某高速公路沿河路段滑坡治理方案設計

蘇曉璐

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

1 工程概況

該滑坡位于河流彎曲段落的凹岸的一斜坡，與路線相交里程段落為K155+275—K155+365。滑坡體沿主滑方向長度約70 m，寬度約140 m，滑體平均厚度約7 m，滑體體積約68 600 m3，屬于中型滑坡牽引式滑坡。

圖1 滑坡全貌圖

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

滑坡區屬構造侵蝕低中山峽谷地貌。地勢南東高北西低，地面高程1 290～1 340 m，相對高差約50 m，自然橫坡15°～30°，滑坡斜坡多開墾為農田，坡度較緩，緩坡地帶為滑坡堆積層覆蓋。

2.2 氣象水文

滑坡區域上屬亞熱帶、暖溫帶共存的高原季風立體氣候區域。冬春季寒冷干燥，夏無酷暑，常有勁風，干濕季明顯，每年降水多集中在6—10月，約占全年降水量的70%～80%；每年11月至次年5月為干季，降水量和地表、地下水源顯著減少。多年平均氣溫12.2℃～16.3℃，年平均氣溫13.4℃；多年平均降水量823.3～1 206.8 mm；多年平均蒸發量1 633.3～2 214.9 mm；多年平均相對濕度71%～75%。

2.3 地層巖性

滑坡區地表覆蓋第四系全新統滑坡堆積（Q4c+dl）含碎石粉土。下伏基巖為志留系中統（S2d）粉砂質泥巖、砂巖及泥質粉砂巖。

2.4 地質構造與地震

2.4.1 區域地質構造

滑坡區區域上處于構造剝蝕中山及巖溶化山地地貌區，測區區域上地處“川滇經向構造帶”的北段東沿，南北向構造、北東向構造最為明顯，為主要構造，二者以明顯的聯合、復合關系交織在一起，滑坡附近無斷層通過。

2.4.2 地震

擬建公路基本地震動峰值加速度值0.10g，地震動反應譜周期0.45 s，地震基本烈度Ⅶ度，抗震設計分組為第三組。

2.5 水文地質條件

2.5.1 地表水

滑坡區地表水在橋位區呈直線型，為常年流水，枯季時水深約0.1～0.3 m、水面寬約3～5 m、流速約0.3～0.8 m/s；雨季時節，河水上漲迅速，水深可達1.20～2.00 m左右、水面寬約20～40 m、流速約1～2 m/s；橋位區在河流左岸有一支流匯入，該支流溝寬2.5～5.0 m，勘察期間流量約50～80 L/s，據調查雨季流量可達2～5 m3/s。

2.5.2 地下水

地下水為第四系孔隙水類型及基巖裂隙水類型，多賦存于第四系松散土體中，多以潛水形式出現，水位嚴格受季節控制，一般在0.3～0.5 L/s，斜坡區巖土界面結合地帶還分布有多處泉點，泉流量約0.1～0.3 L/s；基巖裂隙水主要賦存于志留系上統菜地灣組及志留系中統大路寨組泥質粉砂巖、砂巖風化裂隙及構造裂隙中，節理（風化）裂隙發育，透水性差。

3 穩定性評價

3.1 滑坡特征

該滑坡地貌特征較為明顯，平面上滑坡體呈扁平的簸箕形，周界清晰，呈圈椅狀。滑坡前緣山腳受沖溝河流沖刷嚴重，坡腳溝谷斜坡局部見坍塌現象。滑坡體中后緣局部裂縫較多。滑坡滑動方向約335°，沿主滑方向長度約70 m，寬度約140 m，滑體平均厚度約7 m，滑體體積約68 600 m2，屬于中型滑坡牽引式滑坡。滑坡體上植被不發育，均開墾為旱地，滑坡體自然坡面15°～30°，滑坡體巖性為含碎石粉土。

滑體主要由含碎石粉土組成。其中粉土濕、中密，含水量w=21.6%～27.6%，液限wl=29.6%，塑限wp=21.3%，塑性指數Ip=8.3；碎石含量30%～40%，石質成分以石英砂巖、泥質粉砂巖為主，風化較強，質較硬，次棱角-次圓狀。滑坡體中部相對較厚，厚度在7～10 m。

據野外調查、鉆孔資料和挖探情況分析，滑動帶（面）主要分布在巖土分界面附近的強風化巖和含碎石粉土交界處。滑動帶巖土為含碎石粉土，呈飽和狀態，厚度在0.1～0.3 m。滑面形態主要受巖土分界面的控制，大體上傾角約30°，后緣較陡。

按滑動方式分類本滑坡屬于牽引式滑坡；按滑體體積分類屬于中型滑坡；按滑動面埋深分類屬于中層滑坡。

3.2 滑坡監測

滑坡出現裂縫后，現場設置了8個監測點，獲得相應的監測數據。

表1 滑坡變形量監控數據表 mm

從上述數據可以判斷滑坡體處于蠕滑階段，穩定性系數在0.95～1.00之間，滑坡繼續發育會嚴重影響到路段內路基和橋墩的安全，急需治理。

3.3 滑動機理分析

邊坡松散覆蓋層與基巖界面傾向臨空方向且傾角較大，形成了天然的潛滑面。且土巖界面附近易滯留降水形成軟弱帶。這些地質內因導致邊坡易沿土巖界面產生滑動。

滑坡體位于河流彎曲段落的凹岸。汛期凹岸易被洪水沖刷，侵蝕邊坡坡腳，會破壞邊坡的穩定，另外人工切挖坡腳也會擾動邊坡穩定，導致牽引式滑坡。

3.4 滑坡穩定性驗算

分別從天然、暴雨或持續降雨、地震等3個工況對滑坡穩定性進行驗算，計算方法選擇不平衡推力法。由于本滑坡的穩定性狀態較明確，穩定性系數在0.95～1.00之間，采用反算確定滑帶土的強度指標較能接近真實情況。根據現場取樣試驗結果，天然狀況下滑體的平均重度γ=19.2 kN/m3；飽和狀況下滑體的平均重度γsat=22.0 kN/m3。結合區域經驗，反算滑帶土強度參數計算結果如表2。

表2 滑帶土強度參數

滑坡推力計算采用傳遞系數法進行計算，其算法原理為：

式中：Ti、Ti-1為第i塊和第i-1塊滑塊的剩余下滑力；Fs為穩定安全系數；Wi為第 i塊的自重力；αi-1、αi為第i塊和第i-1塊滑塊對應滑面的傾角；Ψi為傳遞系數；φi為第i滑塊滑面的內摩擦角；Ci為第i滑塊滑面的巖土黏聚力；Li為第i塊滑面的長度，m。

圖2 原始邊坡下滑力計算簡圖

計算時考慮3種工況：正常工況、非正常工況Ⅰ（連續降雨）和非正常工況Ⅱ（地震）。

表3 原始邊坡滑坡滑力計算結果表 kN

通過地質驗算，滑坡在天然工況下處于欠穩定狀態，暴雨工況下處于基本穩定狀態，在地震工況下處于欠穩定狀態。橋梁從滑坡前緣通過，受滑坡影響較嚴重，橋墩基礎開挖，使滑坡前緣臨空，易發生滑動破壞。設計時，應在考慮一定安全度條件下，對該滑坡穩定性進行進一步驗算，并設置支擋工程。

4 處治原則及治理方案

此滑坡處治設計的處治原則為一次根治，不留后患，綜合治理，確保安全[1-2]。采用刷坡減載+抗滑擋土墻+坡面防護+排水的設計方案。

邊坡刷坡方案為，由擋土墻墻頂開始，第一級邊坡坡率采用1∶1.75，坡高10 m，以上邊坡均采用1∶1.5，每10 m設一級平臺；第二級邊坡坡頂平臺寬10 m，其余坡頂平臺均為2 m。為保證邊坡穩定性，坡面設錨桿（索）框格梁防護。

刷坡后剩余下滑力計算采用“折線法”，分別對天然工況、飽和工況和地震工況進行計算，選擇剩余下滑力最大的工況進行支擋設計。剩余下滑力見表4。

表4 卸載后滑坡推力計算結果表 kN/m

通過以上推力計算，選取暴雨工況狀態下的樁前剩余下滑力進行抗滑擋土墻設計，抗滑擋土墻處剩余下滑力為385 kN/m。

由于擋土墻沿河床布設，而且汛期受河流沖刷嚴重，地基承載力差，不適宜澆筑擋土墻基礎。所以采用樁基擋土墻，樁基托梁基礎可以減少基礎開挖量，將樁基置于穩定的巖層中，能夠有效解決河流沖刷和地基松軟造成的問題，保證坡體的安全穩定[3-4]。承臺按照懸臂式承臺的簡支梁類型計算，樁基礎全部承受來自上部結構的豎向和水平荷載，地基巖土對承臺的作用力視為零，設計的承臺尺寸采用10 m×5.7 m，厚度采用1.5 m，經計算，承臺支座位置最大負彎矩為3 965.43 kN，托梁下部雙向配筋配置為HRB400，直徑22，間距200 mm，滿足要求。根據地勘鉆孔資料，本段河床濕軟層厚度為3～3.5 m，以下為風化基巖，設計采用樁長6 m的單排樁，樁基尺寸1.5 m×2 m。治理方案剖面圖如圖3。

圖3 治理方案剖面圖

為了保證邊坡穩定性，采用了如圖4所示的坡面框架錨桿（索）防護。卸載后坡頂位置設環形截水溝，坡面平臺處設置平臺截水溝，并在低洼匯水處設急流槽將坡面匯水引入溝底。

圖4 治理方案平面圖

5 施工注意

a）本次滑坡治理方案主要采用刷坡卸載+抗滑擋土墻+坡面防護+排水的方案，在施工過程中應做到信息化施工，做好動態監測。

b）在施工過程中，一定要注意施工順序，首先卸載減重工作，從上而下刷坡后邊坡支擋防護，然后進行抗滑擋土墻的施工，邊坡施工必須按由上至下進行施工，開挖一級支擋、防護一級。施工順序一定要分清，以免引起施工事故。

c）在施工過程中，一定要注意施工順序，抗滑擋土墻應跳槽施工，開挖施工10 m，間隔20 m待上一階段砌體強度達到80%后方可進行下一階段開挖。

d）樁基擋土墻樁基的施工應采取可靠的護臂措施，隔樁施工，防止竄孔。

e）樁基擋土墻托梁澆筑之后應在頂面拋擲石塊，增大擋土墻與托梁之間的摩擦系數。托梁澆筑應保證一次性澆筑完成，預埋冷卻管。

6 結語

目前該滑坡整治施工已經結束，通過幾個月的觀察，整治效果較好，達到了預期的目標，坡頂及坡面的裂縫終止了發展的趨勢，山體邊坡已基本趨于穩定。

在對邊坡的穩定性判斷和風險評價的基礎上，綜合考慮，及時決策，選擇最優治理的方案，是成功治理滑坡行之有效的方式。