山區公路滑坡處治設計分析

張紅星

摘要：文章以河池某山區公路工程項目為例，分析了山區公路滑坡產生的原因，包括地質結構不穩定、近期降雨量較大、系統排水能力較差、邊坡設計不合理等，并提出了刷坡卸載、抗滑樁支擋、完善排水系統、平整坡面結構、坡體的變形監測等滑坡處治措施，以提高山區公路使用的安全性，降低滑坡事故的發生幾率。

關鍵詞：山區公路;滑坡;邊坡設計

中圖分類號：U418.5⁺5 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.033

文章編號：1673—4874（2020）11—0123-04

0引言

相比于其他區域的公路工程，山區的公路工程施工難度和施工總量較大，并且在后續使用過程中，受到氣候條件、地質結構、地基穩定性等因素影響，更容易出現山體滑坡的情況。針對滑坡產生的具體原因，制定相應的處理措施，對于降低公路滑坡情況的發生幾率，提高公路工程運行穩定性有著積極的意義。

1山區公路工程概況分析

1.1基本情況

廣西河池某山區公路邊坡原設計為3級邊坡，第一級邊坡坡比為1：1.25，第二級與第三級邊坡坡比為1：1.5。邊坡按原設計方案自上而下開挖至第二級時坡面及坡頂處局部出現裂縫，逐步發展形成滑坡。根據現場情況，提出了“完全卸載+坡面防護”“完全卸載+加筋土柔性支護”和“部分卸載+抗滑樁支擋”三種方案，在對比對環境影響（棄土）、經濟性、安全性等問題后，經專家會評審后采納“部分卸載+抗滑樁支擋”方案。

1.2滑坡特征

該滑坡分布高程約250～285m，寬約100m，長約170m，滑坡形態以圈椅狀為主，主滑方向為217。，滑坡平面面積約11753m²，滑體厚度為2.00～19.30m，平均厚度約6.0m，滑坡方量約70000m³;滑坡已形成高約2～3m的次級臺坎，陡坎坡度為60°～75°;滑坡后緣已下挫滑移形成高0.5m陡坎，陡坎坡度為60°～70°，局部直立，滑坡后緣見多處裂隙，滑坡前緣剪出口開挖的邊坡坡腳處，剪出口位置已被堆積。根據《公路滑坡防治設計規范》（JTG/T 3334—2018）判定，按土的性質和物質組成分類為風化殘積土滑坡;按滑坡體積分類為中型滑坡;按滑動面埋藏深度分類為中層滑坡;按滑動力學特征分類為牽引式滑坡;按時間分類為新滑坡。該滑坡為中型中層順層牽引式中型新滑坡。

2山區公路滑坡產生原因

2.1地質情況

滑體：滑坡滑體主要組成物質為第四系人工填土①、第四系含礫黏土②、全風化砂巖③、強風化砂巖④和全風化泥巖⑤。滑體一般厚2.00～19.30m，平均厚度約6.0m。滑床：滑坡滑床主要為強風化泥質灰巖，灰色，隱晶質結構，碎裂結構，節理裂隙很發育，泥質結構，遇水軟化，稍有崩解，巖芯呈碎塊狀，局部夾全風化，巖質較軟，風干易裂，結構易破壞。滑動面：根據鉆探情況，滑動面產生于全風化泥巖與強風化泥質灰巖交界面處，深度在2.00～19.30m，為折線型滑面。

對該路段地質結構進行分析，發現發生滑坡的位置地形相對較低，相比于其他區域，該區域更利于地表水的富集，這也為滑坡事故的發生創造了前提條件。再次，邊坡物質以含礫黏土、全風化砂巖及全風化泥巖為主，局部土體的物理力學性質相對較差，薄層狀順層結構是形成滑坡的物質基礎。同時坡體整體坡度角較大，巖體呈順層結構，坡度為26。，邊坡坡腳開挖后，新臨空面的存在，是滑坡形成的有利地形條件。對區域高邊坡結構進行研究，發現該區域內部應力主要受順坡向結構面的控制，其巖層性狀相對較緩。不過在山區公路修建過程中，所開挖的坡角大于結構面本身的傾角，而且該區域地質結構中存在著較多的節理裂隙，結構的整體性較低，這樣在發展過程中，會產生一定的順層滑動，而且該路段的地質結構組成，以鈣質泥巖為主，在泥巖表面存在著泥膜，這也會減少地質結構之間的摩擦力，在遇到水分浸泡之后，非常容易形成助推結構，從而導致結構出現滑坡的情況。

2.2近期降雨量較大

該區域的邊坡為泥質灰巖和泥巖，泥膜的存在會減小地質結構之間的摩擦力。在滑坡事故發生之前，該區域曾出現過強降雨天氣。在降雨天氣出現之后，會出現地表水下滲的情況，整體的補給量雖然大，不過結構的排水能力較差，這也導致大量水分富集在了灰巖當中，從而導致該路段地質結構的整體含水量大幅度提升。鈣質泥巖在富集水的作用下，發生了結構軟化的情況，不過泥巖本身的固水能力較強，同時富集的雨水作用于泥巖泥膜，使路段坡體的下部灰巖結構與外部的接觸面積增大，出現結構外泄的情況，增加了額外坡體的固有質量。隨后結構的力學參數指標大幅度降低，導致整個邊坡結構出現節理面斷裂的情況，使其沿著既定結構出現應力拉伸，在超過既定承載拉力負荷之后，便會出現滑坡現象。降雨是影響滑坡的主要因素，連續降雨，雨水滲入土體，不但使滑體土重度增大，而且使滑帶土飽水軟化，降低其抗剪強度，引起斜坡土體沿軟弱面滑移、變形破壞。

2.3系統排水能力較差

在出現滑坡事故后對現場進行踏勘，該路段的排水系統設計存在不合理現象。在截水溝的設計中，其所處位置地勢較低，只能滿足一些常規性截水需求，在遇到強降雨天氣時，該設計很難滿足實際的應用需求。在最初的設計階段，所采用的設計方式是沿著邊坡開挖方向進行邊溝設置，從而起到將邊坡外的水分順利排出的作用。不過實際設計并沒有達到預期的排水效果，反而成了雨水匯集的主要區域，這也使得雨水通過下滲的途徑進入到公路工程路基和周邊邊坡情況的出現。另外，考慮到山區地質結構的特殊性，在實際進行深層排水管的設計時，該區域所設計的排水管道排水效果較差，很多排水管道已經出現了擁堵的情況，在長時間地表水匯集的情況下，會加速管道老化的速度，從而導致局部外有水滲出的情況出現。

2.4邊坡設計不合理

在原來邊坡設計的過程中，為了起到固定周圍邊坡的作用，在結構設計中添加錨桿，以此來固定整個邊坡結構，而且還會在邊坡上加裝水泥柵格，起到固定邊坡的作用。不過結合調研數據顯示，在公路工程邊坡施工過程中，錨桿框架所在的位置較高，其標高高出了原坡面的綜合高度，此類情況的出現，非常不利于邊坡排水的正常進行，而且在施工過程中，忽略了排水通道的設計工作，從而導致坡面排水不良的情況出現。在降雨天氣出現時，由于雨水無法從排水系統中順利排出，加上邊坡結構本身內部的節理裂隙較多，因此在施工過程中，出現了地表水下滲的情況，降低了邊坡結構的原有應力強度，導致了滑坡事故的發生。

3山區公路滑坡處治設計

3.1滑坡穩分析

從宏觀地貌、地質鉆探和調查綜合分析，滑坡巖土體主要為第四系人工填土、殘坡積含礫黏土、全風化砂巖、強風化砂巖及全風化泥巖組成。滑坡上部填土密實程度不均勻，土體結構松散，第四系殘坡積層結構欠致密，力學強度低，全風化砂巖、強風化砂巖及全風化泥巖力學強度較低。從滑坡的變形特征分析，滑坡處于不穩定狀態。目前滑坡變形特征較明顯，滑坡后緣已出現張拉裂縫，若不盡快展開治理，在持續降雨工況下，必然加劇滑坡變形，繼續牽引后緣邊坡向下滑動，擴大滑坡范圍。

根據鉆探結果和現場調繪，滑動面產生于全風化泥巖與強風化泥質灰巖交界面處，成為折線型滑面。按照原設計開挖線，采用指定滑動面對人工邊坡進行計算。

計算結果顯示，原設計邊坡在天然狀態下和暴雨或連續降雨狀態下均處于不穩定狀態，原方案在實際情況下已經不具備安全條件，必須采取設計變更處理。

該滑坡體在主滑方向長度約有170m，占地32畝，項目位置靠近河池市區，如此大面積和大方量的滑坡采用完全卸載的方案，在環境、社會影響、經濟效益、土地征用等方面都存在巨大的困難。針對該實際情況，對于該邊坡的處治以邊坡加固為主，盡量減少征地和棄方，采用抗滑樁分段支擋和部分卸載的方案。

3.2進行刷坡卸載

針對該公路工程邊坡，首先進行刷坡卸載的操作。根據現場實測地面線，第一級邊坡坡比采用1：2.0，坡高8m，坡頂設置3m寬平臺;第二邊坡坡比采用1：1.75，坡高8m，坡頂設置8m寬平臺;第三級邊坡坡比采用1：2.0，坡高3m，坡頂設置6m寬平臺;第四級采用1：3.0一坡到頂（見圖1）。通過放緩邊坡對已經發生滑坡事故的發生路段的土方進行清理，在完成所有材料清理操作之后，在邊坡上設置寬平臺，從而起到加固坡體結構的作用。在具體操作過程中，可以借助運輸車輛對已經坍落的土體進行清除，結合現場實際情況，將部分土方推送到路段的低洼位置，避免低洼處雨水聚集情況的出現。

3.3抗滑樁分段支擋

該滑坡主滑方向的長為170m，長度很大，按照變更后卸載方案的邊坡進行穩定性計算，卸載后人工開挖邊坡在天然狀況下整體剩余下滑力為775kN/m，在暴雨工況下剩余下滑力為985KN/m，且整個滑坡體長度較長。針對該滑坡的具體情況，對該滑坡進行分段抗滑設置。在第三級邊坡頂部的6m平臺上設置一排24m長φ2m的圓形抗滑樁，樁身選用強度為C20的混凝土進行澆筑，全部埋置于地下，頂部用冠梁連接。在第一級邊坡坡腳處設置一排8m長φ1.5m的圓形抗滑樁，樁身選用強度為C20的混凝土進行澆筑，樁身埋深5m，出露3m，樁間設置拱形擋土板，頂部用冠梁連接。另外，在樁體后方設置碎石盲溝與泄水管結構，在遇到降雨天氣時，可以及時將積水排出，從而提高抗滑樁結構的使用價值。

根據計算在暴雨工況下，第三級坡頂的埋置抗滑樁處的剩余下滑力為512.5kN/m;坡腳抗滑樁處的剩余下滑力為243kN/m。兩排抗滑樁設計均滿足抗滑要求，同時邊坡整體穩定性也滿足設計規范的要求。

3.4完善排水系統

導致該區域滑坡事件產生的主要誘因為項目區域過強降水天氣。對此在進行滑坡處理時，排水系統的完善屬于非常重要的內容。在具體應用過程中，首先，對于發生坍落路段的排水系統損壞情況進行統計，同時對于現有排水系統進行重新規劃，規劃內容包括排水口位置、排水管道管徑、排水結構參數等。其次，在該路段施工改造的過程中，做好坡體基礎與路基的保護工作，嚴格按照相應操作標準進行施工，同時將深入排水管道內部堆積的雜物進行清除，在管道外側加裝過濾網，起到過濾雜物的作用。最后，做好質量監測工作，及時返工不合規路段，并在后期做好維護工作，及時清理排水溝壑處的雜物，提高排水過程的穩定性。

3.5平整坡面和坡面綠化

在完成刷坡卸載操作之后，需要及時進行坡面結構平整工作，在具體操作過程中，對于坡面上殘留的松動土體進行清理，尤其是體型較大的石頭，應提前進行清理，避免后續降雨天氣導致落石情況的出現。并且在對結構進行清理時，還需要做好結構裂縫的處理，結合以往的實際應用經驗，在實際操作過程中，可以利用10%的水泥漿對結構進行處理。對表層中存在的碎石土層及一些附著在結構上的雜物需要及時進行清理，從而避免結構積水或者地下水滲漏情況的出現。

坡面平整以后采用掛鍍鋅鐵絲網噴播植草護坡。掛網前先進行錨桿施工，錨桿鉆孔孔眼應垂直坡面，錨桿注漿7d后選取2%的錨桿進行抗拔試驗，要求錨桿極限抗拔力>1.0t/m。鐵絲網采用14^#鍍鋅鐵絲網，網孔規格為80m×80m，網間搭接寬度≥5cm，并間隔30cm用18^#鐵絲綁扎牢固，保證網與網間的牢固連接和控制網與坡面的距離一致，以有利于控制網面基材混合物的厚度一致及穩定。噴基材植被是一項技術含量較高的工藝，施工前應進行現場試驗，提出該路段的施工方案，并精心施工。

3.6坡體的變形監測

除了做好以上處理措施之外，在實際操作過程中還需要做好相應的變形監測工作，在具體操作過程中，需要做好相應的水平位移監測和深層位移監測工作，采用定量監測的方法，將目前的坡面監測數據作為初始應用數據。在選定位置架設好監測儀器設備之后，設置相應的監測間隔，定期采集數據信息。考慮到坡面結構面積范圍相對較大，因此在監測過程中，還需要對控制測量網進行合理布置，借助所布置的監測點來完成全方位的監測任務。需要注意的是，在監測過程中，還需要在抗滑樁的位置進行定點監測，縮短相應的探測間隔，對于異常數據進行客觀分析，及時確定滑坡可能存在的問題，從而提高山區公路工程使用的安全性。

4處治效果

該邊坡經過以上的措施治理以后，滑坡已被有效地治理，整個邊坡整體穩定，完善了邊坡綠化和排水措施以后，整個邊坡與周圍自然景觀融為一體。邊坡設計中減少了開挖面積，對自然環境影響較小，同時兩排抗滑樁對整個滑坡體進行分塊抗滑，抗滑效果明顯，且提高了抗滑樁的安全性和經濟性，是對滑坡分段抗滑治理的一個成功案例。

5結語

綜上所述，在施工技術體系不斷完善的背景下，公路工程的覆蓋范圍也在擴大。在具體應用過程中，由于山區公路所處環境的復雜性，在遇到強降水天氣之后，非常容易出現滑坡事故，通過采取相應措施對其進行及時處理，從而提高公路工程的使用安全性，延長公路工程的使用壽命。