦物次之，鈣質膠結，隱晶質結構，薄層構造，巖體破碎。

板巖：深灰，灰黑色，主要礦物為粘土礦物，次為石英，云母少量，粉泥質結構，板狀構造，成分不均。

1.3 地質構造及地震

工程區位于岷江斷裂北段與塔藏斷裂、虎牙斷裂交匯處附近，其中岷江支斷裂分支斷層位于工點附近，但不具備發生地表斷錯的構造條件，對工程線路的影響較小。

據區域地質圖及現場測得，巖體優勢產狀為20°∠30°，主要發育兩組節理：L1：135°∠72°，為主控節理；L2：328°∠61°，巖體在層面、節理的切割下呈層狀碎裂結構～薄層狀結構。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），場區地震動峰值加速度為0.20g，地震動反應譜特征周期為0.45s，地震設防烈度Ⅷ度。

1.4 氣象、水文

場區屬川西高原氣候，夏秋之交，常出現冰雹、山洪、泥石流。區內年降雨量平均552.9mm，主要集中在5～9月，約占全年降雨量的75%。

場區地下水類型主要有第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水。

（1）孔隙水：主要賦存于第四系松散層中，由于坡度較陡，其一般具富水性較差、分布零星的特點。

（2）基巖裂隙水：主要賦存于基巖強風化帶及構造裂隙中，受大氣降水及降雨控制，補給源近，因場地山高坡陡，利于地下水排泄，因此該類地下水不豐富。

2 滑坡的變形特征及治理方案的選擇

2.1 滑坡變形特征

該滑坡坡表植被發育，斜坡地形較陡，平均坡度約40°，斜坡整體由崩坡積體構成，上部坡體較薄，下部坡體較厚，表層土體較為松散，特別是陡坡地段穩定性較差，局部已產生滑塌或開裂蠕滑變形。

據現場調查，潛在失穩區Ⅱ已開裂變形，但還未整體滑塌，經測量，該段發育有兩條裂縫，其中裂縫1 為主要裂縫，長約65m，后緣寬約1～1.5m，后緣下錯1～1.8m，呈半圓弧形，開裂十分明顯，裂縫2 為次要裂縫，長約19m，開裂寬約10cm，深約20cm，未見下錯現象，坡表樹木局部傾倒變形，該裂縫雖然較長，但暫時還未形成貫通性的裂縫，表明坡體淺層已處于臨界狀態，如遇暴雨極有可能引起淺層失穩滑塌，對下部橋梁安全造成威脅。

2.2 治理方案比選

滑坡治理工程設計中，常采用清方、抗滑樁支擋、邊坡預應力錨桿錨索等措施，鑒于本滑坡坡面植被較豐富，且位于自然生態保護區，不適合進行大面積清方。坡度較陡，若采用設置抗滑樁，樁以上滑體存在冒頂剪出風險，綜合比較選用預應力錨索對滑坡進行治理。

由于坡面不平整，設置框架梁錨索較困難，故選用豎梁錨索，避免因坡面不平整造成橫、豎梁不協調。常用的預應力錨索有拉力型錨索和壓力分散型錨索，根據《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范GB50086-2015》中規定：拉力型錨索適用于錨固地層為硬巖、中硬巖或非軟土層；壓力分散型錨索適用于錨固地層為軟巖、土層或腐蝕性較高的地層。本滑坡錨固地層灰巖破碎，為軟巖。綜合以上分析，本堆積體滑坡采用豎梁+壓力分散型錨索進行治理。

3 滑坡治理方案設計

3.1 設計參數的選取

根據室內試驗并結合工程地質類比，滑體土天然重度γ=20KN/m3，根據滑坡目前的變形狀況，其在天然工況下的處于極限平衡狀態，穩定系數K 取1.0，選取典型斷面2-2’進行參數反演計算，采用簡化畢肖普條分法反算，可得到滑帶天然狀態粘聚力C=10Kpa，內摩擦角φ=32.7°，暴雨狀態下滑體土重度γ=21KN/m3，C=8Kpa，φ=30°。

3.2 不同工況下剩余下滑力計算

根據《公路路基設計規范JTGD30-2015》，滑坡剩余下滑力可采用傳遞系數法Ti=FsWisinαi+ψiTi-1-Wicosαitanφi-ci Li進行計算。

選取典型斷面2-2’進行不同工況下滑坡最下條塊最終剩余下滑推力計算，經計算天然工況安全系數K=1.20 時，剩余下滑力1349KN/m，暴雨工況安全系數K=1.15 時，剩余下滑力1571KN/m，地震工況安全系數K=1.10 時，剩余下滑力1440KN/m。

由計算結果可知，滑坡治理設計按暴雨工況下的剩余下滑力1571KN/m 進行設計。

3.3 治理方案設計

根據傳遞系數法，當Ti<0 時，應取Ti=0。當滑坡體最后一個條塊的剩余下滑力小于或等于0 時，滑坡穩定，當大于0 時，滑坡不穩定。單根錨索設計錨固力600KN，按以下公式 Nsin （α+β） tanφ+ Ncos （α+β）計算增加的阻滑力。

擬在高程2510m 以上設置4 排12 列預應力墊墩錨索，在高程2530m 以上設置4 排10 列預應力墊墩錨索，在高程2548m 以上設置4 排8 列預應力墊墩錨索。

根據計算結果，暴雨工況下，坡面未設置錨索時，最后條塊剩余下滑力=1571(kN)，分級設置錨索后，最后條塊剩余下滑力＜0，由此可以判斷分級錨索能起到較好的錨固邊坡的效果。

4 結論

本文通過對山區公路的某高陡崩積體滑坡的變形特征及坡面形態進行分析，比較幾種方案認為一坡面植被豐富不具備清方條件，二坡面較陡，設置抗滑樁，易發生上部冒頂風險，三本滑坡錨固地層灰巖破碎，為軟巖。綜合比選最終選擇設置豎梁錨索（壓力分散型），能較好的錨固邊坡。本文提出了適用于該類高陡滑坡的最佳治理方案，為類似地質條件的滑坡治理提供參考。