深中層切腳牽引式滑坡體的治理技術

葉宇

中鐵二十二局集團第五工程有限公司，重慶 400700

近年來，隨著我國經濟的快速發展使城市規模持續擴大，城市之間的高速公路已基本完善，特別是隨著西部大開發戰略的深入實施，西部地區中小城市的高速公路進入了快速發展的階段。由于高等級公路的結線性標準要求高，因此它的修建勢必會對沿線的地形地貌產生一定的破壞。尤其是在一些不良地質地段，由于對于坡體的穩定性認識不足，大量開挖和填筑土石方以及不正確的施工方法等原因，破壞了坡體的穩定，促使滑坡的發生[1]。我國西部山脈眾多，地質條件復雜，因而公路滑坡也較為嚴重，因公路滑坡問題導致的交通中斷，影響公路的正常運輸的情況時常發生，對人們的生命財產造成嚴重威脅。

針對高速公路建設過程中的滑坡體治理方面，劉國勇等[2]以某滑坡治理工程為例，采取抗滑樁和坡面排水措施，利用理正巖土軟件計算下滑力，并以此為基礎進行抗滑樁設計計算。何勇等[3]依托貴州省沿德高速公路龍家巖滑坡體，對其滑坡體特征、滑坡影響因素、滑動變形破壞機制進行分析，結合滑坡深層位移監測及施工開挖揭露地質信息對滑坡治理的動態設計過程進行了研究。羅勇等[4]以貴州省沿德高速公路龍家巖特大型滑坡的H 型抗滑樁為研究對象，采用深部位移測試手段和BOTDA 全分布式光纖傳感測試技術對H 型抗滑樁在滑坡治理全過程中的變形及內力響應進行測試，采集了從滑坡治理過程到穩定后的應變，并結合深部位移成果對H 型抗滑樁的變形特性及內力進行了研究。余壽全等[5]選取典型滑坡體剖面，對其進行天然和暴雨工況下邊坡穩定性計算，并以1.3 的安全系數進行剩余下滑力推算，完成其穩定性評價。

綜上所述，對于不良地質滑坡施工影響及采取相應的治理措施方面，國內外學者做了大量研究，得出了很多有意義的結論，但是對于中深層切腳牽引滑坡及中層填方堆載推移式滑坡群的研究工作還不多見。

1 工程背景

1.1 工程簡介

貴州余慶至凱里高速公路6 標全長11.85 km，其中黃平互通位于黃平縣城附近，互通區覆蓋層為含碎石粉質粘土，下伏基巖為泥巖夾砂巖，場區地質構造不穩定，區內地勢相對高差140 m，互通主線及匝道設計以高填路堤、深挖路塹邊坡形式通過。2014 年9 月，該邊坡發生開裂、錯臺后，經貴州省交通廳、設計院、貴州高速集團、咨詢等單位根據滑坡現狀分為A、B、C、D 四個區域治理大規模滑坡，詳見圖1。

圖1 余凱高速黃平互通地質滑坡綜合治理分區平面圖Fig.1 Comprehensive treatment zone plan of Huangping interchange geological landslide of Yukai expressway

1.2 地質及水文概況

1.2.1 地形地貌及周邊環境 本標段場區位于貴州高原的東部斜坡地帶，省道S306 通過滑坡區，交通便利，區內地勢起伏較大，地表受侵蝕、沖蝕作用強烈，場區附近海拔836.2～967.5 m，相對高差接近140 m，路基軸線通過海拔在876.2～912.6 m 之間，相對高差36.4 m，路段多為旱地，植被不發育，場區地貌類型屬構造侵蝕—剝蝕型中低山地貌。

場區覆蓋層為黏土夾碎石，厚約3～10 m。下部為強～中風化砂巖夾泥巖，薄～中厚層，地層呈單斜產出，節理較發育。

1.2.2 水文地質 場區地下水類型為第四系松散土層孔隙水、基巖裂隙水。前者賦存于上覆松散土體重，主要為上層滯水，水量較小，埋藏較淺；后者賦存于基巖裂隙中鉆探揭露A 區穩定水位8～15 m，B 區穩定水位3～20 m，C 區穩定水位8～13 m。

2 主要治理技術

2.1 總體治理技術概況

針對該滑坡體的現狀，結合地質情況，主要采用以下方式進行治理：

1）抗滑樁182 根，樁截面2×3 m、3×4 m，護壁厚35 cm，樁基深度16～40 m；

2）抗滑樁上設置錨索34278 m，錨固端8 m，自由端15～32 m；

3）樁間墻采用C15 片石混凝土，墻面坡率1:0.5，高度8～10 m；

4）仰斜式排水孔9591 m，埋入坡面深度20 m，間距12～15 m。

2.2 鋼支撐護壁抗滑樁施工技術

圖2 滑坡體綜合治理技術示意圖Fig.2 Schematic diagram of landslide treatment technology

抗滑樁設計截面3×4 m，樁深超過40 m，采用人工開挖，對施工人員的生命時刻存在安全風險，在開挖時采用鋼支撐進行護壁支撐，即以鋼支撐為骨架，使樁體形成一個統一整體，在不均勻外力作用下，形成一個強有力的支撐體，避免了樁體的垮塌及變形，從而達到安全施工的目的。

由于處于滑坡體的敏感區域，加上粉質粘土的特殊地質情況，以及存在地下水作用，在開挖時土體自穩時間較短，極易形成塌孔影響開挖。在開挖中先對四邊土體按照普通抗滑樁開挖成槽，給模板安裝提供條件，在模板安裝以后，迅速將槽鋼焊接成形，形成支撐模板的骨架體系。在清理完孔內土體后，再對模板后面進行混凝土澆筑形成鋼筋混凝土護壁。在開挖至弱風化層時，設置錨桿，鎖定整個鋼支撐。在開挖過程中鋼支撐未發現變形情況，整體性、穩定性及安全良好，實現了大截面超深抗滑樁的安全平穩開挖成孔。

3 抗滑樁施工對邊坡穩定影響分析

黃平互通邊坡滑坡分為4 個區域，選用B 區抗滑樁施工對邊坡穩定性支擋的效果進行分析。

該區滑坡屬大型-牽引式-深層滑坡，滑坡區覆蓋層為粉質粘土夾碎石，下伏基巖為志留系中上統翁項群（S2～3 wn）泥巖夾砂巖，其巖體破碎，巖石風化強烈，開挖揭示坡體上巖體多呈碎塊狀，邊坡施工前進行切腳開挖后，破壞了原坡體的平衡條件，從而形成滑坡。根據地勘資料，分BA-BA’，BB-BB’，BC-BC’三個斷面進行分析設計計算：

BA-BA’斷面，滑動面參數：C=10 kPa，φ＝5°，當K=1.25 時，邊坡開挖后剩余下滑推力N=1500 kN/m。

BB-BB’斷面滑動面參數：C=10 kPa，φ＝7.6°，當K=1.25 時，邊坡開挖后剩余下滑推力N=5300 kN/m。

BC-BC’斷面滑動面參數：C=10 kPa，φ＝10.2°，當K=1.25 時，邊坡開挖后剩余下滑推力N=6250 kN/m。

根據滑坡推力計算情況，不同剖面間的滑坡推力差異較大，須現場的地形地質條件和滑坡推力計算，分區分級進行處治：

（1）BA-BA’斷面下滑力較小，開挖至路床標高后，最大剩余下滑力為1780 kN/m。該斷面附近區域第一級采用2 m×3 m 抗滑樁支擋，樁長22 m，樁間距6 m，為控制樁頂位移和改善抗滑樁受力，樁上設兩排錨索，如圖3 所示。

（2）BB-BB’斷面目前滑面剩余下滑力N=3433 kN/m，且挖至路床標高后最大剩余下滑力為5300 kN/m。該斷面下滑力較大，改斷面附近須分級支擋，在坡口線外120 m 左右設置一排抗滑樁，樁截面2 m×3 m，樁間距6 m，樁長30 m，為全埋式抗滑樁，樁頂標高為地面以下4～8 m；在第一級平臺位置設置一排抗滑樁，樁截面3 m×4 m，樁長26 m，樁間距6 m，為控制樁頂位移和改善抗滑樁受力，樁上設兩排錨索，如圖4 所示。

圖3 BA-BA’工程地質治理橫斷面圖Fig.3 Cross section of BA-BA' engineering geological treatment

圖4 BB-BB’工程地質治理橫斷面圖Fig.4 Cross section of BB-BB' engineering geological treatment

4 滑坡體深層位移監測

根據分區治理、分區監測的原則，對A、B、C、D 四個滑坡區域分別設置監測點，其中A 區設置5 個，B 區設置16 個，C 區設置5 個，D 區設置4 個，共設置監測點30 個（圖5）。

5 治理效果分析

從以上3 個分區的監測情況分析，除個別點位由于施作擋墻等支擋在過程中有一定位移外，其余大部分點位均處于穩定可控的范圍內。經治理后的黃平互通區域趨于穩定，基本無變形，滑坡治理取得了良好效果，為該高速公路全線通車計劃順利完成提供了很好的進度保證。該綜合治理方案已應用于本標段內3 個邊坡和另一個標段的滑坡治理，都取得了良好的治理效果（圖6）。

圖5 滑坡體監測點位布置示意圖Fig.5 Layout of monitoring points of landslide mass

圖6 黃平互通滑坡體治理效果圖Fig.6 Treatment effect of Huangping interchange landslide

6 結語

通過分析黃平互通大規模滑坡災害形成原理，采取清方減載、設置抗滑樁、預應力錨索、仰斜式排水孔等綜合治理技術對黃平互通地質災害進行綜合治理是行之有效的，取得了較好的經濟技術效益。通過成熟施工經驗，在以后的地質覆蓋層為含碎石粉質粘土，下伏基巖為泥巖夾砂巖，層間夾軟弱夾層，其巖體破碎，巖石風化強烈所引起的中型中層挖方切腳牽引式滑坡、大型深層挖方切腳牽引式滑坡、中型中層填方堆載推移式滑坡都可嘗試采用該綜合治理技術。總結得出以下結論：

1）對于人工開挖成孔的大截面超深抗滑樁，在施工時除嚴格按照抗滑樁施工規范進行施工外，可采用鋼支撐進行護壁支撐，杜絕塌孔的情況發生；

2）對于超深錨索施工，可引進長錨索鉆機進行鉆孔施工，對于堆積體積厚度較小的采用套管護壁跟進的方式防止孔壁坍塌；對于堆積體厚度較大、破碎帶埋深較大的地層，可采用固壁注漿的方法進行，但同時注漿量不可控，造成成本增高；

3）采用傳統的錨索套管跟進鉆孔施工技術附加錨索套管管外增設大直徑套管的施工方法相結合，錨索套管管外增設鋼套管與錨索鉆孔同步跟進，起到防止孔壁坍塌和安裝排水孔預埋件的作用，可適用巖層惡劣的地質環境。