廣西浦清高速公路某段崩坡積體穩定性分析

高敬峰 邵主助，2

（1：中交第一航務工程局有限公司廣西分公司，廣西 玉林 537000；2：廣西中交浦清高速公路有限公司，廣西 玉林 537000）

1 工程概況

浦北至北流高速公路（以下簡稱“浦清高速公路”）為廣西東南部正在建設的一條高速公路，也是《廣西高速公路網規劃修編》（2010—2020）中“縱4”的重要組成部分，該高速公路西起欽州市浦北縣，順接大塘至浦北高速公路終點，向東經玉林市博白縣、陸川縣、北流市，共經2地區、4縣、14個鄉鎮、49個行政村，東至玉林市、北流市、清灣鎮，接廣東省羅定至信宜（粵桂界），是廣西東融發展戰略的重要出省高速通道之一。線路全長125.654 km，雙向4車道、設計速度120 km/h、路基寬度26.5 m。主要工程為4 999 m,特大橋4座，20 704 m大橋64座，475.6m中橋5座，950m分離式立交10座，10477m隧道7座。其中高速公路主線橋梁、隧道總長34158.8m，橋隧比29.9%。互通式立交9處（其中樞紐互通式立交1處），服務區4處，收費站7處。

在山區修建高速公路往往需要進行大面積挖填方等土方工程，這無疑破壞了原有地質條件，另外南方暴雨頻發，誘使工程滑坡的程度和范圍不斷擴大，影響和制約了公路建設進度并且威脅人民生命財產安全[1]。為保障人民財產安全及減少滑坡災害對高速公路建設的影響，研究滑坡特征以及穩定性很有必要，而提出合理的工程處治措施也迫在眉睫[2]。2018年5月，由于強降雨的影響，浦清高速公路K59+400～K61+400段（三灘段）多處發生垮塌，該段存在多處不良地質體，尤其是崩坡積體（見圖1）。因此，本文在野外工程地質調查基礎上，對浦清高速公路K59+400～K61+400段3處崩坡積體（B3，B4，B5）進行定量穩定性分析，并提出合理的工程防治措施。

2 崩坡積體基本地質特征

2.1 區域地質及地震

研究區產于欽杭結合帶西南段、云開隆起與欽防拗陷的邊界斷裂——博白-岑溪斷裂帶內，區域構造受加里東運動、印支運動以及燕山運動影響明顯，NE向、SN向褶皺和斷裂發育。根據《中國地震動參數區劃圖》GB 18306—2015[3]，研究區地震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度在0.1 g，動反應譜特征周期0.35 s。

2.2 崩坡積體地質構造

對崩坡積體有影響的構造主要有背斜、次級斷層及斷層間存在的斷層影響帶。背斜走向NE47°～79°，兩翼地層以泥盆系中統郁江組（D2y）中厚～薄層狀砂巖、頁巖為主，北西翼巖層產狀320°～330°∠62 °～88 °，南東翼巖層產狀 130 °～150 °∠50 °～62°。背斜屬緊湊型小背斜，核部范圍小，轉折端地層相對較破碎。

對崩坡積體影響最大的次級斷裂為三灘-塘肚斷裂，該斷裂為博白-北流褶斷帶的壓性次級斷層，分布于三灘、墨萊水、塘肚一帶，西南端止于三灘區域斷裂，區域延伸約14 km。

該斷裂在本研究區走向NE46°～69°，傾向SE131°，傾角62°～68°，上盤主要為泥盆系中統郁江組（D2y）中厚～薄層泥質砂巖為主，地層產狀320°∠68°，下盤以泥盆系中統郁江組（D2y）頁巖為主，地層產狀 300 °～313 °∠36 °～71 °，斷距 0.2 m～0.5 m，斷裂附近出現許多小褶皺，導致地層十分破碎。

2.3 崩坡積體水文地質條件

崩坡積體地下水類型主要有第四系松散巖類孔隙水、基巖風化裂隙水及斷層影響帶含水巖系，第四系全新統人工填筑土、殘坡積層、崩坡積層和沖洪積層及滑坡堆積層為透含水層，斷層影響帶為相對透含水層，泥盆系中統郁江組（D2y）為相對隔水層，其含水性主要受構造裂的發育程所控制。

表1 崩坡積體基本特征

測區地下水的補給源主要是大氣降水，線路區碎屑巖地層產狀較陡，水系不發育，地形坡度較陡切割劇烈，降水滲入補給條件差，而排泄條件良好。少量降水滲入巖石裂隙中，裂隙是地下水的貯集場所，同時是補給、徑流和排泄的重要通道，地下水順巖層裂隙運移，因溝谷發育，地下水徑流途徑短，交替循環快，在地形底洼或受溝谷切割地段以泉的形式就地補給就地排泄出露地表。

2.4 崩坡積體基本形態、地形地貌以及地層巖性

崩坡積體（B3，B4，B5）基本形態、地形地貌以及地層巖性特征見表1。

3 穩定性定量分析

3.1 公式穩定性分析

據鉆探和地調顯示，崩坡積體滑面呈起伏不平的折線型，因此按照《巖土工程勘察規范》（2009年版）GB 50021—2001[4]推薦的公式對崩坡積體的整體穩定性和剩余下滑推力進行計算。

3.1.1 穩定性計算公式

崩坡積體整體穩定性計算見式（1）：

3.1.2 崩坡積體剩余下滑力計算公式

式（2）中：Pi，Pi-1為第 i塊、第 i-1 塊滑體的剩余下滑力，kN/m；Ψ為傳遞系數；Fst為滑坡推力計算安全系數；Ti為作用于i塊滑動面上的滑動分力，kN/m；Ri為作用于第i塊段的抗滑力，kN/m。

3.1.3 巖土參數取值

本次抗剪指標采用室內試驗、反算法2種方法綜合確定。

1）B3范圍內土與基巖面，飽和快剪值δ=23°，c=37 kPa，含碎石角礫粉質粘土內飽和快剪值δ=23°，c=30 kPa。

2）B4范圍內土與基巖面，飽和快剪值δ=24.5°，c=37 kPa。

3）B5主要由碎塊石土組成，塊石土內飽和快剪值δ=28°，c=33 kPa，土與斷層影響帶界面、強風化斷層影響帶內潛在滑帶飽和快剪值δ=28.0°，c=33 kPa。

根據測試結果，崩坡積體重度天然平均值取24.3 kN/m3，飽和值根據經驗取24.7 kN/m3。

3.1.4 計算結果

通過典型剖面計算顯示，B3崩坡積體（典型剖面12-12，13-13，）在雨季（連降暴雨）工況下穩定系數F為1.073～1.541，剩余下滑力為0～1 228 kN/m；B4崩坡積體（典型剖面1-1，）在雨季（連降暴雨）工況下穩定系數F為1.101～1.115，剩余下滑力為919 kN/m～1 153 kN/m；B5崩坡積體（典型剖面 A-A，BB，）在雨季（連降暴雨）工況下穩定系數F為1.097～1.126，剩余下滑力為1 321 kN/m～1 761 kN/m。

根據計算結果，對崩坡積體進行穩定性分析評價，參照有關規范，穩定性狀態劃分標準為：穩定系數 F≥Fst為穩定，Fst＞F≥1.05 為基本穩定，1.05＞F≥1.0為欠穩定，F＜1.0為不穩定，其中Fst為邊坡穩定安全系數，本文在雨季（連降暴雨）工況下取1.20，在天然工況下取1.25。

通過穩定性定量計算可以看出，B3，B4，B5崩坡積體目前整體處于基本穩定狀態，但地層和基巖坡面產狀較陡，軟硬巖層相間分布，且底部有泥巖、頁巖分布，巖層較破碎，地下水位相對較高，安全儲備不足，故崩坡積體應屬于潛在穩定性不良邊坡，需結合人工開挖邊坡采取工程措施進行治理。

3.2 GEO-SLOPE穩定性分析

本文崩坡積體穩定性分析采用加拿大的商業軟件GEO-SLOPE的SLOPE/W模塊，采用規范推薦的極限平衡法，包括Bishop法（簡化畢肖甫法）、Janbu法（詹布法）和Morgenstern-Price法（摩根斯坦-普賴斯法）分別進行計算，主要考慮崩坡積體天然工況和暴雨工況，其穩定性分析結果見表2。

計算結果表明：

1）在天然工況下，B3，B4，B5 崩坡積體穩定性系數介于1.25～1.45之間，且局部穩定性系數＞整體穩定系數，崩坡積體都處于穩定狀態，如圖2（a）所示。

2）在暴雨工況下，B3，B4，B5崩坡積體穩定性系數介于1.05～1.25之間，且局部穩定性系數＞整體穩定系數，崩坡積體處于基本穩定狀態，如圖2（b）所示。

表2 崩坡積體穩定性計算成果

4 結語

穩定性分析結果表明，B3，B4，B5崩坡積體在天然工況下都處于穩定狀態，在暴雨工況下處于基本穩定狀態，但安全儲備不足，建議采取工程措施進行治理。結合工程地質勘察情況，B3崩坡積體建議采取局部清方+抗滑擋墻+截排水系統；B4崩坡積體建議結合人工邊坡治理，采用抗滑擋墻+截排水系統；B5崩坡積體建議結合人工邊坡治理，采用坡面滑體物質清理+坡面格構錨桿框架+二級抗滑擋墻支擋+截排水系統。