綜合排水措施在高速公路滑坡治理中的應用

劉廷偉

(1.重慶市勘測院 重慶市 401121； 2.重慶市巖土工程技術研究中心 重慶市 401121)

近年來廣東省高速公路發展建設迅速，路網發達，其中沿海部位地處丘陵臺地與沖積平原相間的地貌格局，高速沿線深挖低填高邊坡分布范圍廣，在暴雨季節滑坡變形時有發生。水是滑坡誘發的重要原因，滑坡的形成和發展與水有著極為密切的關系，其作用機理主要表現在物理作用、化學作用、力學效應、地震效應等多個方面。截排水是滑坡治理工程中一項重要措施，工程實踐證明，排水對于提高滑坡的穩定性具有至關重要的作用，通常也是一種比較經濟的工程方案。

1 工程概況

1.1 工程簡介

西部沿海高速公路K21滑坡位于珠海市北部，因高速公路建設于珠海段K21+060～K21+466右側切割山丘坡腳而形成路塹邊坡，長406m，高約55m。邊坡所在區域每年均會經歷持續特大暴雨，大量地表水滲入坡體，致使該邊坡在施工及運營期間幾次較嚴重滑塌后，最終形成了較大規模的滑坡變形，需要對其進行綜合治理。

1.2 工程地質條件

(1)地形地貌。滑坡區為丘陵臺地與沖積平原相間的地貌，地勢總體由北西向南東傾斜。 滑坡相對高差最大約75m，地表植被茂密，自然山坡坡率較緩，坡度約在10°～25°左右。

(2)氣象、水文。滑坡所在地區氣候屬南亞熱帶海洋性季風氣候，溫暖潮濕，雨量充沛，年均降水量1700～2231mm，每年3～9月雨季的降水量占年降水量的50%～88%。5～9月份熱帶風暴襲擊，平均每月約有一次暴雨發生。

(3)地層巖性。該滑坡地層從上往下依次為粉質黏土，砂質黏性土，全～微風化火山角礫巖，其中土層及全～強風化巖層遇水易軟化，弱～微風化巖層巖質較硬。

(4)地質構造與地震。路線所經區域斷裂構造發育，縱橫交錯成網格狀，整條線路位于斷裂的挾持部位，滑體巖體結構面傾角為20°～50°，絕大部分為40°左右。該結構面為本滑坡的控制性結構面，對滑坡的穩定起至關重要的作用。

1.3 水文地質條件

本滑坡體賦存的地下水類型包含第四系松散層孔隙水、基巖裂隙水、巖層承壓水。第四系主要為坡積和殘坡積物，其含水層位變化較大，由于裂隙較發育，該層地下水主要為孔隙水。滑體范圍內出露的巖體主要為火山角礫巖，強～弱風化火山角礫巖為風化裂隙水和構造裂隙水的主要富水層。承壓水主要賦存于微風化火山角礫巖與下伏花崗巖不整合接觸帶，接觸帶花崗巖風化嚴重，裂隙發育，其上下均為不透水層，富水量大。地下水主要為大氣降水補給，由于邊坡周圍匯水面積較大，降雨量大且集中，區內邊坡所在匯水區域內未形成深切沖溝，地表徑流不發育，地表水滲入地下形成豐富地下水，邊坡排水斜孔長期流水，坡面長期處于滲水狀態。邊坡周圍多見當地居民設置排水管引水。從雨后第三天現場調查，坡體后緣地表水下灌達30m3/h。根據前期勘察在現場鉆孔中的提水試驗，場地地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性。

2 滑坡性質及變形特征

(1)滑坡為復合型滑坡，具有多層、多級的特點。包括堆積層、全風化層內的淺層滑動，全風化層沿強風化層面的中層滑動，強風化層沿弱風化層的深層滑動及坡體沿不利結構面的追蹤剪切滑動。

(2)上層屬土質或類土質滑坡，下層屬巖質滑坡。滑體體積較大，滑坡總體積約90萬方。

(3)滑坡平面分區明顯，呈M型。其中K21+060～+115段(I區)約1.1萬方，主滑方向116°；K21+115～+225段(Ⅱ區)滑坡體積約28萬方，主滑方向118°；K21+225～+330段(Ⅲ區)滑坡體積約15萬方，主滑方向118°；K21+330～+466段(Ⅳ區)滑坡體積約42萬方，主滑方向125°。

(4)滑坡為人工邊坡受水影響多次滑動演變而成， 2004年9月、2006年8月、2008年6月暴雨期間，分別發生三次變形及坍塌，最終發展為牽引式滑坡。

3 水對滑坡的作用機理

滑坡雖然是由地質、水文、工程活動等綜合因素作用形成的，但水對本滑坡的作用是綜合且復雜的，主要體現在以下方面：

(1)區內匯水面積較大，坡體徑流不發育，無集中地表水排泄途徑，降雨時大量雨水易形成漫流而滲入坡體形成地下水。

(2)上部滑坡體范圍內覆蓋層較松散易滲水，下部滑床范圍中微風化火山角礫巖相對隔水，且該區域節理裂隙交錯發育，雨水易通過裂隙入滲從而形成軟弱滑動面。

(3)人工邊坡的開挖改變自然坡體的地表水流向及地下水的滲流方向，使人工邊坡成為地表水及地下水的優勢排泄面，降水大部分滲入滑坡體內部，增大滑體容重，降低滑面強度，形成較大的動、靜水壓力。

(4)滑坡所處區域每年5～8月份均有密集臺風影響，臺風帶來強降雨，是誘發滑坡的主要因素。

4 滑坡綜合截排水系統

運用極限平衡法，對各個區域代表性斷面的剩余下滑力進行計算，得出相應滑坡推力，根據滑動面情況及計算分析結果，以“排水減重、強腰固腳”為原則，最終采用“錨索抗滑樁+預應力錨索框架+綜合截排水”方案進行治理。支擋工程以“以樁為主，樁錨結合，錨為輔”的思路進行，治水工程則以“以線串點，截排結合”的思路進行，對其設置綜合截排水系統。

4.1 截水工程

(1)坡頂截水溝

邊坡整個塹頂開口線外5m設置截水溝，滑坡體外5～10m設置截水溝，截水溝形狀與滑坡平面形狀對應，呈M型，最終經急流槽排出邊坡。可有效攔截滑體外地表水，以阻止水流入滑坡范圍。

(2)平臺封閉

由于坡體的滑動及工程施工的影響，造成坡面平臺的截水溝大部分破壞，對邊坡各級平臺采用30cm厚M7.5漿砌片石全封閉并對平臺截水溝進行修補或新建，平臺截水溝通過急流槽匯入塹頂截水溝。

(3)坡面截水

整個坡面均采用了錨桿錨索框架梁的形式進行加固，在豎向框架梁兩側及橫向框架梁底部，設置截水肋條，有效分隔坡表徑流，防止坡面沖刷，表水沿肋條經平臺水溝排出。

4.2 排水工程

滑坡地段地下水豐富，設計采用穿過中層、潛在深層滑面的排水斜孔結合在滑體后緣的適當區域設置的若干個直徑約為4.0m的集水井，以更有效地疏排滑體后部來水，減小坡體的地下水壓力，有效地提高滑體的自穩性。

(1)集水井(點的布置)

在滑坡Ⅰ區(K21+060～K21+115)及Ⅱ區(K21+115～K21+225)后緣設置直徑為4.0m的集水井，共計四孔；在滑坡K21+330～+466段(Ⅳ區)后緣及側界設置直徑為4.0m的集水井，共計四孔。井底深入弱風化層或深層潛在滑動面以下不小于2.5m。集水井的井壁均采用C25鋼筋混凝土現澆制作，壁厚為0.4m。

(2)放射狀仰斜集水孔(點的擴散)

為了加大集水井疏排地下水的范圍及能力，在井壁設置放射狀集水斜孔以疏排滑體中的地下水。孔位主要設置在各個集水井的出水點、滑面或風化界面以上1.0m處，每井設置2～3層仰斜集水孔，長度為18.0～45.0m，同一層集水孔的夾角約為30°，鉆孔直徑為Φ130mm，仰角為5°～13°，集水井開挖中有多層滲水現象處，設置多層斜孔集水措施。仰斜集水孔直徑130mm,內插Φ100mm軟式彈簧透水管，在孔口1.0m的位置插入Φ110mm高強度PVC管，并伸出井壁0.2m。

(3)井間導流管(以線串點)

為使集水井中的地下水能順利排出，集水井用井間導流管連通，井間導流管為2孔，孔徑130mm，孔距0.5m，內插Φ110mm不帶孔高強度PVC管，進水口約位于井底以上1.0m，出水口位于井底以上0.5m，其方位角及縱向坡度結合兩井位置、地形及井底高程設置，所有集水井的匯水最后通過在JSJ1集水井中的以近垂直邊坡走向的角度的井中導流管疏排到坡腳處而引出坡外。導流管出口在一級邊坡處，地下水從一級邊坡排出時需用PVC管接入路基側溝以防沖刷坡面。

(4)坡面排水斜孔的設置(面狀排水)

表1 集水井排水系統統計表

滑坡里程(分區)集水井(點)孔號(m)孔徑(m)孔深(m)放射狀仰斜集水孔(點的擴散)層數/孔數孔深(m)井間導流管(以線串點)方位縱坡孔深K21+115～K21+225(Ⅱ區)JSJ1412.52層/10孔35116.61038JSJ24203層/15孔30～3591.5738.8JSJ3422.53層/15孔18～4575.51940JSJ44264層/21孔29～4548.7540K21+330～K21+466(Ⅳ區)JSJ5419.52層/12孔30116.61058JSJ64263層/21孔30150.5940JSJ74263層/21孔30168.11136JSJ8425.53層/21孔45116.61535

為了疏排集水井影響范圍外的Ⅲ區滑坡地下水，特在K21+220～K21+320段的三級邊坡坡腳以上1.0m處設置一排仰斜排水孔，鉆孔直徑為Φ130mm，孔內填充Φ100mm軟式透水管，里端采用2層無紡布包封，仰角為6°。長度為26.0m，孔間距9.0m，但為了提高坡體的排水率，可根據現場的實際情況進行適當調整。為了防止排水斜孔在運營期間的人為破壞，特需在孔口插入長1.0mΦ110mm PVC管加以保護。

5 結語

通過對西部沿海高速公路K21滑坡治理中水的作用機理分析及其綜合治理，得出以下結論：

(1)對地表水采用截、排、封相結合，對地下水采用集水井、排水孔、導流管形成的點、線、面排水網絡，有效地截留和疏導地表與地下兩個層面水的影響，對本滑坡治理是綜合有效的。

(2)滑坡水的有效治理，降低滑坡體中的水壓力，減輕了滑體重量，提高滑面抗剪參數，使滑坡剩余下滑力大幅降低，節約支擋工程的造價，經濟效益顯著，該滑坡最終采用樁、錨措施得到有效治理。

(3)在各工程中，由于自然條件、路線布置等其他因素的不同，情況往往比較復雜，更因因地制宜地重視截、排水措施的綜合設計，提高排水效果，發揮各種截、排水措施的優點，降低工程費用。