沈海復線泉州段羅溪互通邊坡水毀治理工程實例分析

柯長澤

（泉州市交通工程規劃建設管理處，泉州 362000）

1 工程概況

沈海復線泉州段羅溪互通E 匝道EK0+160～EK0+280 右側邊坡，原設計邊坡防護高度為16m，分兩階，第一階邊坡采用拱形骨架護坡， 第一階平臺為寬度6m 的村道改路，第二階邊坡采用M7.5 漿砌片石擋墻，下方為互通區橋梁結構。沈海復線泉州段于2014 年年底建成通車，2016 年7 至9 月底受“莫蘭蒂”等超強臺風帶來連續降雨影響，第一階坡面發生溜塌，第二階坡面及坡頂出現圈椅狀張拉裂縫和錯臺，局部有大量涌水，并逐漸向上部牽引，向深度發展，最終形成多層多級的牽引式滑坡，如圖1 所示。

圖1 項目平面圖

2 滑坡病害成因分析

(1)一是地形因素。 滑坡體位于丘陵地貌區山坳中下部，山體匯水面積大，且邊坡上陡下緩導致地表水和地下水在滑坡部位匯集。

（2）二是地質因素。該邊坡地層上覆殘坡積粉質粘土及殘積砂質粘土，下伏呈散體的全、強風化巖層較厚，巖體節理裂隙發育， 存在多組不利結構面， 且地下水較豐富，下滲后在土巖交界處形成一定厚度的富水軟弱層，坡體易發生滑動位移。

（3）三是氣候因素。“莫蘭蒂”等超強臺風帶來的連續強降水侵襲，雨水滲入坡體，坡體自重增大，下滑力增大，降低了坡體巖土力學指標，對滑動面產生潤滑作用，最終導致坡體變形失穩。

（4）四是工程因素。 坡體前緣E 匝道施工開挖，形成約二階的人工邊坡， 導致整個坡體前緣抗滑力和整體穩定性降低；邊坡頂部第一次出現張拉裂縫發生變形后，滑坡體地質勘察受到民事影響， 造成設計單位未能及時完成滑坡治理方案設計，且臨時排水措施不足，導致滑坡持續發展。

3 滑坡體穩定性分析

3.1 定性分析

根據現場調查及地質勘探報告分析推測， 滑坡體沿順坡傾向的層面或軟弱帶多級滑動，呈西南向沿E 匝道長度約120m，垂直E 匝道路線長度約180m，滑動高度約46m，滑坡面深度約6～16m，主要存在于土巖交界處，天然坡度為25°～30°， 體積約為158328m3， 水位深度為4～11m， 滑坡體成分主要為殘坡積粉質粘土和殘積砂質粘土，在多種不利因素作用下，前緣坡面滑動形成圈椅狀張拉裂縫，使后緣失去支撐而逐漸向后緣發展，根據《公路滑坡防治設計規范》滑坡分類，定性為中型堆積土牽引式中層順向滑坡，危害程度為嚴重，安全防治等級為Ⅰ級，如圖2 所示。

圖2 滑坡體主滑面斷面圖

3.2 定量分析

采用極限平衡分析法對該滑坡進行穩定性定量分析，選取滑坡體沿滑動方向最長處為典型滑坡斷面，計算模型如圖3 所示。 根據室內實驗值和反算分析法綜合確定典型滑動面土的抗剪強度指標， 因該滑坡在連續降雨期間已處于整體滑移狀態，試驗值取殘余強度指標，天然狀態穩定系數Fs= 1, 重度18.4kN/m3飽和狀態穩定系數Fs= 0.95, 重度19.6kN/m3， 然后在極限平衡狀態下采用Morgemsterm-Price 法利用Geo-shop 軟件反算出不同的C、Ф 值，最后取靠近試驗值的反演參數作為建議采用值。

圖3 滑坡計算模型

表1 滑帶土抗剪強度參數綜合取值表

根據上述模型與滑帶土抗剪強度參數， 因滑動面為折線形，采用傳遞系數法對典型剖面進行滑坡推力計算，計算公式：Ti=KsWisinai-Wicosaitanφi-ciLi+ψiTi-1

ψi=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanφi

式中，Ti、 Ti-1為 第i 和 第i-1 滑 塊 剩 余 下 滑 力（kN/m）；Ks為穩定安全系數， 滑坡處于連續降雨下工況，取1.2；Wi為第i 滑塊的自重力（kN/m）；ai、ai-1為第i和第i-1滑塊對應滑塊的傾角 （°）； φi為第i 滑塊滑面內摩擦角（°）；ci為第i 滑塊滑面巖土黏聚力（kN/m2）；Li為第i 滑塊滑面長度（m）；ψi為傳遞系數。 通過理正巖土軟件模擬分析得出滑坡典型斷面滑坡最大推力約為1460kN，滑坡體不穩定。

4 滑坡治理方案

治理滑坡應根據滑坡區的地形地貌、地質條件、成因類型、規模、穩定性、危害程度和施工條件等，通過多方案的技術經濟比較，確定合理方案。 因該滑坡規模較大，已逐漸向后方牽引，并向深處發展，且緊鄰下方通車匝道橋，為防止后緣產生新的滑動，應避免過多的土體擾動，排除大面積削坡減荷反壓及大型抗滑擋墻的方案，坡體富水、地質較差導致錨桿錨索成孔困難，排除預應力錨索框架梁及預應力錨索抗滑樁的方案，同時考慮工程造價、樁身彎矩較大等因素，確定采用H 型剛性抗滑樁方案結合截排水措施綜合治理的方案。

施工工序： 施工臨時排水→坡腳反壓→坡頂裂縫回填夯實→清理坡面松散土體→施工外圍樹枝狀截水溝→施工第二階平臺抗滑樁→施工樁間掛板→施工坡面支撐滲溝及板后回填透水性材料→第三階坡面植草灌→分段卸除（段長5～10m）第一階反壓土袋→施工第一階擋墻，詳見圖4～5。

圖4 治理方案立面圖

圖5 治理方案斷面圖

4.1 支擋加固工程

（1）清理坡面松散土方后及時對坡面裂縫進行封閉，防止地表水滲入坡體影響邊坡穩定性。

（2） 在邊坡第一階改路平臺位置內側坡腳打設h 型雙排框架圓形抗滑樁，樁間距5～6m，抗滑樁地面以下采用圓樁，直徑為2m，靠山側抗滑樁地面以上6m 部分采用方樁，截面尺寸為：2m×2m，樁長23～30m，要求抗滑樁進入中風化巖凝灰熔巖層不小于6m。抗滑樁樁頭方樁段預留2 孔8 束預應力錨索，設計拉力900kN，根據施工期及施工后根據坡體變形發展情況酌情打設。

施工要點：①樁孔開挖采用機械開挖，樁坑開挖按跳二挖一和從兩側向中間的施工順序施工， 以減少對坡體結構的擾動破壞作用和影響， 樁身強度不低于設計強度的75%方可開挖相鄰樁。 ②開挖過程中隨時核對滑動面情況，嚴格進行抗滑樁施工過程資料的整理保存，特別是對開挖地層的性狀描述應真實詳盡， 對每根抗滑樁應整理地質柱狀圖并保存影像資料， 如發現實際情況與設計有較大出入應及時作相應調整。 ③樁身灌注前檢查斷面凈空，鋼筋籠搭接接頭不得設在土石分界和滑動面處，擋板與樁身、頂梁一起澆筑，澆筑時不間斷一次完成，嚴格控制澆筑質量，尤其是必須加強振搗，樁澆筑后進行樁身完整性檢測。

（3） 第二階樁間坡面采用4m 高C15 片石混凝土掛板支擋，板后回填透水性材料至設計刷坡坡面，并通過出水管道與支撐滲溝連接。

（4） 第一階邊坡前緣修筑6m 高C15 片石混凝土擋墻，在民房處設置端墻。

施工要點：①基坑開挖按照分段跳槽進行，開挖后進行承載力試驗，若承載力不足則基底換填級配碎石。②模板采用鋼模，確保有足夠的剛度和強度，澆筑前涂刷脫模機，模板應設內撐保證墻體厚度。③澆筑用材料需檢驗合格才能進場，片石以30～60cm 為宜，要均勻鋪開，長面豎放，單塊周圍有10cm 以上砼，片石總量不超過片石混凝土總量的30%，與模板距離大于15cm。

（5）施工期間注意坡體變形監測，監測點布置在坡體穩定性差或地質擾動大的部位，監測數據包括深孔位移、樁頂位移、裂縫觀測、應力監測，在雨季加密觀測，當地質條件、穩定狀態等出現較大變化時，應校核滑坡治理方案的合理性和可靠性，必要時調整和完善設計。

4.2 截排水工程

本項目主要截排水措施包括防止外圍地表水進入滑坡區（截水溝）、排除地表水（排水溝、急流槽）、防止地表水下滲（坡面植草灌）、排除地下水（平孔排水、支撐滲溝）。

（1）鑒于滑坡體面積較大，根據坡體裂縫分布情況，設置三道環狀截水溝，中部設置兩道橫向主溝連接，形成樹枝狀截水系統。

（2）第一階邊坡設置排水平孔，長20m，間距4m，在具體施工過程中， 可根據施工揭示地層及含水狀態等實際情況調整孔位、 孔數和孔深， 以排水孔正常出水率達50%以上為宜，確保平孔排水工程效果。

（3）邊坡第一階平臺及改路平臺設置排水邊溝，兩側出口要求與截排水天溝順暢連接。

（4） 第二階邊坡樁間擋板上設置泄水孔， 間距1m×1m，呈品字形交錯布置，孔長不少于1m，孔內設φ50mm的有孔PVC 管及過濾土工網。

（5）第三階坡面設置支撐滲溝，滲溝寬度2m，滲溝內填充的片石，應從下到上粒徑逐漸變小，溝底平順且坡度不小于1%，滲溝匯集的地下水通過縱向排水管向急流槽排泄，匯入地表排水系統，坡面及回填透水材料頂采用客土噴播植草灌防護。

5 后期邊坡穩定監測

沈海復線羅溪互通邊坡水毀治理工程由于施工結束后需要盡快投入運營，所以不具備較長時間的觀測期，為保證邊坡運營安全性， 對該邊坡進行兩年運營期監控量測工作。 邊坡處治效果監測是檢驗邊坡處治設計和施工效果、處治后邊坡穩定性的重要手段。

對本項目監測內容包括深層土體位移、水平位移、豎向沉降，監測點，包括9 個測設點，按以下條件布設：①沿邊坡和滑坡預計的滑動方向或已滑動方向和垂直其滑動方向布設成觀測線；②在監測的邊坡段和滑坡區域，在其中部及其兩側邊緣布設3 條觀測線，監測點布設至滑動影響范圍30m 外； ③監測點的間距以30m 為準, 如圖6所示。 中期主滑動面4 個深層土體位移如圖7 所示。

圖6 監測點布置平面圖

通過對羅溪互通水毀邊坡的監測數據結合巡視結果，在連續強降雨過后，滑坡體變成未見明顯發展，變形趨于收斂，邊坡趨于穩定，累計變化量均未超過預警值。

圖7 主滑面深層位移監測圖

6 結語

一個滑坡往往是多種因素綜合作用的結果， 只有通過對滑坡成因分析的系統分析，并結合滑坡穩定性評價，確定滑坡體穩定狀況和發展趨勢，分清主次、因地制宜、靈活運用各種防治技術， 才能制定出合理可行的處理方案； 本項目結合工程特點采取H 型剛性抗滑樁和截排水相結合的治理措施， 對該邊坡持續兩年的運營期監測表明坡體已趨于穩定，經受住多次強降雨的考驗，滑坡治理達到了預期目的， 為今后同類型滑坡病害治理提供實例參考。