某路塹邊坡垮塌成因及處治方案分析

趙娜

摘要：高速公路邊坡的穩(wěn)定性對高速公路的長期運(yùn)營安全具有重大影響，本文詳細(xì)分析了某高速公路路塹邊坡垮塌的原因，并根據(jù)實(shí)際情況，提出了邊坡處治方案，并對處治后的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了計算分析，可為類似的邊坡處治提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：路塹邊坡;滑坡;垮塌;邊坡處治;穩(wěn)定分析

高速公路的建設(shè)過程中會遇到很多類型的邊坡，按邊坡與工程關(guān)系把邊坡分為自然邊坡和人工邊坡;按人工邊坡的形成方式把邊坡分為填方路堤邊坡和挖方路塹邊坡等。邊坡的穩(wěn)定性對高速公路的長期運(yùn)營安全具有重大影響，所以根據(jù)邊坡類型分析其穩(wěn)定性并給出相應(yīng)的處治措施一直是人們關(guān)注的問題。本文以某高速公路的典型路塹邊坡為工程背景，通過邊坡勘察工作查明了該邊坡巖土體類型及滑面位置，采用反分析方法確定了邊坡巖土體的強(qiáng)度參數(shù)，給出了防止該邊坡失穩(wěn)的技術(shù)方案，并分析了其在天然、暴雨和地震工況下的穩(wěn)定性。

1 工程背景

河北省某高速公路K16+860～K17+090右側(cè)路塹邊坡發(fā)生滑塌。該路塹邊坡原設(shè)計6級，由坡頂向下兩級邊坡比例為1：1.0與1：0.75，其余坡比為1：0.50。每級設(shè)置2m平臺。路塹邊坡最大高差44m左右，位置在K17+000附近。目前，該段路塹未施工完成，挖至1級邊坡頂部，滑坡發(fā)生于2017年9月11日夜間，滑塌范圍為K16+976-K17+045一級邊坡頂部至六級邊坡坡腳，縱向長約69m，橫向約28m，高差最大32m。據(jù)調(diào)查了解，滑坡至2017年11月12日未進(jìn)一步發(fā)展。

施工方于2017年11月24日對塌方區(qū)進(jìn)行了局部開挖，2017年12月4日該邊坡再次出現(xiàn)垮塌，垮塌起止樁號為K16+940～K17+105，坡頂出現(xiàn)拉裂縫，半幅路基出現(xiàn)上鼓和裂縫。

2 邊坡垮塌成因分析

該滑坡處基巖主要為強(qiáng)風(fēng)化閃長巖及變質(zhì)灰?guī)r，受巖漿侵入構(gòu)造及風(fēng)化影響，呈碎塊狀，砂土狀，節(jié)理裂隙很發(fā)育，整體呈現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)化巖塊夾黏性土狀態(tài)，即灰色、褐紅色強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)巖塊，夾雜褐黃色、褐紅色黏性土，土質(zhì)約占30～50%，該路塹邊坡可歸結(jié)為碎石塊石混土類邊坡。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘、邊坡補(bǔ)充勘察和數(shù)值分析等工作成果，對該邊坡兩次滑塌破壞原因分析如下：

第一次垮塌成因分析：一方面，由于開挖施工后形成的暴露面失去原地面草皮和黏性土的覆蓋，雨季降雨易于入滲，入滲的雨水顯著降低了邊坡巖土體的強(qiáng)度力學(xué)參數(shù)，增加了滑體自重;另外一方面，該邊坡坡率較陡，坡度為55-63°，邊坡體重力沿滑面方向的下滑分力較大。

第二次垮塌原因分析：第一次垮塌形成的滑體和裂縫是基本前提，對塌方區(qū)進(jìn)行的局部開挖是重要誘因。

3 邊坡處治方案及穩(wěn)定性分析

3.1 邊坡處治方案

根據(jù)該邊坡滑塌的成因機(jī)制分析，綜合考慮處治后邊坡安全系數(shù)、處治施工工期、造價和環(huán)保等因素，提出了放坡+錨桿+坡面客土噴播+排水設(shè)施的綜合處治方法。該處治方案詳述如下：邊坡分6級，前四級坡率為1：1.25，后兩級坡率為1：1.5，坡腳距路基邊界3.5m，各級邊坡平臺寬度為2.0m;第二級邊坡設(shè)置間排距為2m、長度為10m、錨固力為220kN的錨桿;坡面采用客土噴播護(hù)面;坡頂設(shè)置截水溝，坡腳設(shè)置排水盲溝。

3.2 處治后邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)規(guī)范要求，考慮天然、暴雨和地震等3種計算工況，采用簡化Bishop法對上述加固方案的可行性進(jìn)行了計算分析。由于該邊坡為碎石塊石混土類邊坡，其強(qiáng)度參數(shù)難以通過試驗獲得，故采用反算方法求得了邊坡巖土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角。

基于反算參數(shù)計算所得的各工況安全系數(shù)見表1，天然工況下對應(yīng)的滑動面見圖3，限于篇幅其他工況略。

由表1給出的建議處治方案下各工況的穩(wěn)定性安全系數(shù)可知，建議方案下的邊坡安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)論

對某高速公路路塹邊坡垮塌處治的過程中，對兩次垮塌成因進(jìn)行詳細(xì)分析，采用室內(nèi)試驗和反分析相結(jié)合的方法確定了邊坡巖土體力學(xué)參數(shù)，進(jìn)而分析了其在天然、暴雨和地震工況下的穩(wěn)定性，提出了放坡+錨桿+坡面客土噴播+排水設(shè)施的綜合處治方法，處治后的邊坡通過計算分析能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，為類似邊坡的處治提供了較大的參考價值。

（作者單位：河北省交通規(guī)劃設(shè)計院）