邊坡支護設(shè)計及技術(shù)研究★

伍永千 黎 罡

(吉首大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖南 張家界 427000)

1 工程概況

本項目位于某高速服務(wù)區(qū)，邊坡高度約7 m，原邊坡處治方案為：坡率為1∶1.5，邊坡采用M7.5漿砌片石菱形骨架防護。由于邊坡坡體土質(zhì)較差，土體孔隙率大，且地下水水位較高，路基邊坡在地下水及雨水長期浸潤下多次發(fā)生較為嚴(yán)重大范圍塌方，見圖1。

根據(jù)勘察資料，本段路基的地基地層主要由第四紀(jì)更新土(Qp)的碎石、粉質(zhì)粘土，地層成因為冰積(fgl)組成。巖性特征如下：

第②層，碎石：黃褐～黃色，潮濕，稍密，由碎石、角礫和粘性土組成，碎石含量約60%，粒徑20 mm～70 mm，成分主要為砂巖，呈次棱角狀，在1.5 m～1.7 m處為中風(fēng)化砂巖質(zhì)漂石，揭露厚度4.4 m。

根據(jù)對該地區(qū)的水文勘測，該段路線位于地勢相對較低的斜坡地帶，無常年性地表流水，山坡表面層上覆為碎石及粉質(zhì)粘土，地層滲透性較強，降雨多入滲補給地下水。因此，地基范圍內(nèi)地表水不甚發(fā)育，地下水主要為雨季松散堆積層孔隙水形成的地下滲流。

2 邊坡穩(wěn)定性分析及計算

該滑坍體的物質(zhì)組成主要為坡積粉質(zhì)粘土，厚度相對較大，表層土體結(jié)構(gòu)較松散，為孔隙水的賦存提供了有利條件；所處區(qū)域雨季降雨量大且集中，為滑坡體帶來了大量外部來水；坡面地勢相對平緩，大氣降水通過土體下滲后不能及時排泄，將增加滑坍體的飽和度和容重，增大滑坍體的下滑力，降低滑帶土的抗剪強度，易導(dǎo)致滑坍體的穩(wěn)定性下降。高速公路的開挖修建在滑坡體前沿形成了較高的臨空面，破壞了原有坡面植被，加大了坡面坡度，破壞了原受力平衡狀態(tài)，為滑坡體變形提供了有利空間和條件，是滑坡體變形的直接誘發(fā)因素[1,2]。

現(xiàn)階段通過對滑坡體的持續(xù)觀察顯示暴雨季節(jié)局部裂縫仍有發(fā)展跡象，顯示該滑坡現(xiàn)階段仍處于欠穩(wěn)定階段，通過對滑坡體形態(tài)、裂縫特征及擋墻變形破壞情況的分析，推測此滑坡應(yīng)屬于牽引式滑坡。

該滑塌體主要組成物質(zhì)為土質(zhì)并含有少量碎石，滑體性質(zhì)較均一，在計算時采用圓弧滑動法中的Bishop法進行計算，選取RK0+020,RK0+040,RK0+060三個計算剖面。

設(shè)計選取如下相關(guān)物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)：天然重度取γ=19 kN/m3、飽和重度取γsat=20 kN/m3；計算用滑帶土剪強度指標(biāo)：天然工況下粘聚力c=23 kPa、內(nèi)摩擦角φ=13°，暴雨工況下粘聚力c=20 kPa、內(nèi)摩擦角φ=10°。而針對該滑塌穩(wěn)定性驗算則選取飽和狀態(tài)下的最不利工況，即按照“自重+暴雨”的最不利情況計算工況。一般工況設(shè)計安全系數(shù)采用1.25，暴雨工況采用1.20，且不考慮地震作用影響。

根據(jù)滑坍體的物質(zhì)組層、目前裂隙的位置和前期滑動破壞的形態(tài)，推測滑坍體潛在邊坡的破壞邊界條件應(yīng)為弧形，滑坍體穩(wěn)定性分析采用圓弧滑動面進行分析，圓弧穩(wěn)定分析方法采用Bishop法進行計算，選取相關(guān)典型剖面計算結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出，滑坍體現(xiàn)階段在天然工況下處于整體穩(wěn)定狀態(tài)，不利工況(暴雨)下整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，這符合滑坡在目前無暴雨影響下暫時處于穩(wěn)定狀態(tài)，受降雨影響坡面局部小裂隙發(fā)育的實際情況。

計算不利工況(暴雨)下坡體剩余下滑力結(jié)果見表2。

表1 邊坡整體穩(wěn)定性驗算結(jié)果表

表2 剖面剩余推力滑力計算結(jié)果

計算結(jié)果表明：滑坍體土體在飽水狀態(tài)下，以安全系數(shù)1.20計算，土體總下滑力>總抗滑力，最大剩余下滑力為420 kN。

3 處治方案介紹

根據(jù)勘察結(jié)果，確定該處滑坡破壞方式為牽引式，目前天然工況條件下整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，在不利工況條件下(暴雨)滑坡整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。從消除隱患、經(jīng)濟合理、安全可靠的原則下，針對該災(zāi)害體提出如下治理方案：

方案一：采用局部清方卸載+支撐滲溝+抗滑擋墻+坡頂截排水溝的設(shè)計。

坡腳設(shè)置C15片石混凝土抗滑擋墻，頂寬3 m，墻高5.5 m，擋墻基礎(chǔ)埋深約2.5 m，考慮該地基承載力比較差，擋墻基礎(chǔ)采用擴大基礎(chǔ)，開挖后換填約0.5 m片碎石并壓實；邊坡分四級，坡率按1∶2，級間平臺寬2 m；邊坡第一、二級坡面增設(shè)“Y”形支撐滲溝加強坡體排水。

方案二：采用局部清方卸載+支撐滲溝+樁板墻+坡頂截排水溝的方案。

坡腳外側(cè)2 m處設(shè)置一排共14根2×1.5 m截面抗滑樁，樁長22 m，頂部露出地面8 m，下部埋置深度14 m，樁體中心間距5 m；邊坡按1∶2,1∶2,1∶2,1∶2分四級放坡修整坡形，級間平臺寬2 m，邊坡第一、二級坡面增設(shè)“Y”形支撐滲溝加強坡體排水，整體坡面防護建議采用植草灌防護，平臺區(qū)可考慮種植部分喬木。

4 方案論證

邊坡坡體主要由粉質(zhì)粘土夾部分碎石組成，采用樁板墻方案費用較貴，且樁體挖孔后易坍塌，施工不易，實施后樁體位移較大；采用抗滑擋墻方案費用相對較少，坡腳開挖面積相對大，但開挖深度不大，施工相對容易，但土體承載力相對較低，擋墻基礎(chǔ)開挖后需換填部分片碎石。綜合分析，確定對RK0+802～RK0+871段右側(cè)滑坍體采用局部清方卸載+支撐滲溝+抗滑擋墻+坡頂截排水溝方案進行治理。