廣西某高速公路邊坡穩定性分析及治理方案研究

何 濤，閆向陽，劉玉鳳

(1.中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100089；2.煤炭科學技術研究院有限公司安全分院，北京 100013；3煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室(煤炭科學研究總院)，北京 100013)

廣西自治區百色某高速公路為整體式路基，原設計為五級挖方邊坡，最大高度55 m。第二級開挖施工防護的過程中，發生滑坡?；挛＜案咚俟肥┕ぜ斑\營安全，急需對滑坡進行穩定分析及治理。本文針對現場條件，提出經濟合理的治理方案。

1 工程地質條件

滑坡區屬丘陵地貌，地面高程517～732 m，原始地形坡度約為26°～45°，地表為第四系殘積地層覆蓋，局部地段見基巖出露，地表植被較發育，主要種植松樹等經濟林。

根據勘察成果，滑坡區從地面依次向下主要地層為含礫粉質黏土、碎塊狀強風化粉砂巖、中風化粉砂巖。

根據現場地質調查、鉆探揭露及區域地質資料，滑坡區上部多為第四系坡積層，下伏基巖為三疊系中統粉砂巖，巖石風化裂隙有一組較發育，產狀分別138°∠31°，頻數為5～7條/m；裂隙面多有鐵質渲染及泥質充填，部分無充填。巖體結構面發育，平直光滑，局部有泥質充填，結合程度差，巖體呈碎裂狀結構，完整程度屬于較破碎。

2 滑坡特征

2.1 外貌特征

本滑坡屬于屬于正在滑動的新生滑坡，滑坡體沿路線長80 m，垂直路線方向約60 m，高43 m，平均厚度約8 m，滑坡面積約3 000 m2，體積約2萬方；后緣高程623 m，距離坡頂省道206約24 m，高差15 m，前緣剪出口位于設計標高位置，距離下方溝谷約200 m，高差74 m。

2.2 滑動帶

根據地質調繪、勘探及位移監測，確定了剪入口和剪出口的位置。根據地質鉆探及深孔位移監測確定了滑面的位置。

圖1 開挖后的潛在滑面

根據位移監測結果，對監測點的數據在平面圖展布，滑動方向約27°，與路線走向夾角100°?；麦w以含礫粘質粘土及碎石為主，少量碎塊狀強風化粉砂巖。

3 滑坡穩定性分析

該滑坡具有完整的邊界，后緣滑坡壁高差約2 m，前緣鼓起明顯，特征發育較完整，根據該邊坡滑坡的變形破壞現狀，滑坡已經經過了滑動階段，滑面已完全貫通，目前處于停止滑動的階段。受控于其脆弱的坡體地質背景條件，如果未能及時實施有效支擋加固工程措施或進一步擾動，其變形勢必會繼續發展和擴大。

巖體層理產狀45～65°∠32～45°，滑坡段產狀74°∠32°，和邊坡坡向夾角37°，視傾角26.8°，根據赤平投影分析，為順層坡，屬于不利組合，繼續施工下挖，剪出口將相應移至坡腳，誘發更大范圍和更深層的整體式滑動破壞。

圖2 赤平投影分析

4 滑坡剩余下滑力計算

巖土強度參數根據反演分析并結合工程地質類比綜合確定。

表1 邊坡穩定性計算反演參數一覽表

根據《公路路基設計規范》D30-2015，邊坡穩定安全系數取值如下表所示：其中正常工況為邊坡處于天然狀態下的工況，非正常工況1為處于暴雨或連續降雨狀態下的工況，非正常工況2為處于地震等荷載作用狀態下的工況。

表2 邊坡穩定安全系數取值

該滑坡治理后穩定安全系數按照正常工況1.25;非正常工況1.15控制。由于地震烈度為7度，根據《公路工程抗震規范》JTG B02-2013的要求，可不進行抗震驗算。采用不平衡推力法對目前滑坡剩余下滑力進行計算，其數值如表3。

表3 剩余下滑力

5 治理方案設計

目前剪出口位于右幅路基路面范圍之內，土體完全開挖后，剪出口將移至坡腳，將會誘發深層滑動破壞，深層破壞的方式是順層滑動破壞；土層松散，錨索預應力易損失；距離省道206較近，破壞后果嚴重。因此，必須選用適合的治理方案進行設計。

5.1 工程措施

(1)方案一：圓樁

①支檔：在在第一級頂部平臺位置設置直徑2.5 m圓樁，樁長20～26 m，樁間距4 m，共16根；樁頂設置2根6束預應力錨索，錨索長30 m，錨固段10 m，錨固力750 KN，張拉力600 KN；懸臂段設置樁間板，該位置目前滑面剩余下滑力950 KN，深層滑面剩余下滑力1 600 KN，樁身及擋土板混凝土強度等級為C30，護壁強度等級不低于C20。

②二級路下方設置四排鋼管樁，間距1.5 m。排距0.5 m，共設置四排；樁頂設置2 m高系梁，每隔3 m設置一道預應力錨索，錨索張拉力50 KN。

③抗滑樁裝頂以上修整坡面后按噴錨支護封閉坡面。

④治理之后目前滑面正常工況及非正常工況穩定安全系數為1.32/1.21；潛在滑面正常工況及非正常工況穩定安全系數為1.23/1.15。

⑤造價約683萬。

(2)方案二：方樁

①支檔：在坡腳位置設置2.5×3 m2抗滑樁，樁長20～26 m，樁間距7.5 m，共13根；樁頂設置1根6束預應力錨索，錨索長30 m，錨固段10 m，錨固力750 KN，張拉力400 KN；懸臂段設置樁間板，該位置目前滑面剩余下滑力950 KN，深層滑面剩余下滑力1 600 KN，樁身及擋土板混凝土強度等級為C30，護壁強度等級不低于C20。

②二級路下方設置四排鋼管樁，間距1.5 m。排距0.5 m，共設置四排；樁頂設置2 m高系梁，每隔3 m設置一道預應力錨索。③治理之后目前滑面正常工況及非正常工況穩定安全系數為1.31/1.2；潛在滑面正常工況及非正常工況穩定安全系數為1.228/1.14。

④方案造價約476萬。

(3)方案對比及選取

表4 方案對比表

從經濟、安全、施工工期等方面，對上述兩種方案進行綜合比選后，將方案一做為推薦方案，共設置24根圓樁。

5.2 排水措施

地表排水：邊坡坡頂線外5 m位置設置截水溝，可以按實際地形接順。另外在后緣裂縫外側依據實際地形設置第二道截水溝，所有截水溝應與涵洞、山間沖溝或坡頂急流槽接順；樁頂設置上擋式截水溝，各級平臺截水溝需接順。

地下水排水：在第二、三級坡腳做超長斜式排水孔，平均長度49 m，排水孔間距5 m，在具體施工過程中，應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。

5.3 監測措施

在邊坡K80+322斷面附近布設深部位移監測斷面1條，共三個點，平均孔深25 m，監測周期為治理期一年，工后兩年；在地表布設地表位移監測點，監測周期為治理期一年，工后兩年；在每根抗滑樁頂部設置位移監測點，對抗滑樁位移進行監測，樁頂錨索設置錨索測力計，監測錨索受力變化情況，壓力傳感器外露測線應注意保護，防止老化；監測周期為治理期一年，工后兩年。

在邊坡各級按設計錨索總孔數的10%隨機抽樣，進行錨下預應力長期監測工作，監測周期為工后2年。

6 結 論

根據不平衡推力法計算得出的滑坡剩余下滑力，研究給出“圓樁”和“方樁”兩種方案，綜合分析兩種方案的優缺點，得出“圓樁”方案施工更為安全，可以保證現場順利施工，因此，最終選用“圓樁”方案進行滑坡治理。