黃土區(qū)公路滑坡治理技術(shù)研究

張喆麗

(山西路橋第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

1 項(xiàng)目背景

1.1 滑坡形成過(guò)程

此公路工程設(shè)計(jì)的路基方式是分離式，左線、右線的內(nèi)側(cè)邊線距離是17～21 m，左線、右線橫斷面均為半填半挖路段，其中右線路基施工方式是挖方，最大高度達(dá)到了12 m，而左線路基施工方式是填方，最大高度接近14 m。養(yǎng)護(hù)單位在2018年9月11日巡查中發(fā)現(xiàn)ZK200+590段的路基外側(cè)土體滑塌，行車道形成了發(fā)射裂縫，且附近山體存在滑動(dòng)跡象。

1.2 地形地貌

此公路工程滑塌段處在黃土區(qū)?；鷧^(qū)的前緣是黃土沖溝，路基形態(tài)呈現(xiàn)為“W”形。整體地勢(shì)是南低北高，地面的坡度是5°～20°。路基的右側(cè)主體是挖方，其最大高度是12 m；路基的左側(cè)主體是填方，其最大高度接近14 m。此外，海拔高程處在1 025～1 049 m。

1.3 地層巖性

1.4 水文地質(zhì)

通過(guò)對(duì)鉆孔靜止水位進(jìn)行量測(cè)，其中ZK80在3.6 m段塌孔，余下各孔都存在地下水位，同時(shí)水位埋深處在0.89～7.6 m之間。為了能夠減小對(duì)正常車輛行駛的不利影響，鉆探時(shí)間比較短，在各個(gè)鉆孔完成之后立即進(jìn)行了回填，由此鉆孔量測(cè)水位是初見(jiàn)水位。

2 滑坡形成機(jī)理

2.1 地形與巖性

滑塌段處在黃土地區(qū)，表層是由新黃土、老黃土、粉質(zhì)黏土組成，下臥層是由砂巖與砂質(zhì)泥巖組成。地表水就會(huì)順著黃土垂直節(jié)理滲入，然后慢慢地積聚在基巖頂面或者是粉質(zhì)黏土頂面。同時(shí)黃土的主要成分是粉土，當(dāng)坡體隔水層界面被水浸濕之后，其抗剪強(qiáng)度就會(huì)減弱，內(nèi)摩擦角減小到5°～7°，從而順著接觸面出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。

2.2 氣候影響

滑坡基本集中發(fā)生在雨季，而2018年此地區(qū)降雨天數(shù)比較多，連續(xù)降雨長(zhǎng)大8 d，且降雨量相對(duì)較大，很多地表水滲入到山體，導(dǎo)致山體粉土層的含水量直線遞增，從而土體變軟，加大了山體滑塌風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 滑塌穩(wěn)定性分析

此公路的路面、橋臺(tái)、路基的結(jié)合位置與橋臺(tái)錐坡等區(qū)域發(fā)生了裂縫或者是下沉問(wèn)題，甚至部分發(fā)生了滑塌。通過(guò)觀察分析錐坡裂縫、探井滑面發(fā)現(xiàn)，滑塌提的狀態(tài)已經(jīng)失穩(wěn)。

3 滑坡計(jì)算與分析

3.1 選擇計(jì)算斷面

通過(guò)對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)滑坡實(shí)際狀況進(jìn)行分析研究，最后決定選擇滑坡段計(jì)算斷面是：1～1′、3～3′、6～6′。

3.2 選取參數(shù)

(1)選取C值、φ值，基本通過(guò)三種方式對(duì)比選取，也就是試驗(yàn)值、經(jīng)驗(yàn)值與反算值?；瑒?dòng)路段的穩(wěn)定系數(shù)結(jié)合試驗(yàn)值、經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算得出的結(jié)果，相較于實(shí)際存在一些偏差，而根據(jù)反算值進(jìn)行計(jì)算得出的穩(wěn)定系數(shù)F=0.97，固定C值反算φ值。最后得出的C值、φ值詳見(jiàn)表1。

表1 參數(shù)C值與φ值

(2)選取巖體重度，通過(guò)取樣試驗(yàn)確定重度標(biāo)準(zhǔn)值滑體土=18.5 KN/m。

3.2 計(jì)算方法與結(jié)果

以《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30-2015)規(guī)定要求為準(zhǔn)，選擇“折線方法”準(zhǔn)確計(jì)算出剩余下滑力。主要通過(guò)巖土工程系列軟件計(jì)算，剩余下滑力詳見(jiàn)表2。針對(duì)剩余下滑力最大的工況需要采用支擋設(shè)計(jì)，以提高路基的穩(wěn)定性。

表2 剩余下滑力計(jì)算結(jié)果

4 滑坡處治技術(shù)

4.1 處治原則

嚴(yán)格貫徹與落實(shí)“一次根治、綜合治理、保證安全”的基本原則。

4.2 處治技術(shù)方案

(1)抗滑樁支擋

選擇在路基左側(cè)的第一級(jí)平臺(tái)建立抗滑樁，其截面是圓形，直徑是2.0 m，同時(shí)抗滑樁的中心距是4.9 m，樁身的長(zhǎng)度是18.5 m，一共建立19根抗滑樁，以充分嵌入穩(wěn)定巖層。為了能夠保證橋臺(tái)穩(wěn)定性與安全性，橋頭位置需要建立兩排抗滑樁，其截面為圓形，采用等邊三角形的布局方式，邊長(zhǎng)、直徑分別是3.0 m與1.5 m，同時(shí)每一排抗滑樁的樁中心距是3.0 m，樁身的長(zhǎng)度是25.0 m，一共建立7根抗滑樁。

(2)旋噴樁設(shè)計(jì)

處置范圍是：ZK200+536～ZK200+636段的左幅路基長(zhǎng)度為80 m，寬度是10.75 m，深度是21.0 m。

(3)填土反壓

針對(duì)二級(jí)坡面位置的10 m之內(nèi)，選擇臺(tái)階式回填反壓處治方式，壓實(shí)度≥90%，反壓土方量達(dá)到15 839.7 m3。填土反壓施工之前，需要對(duì)其基底展開(kāi)片石擠淤(深度是60 cm)，而在反壓施工結(jié)束之后，反壓體坡面應(yīng)表現(xiàn)為拱形骨架。

(4)防護(hù)排水設(shè)計(jì)

①左幅與右幅路基間應(yīng)布設(shè)防滲土工布，同時(shí)覆蓋黏性土(厚度是20 cm)，其塑性指數(shù)不低于12。然后覆蓋種植土綠化(厚度≤50 cm)，且保證種植土的橫坡是雙向3%。

②右幅路基處應(yīng)建立水井與截水墻，把地下水引流到河；如果水井的積水量比較多，應(yīng)利用水泵將水抽入公路排水系統(tǒng)；左側(cè)路基要建立盲溝，把水引入到排水溝排出。

③此公路滑坡治理工程是搶險(xiǎn)工程，在施工過(guò)程中又遇到了降雨，所以需要安裝防洪波紋管，以有效排出雨季路面與邊坡的雨水，等到排水設(shè)施建設(shè)完成之后，再拆除防洪波紋管。

④從本質(zhì)上分析，抗滑樁的施工需要在邊坡開(kāi)挖出便道，等到抗滑樁施工結(jié)束之后，重新恢復(fù)邊坡原貌，并實(shí)施拱形骨架防護(hù)與綠化邊坡。

(5)路面處治方案

①路基的不均勻沉陷與旋噴樁作業(yè)對(duì)路面帶來(lái)了不利影響，所以要科學(xué)有效處治ZK200+520～ZK200+630段左幅路面，具體方案是在路面加鋪AC-13細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土(厚度是4 cm)+AC-16中粒式SBS改性瀝青混凝土(厚度是6 cm)+瀝青碎石(厚度是12 cm)+水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石(厚度是38 cm)+水泥穩(wěn)定砂礫調(diào)平層(厚度是30 cm)。

②右幅K200+599～K200+659段的路面發(fā)生了沉陷問(wèn)題，等到左幅路恢復(fù)通行之后再進(jìn)行處治，具體處治技術(shù)方案是首先對(duì)上中面層進(jìn)行精銑刨，然后鋪筑AC-13細(xì)粒式SBS改性瀝青(厚度是4 cm)與AC-16中粒式SBS改性瀝青混凝土(厚度是6 cm)。

5 變形與穩(wěn)定監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

選取的觀測(cè)斷面分別是1-1′、3-3′，同時(shí)利用邊坡平臺(tái)建立位移觀測(cè)樁，主要方式是深埋混凝土樁，或是選擇穩(wěn)固石塊進(jìn)行觀測(cè)標(biāo)記。在測(cè)量時(shí)選擇的儀器設(shè)備是光電測(cè)距儀與高精度水平儀。此黃土區(qū)公路滑坡監(jiān)測(cè)時(shí)間段是施工階段與施工結(jié)束后的1年，并保證監(jiān)測(cè)頻度與施工、降雨量相協(xié)調(diào)。通常施工階段的監(jiān)測(cè)頻度是15 d/1次，雨季是7 d/1次，大雨暴雨后增加1次；施工結(jié)束后前半年每個(gè)月進(jìn)行1次觀測(cè)，之后每3個(gè)月進(jìn)行1次觀測(cè)。通過(guò)整理分析觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果可知，滑坡土體路基的穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)了有效控制，無(wú)明顯位移現(xiàn)象，也無(wú)移動(dòng)痕跡。

4 總 結(jié)

黃土區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件比較差，以及隔水地質(zhì)結(jié)構(gòu)是此公路工程滑坡形成的主要原因。經(jīng)過(guò)相關(guān)

計(jì)算與分析，滑坡體處在失穩(wěn)狀態(tài)。建立排水措施，及時(shí)進(jìn)行反壓，以及選擇抗滑樁與高壓旋噴樁處治技術(shù)，有效提高了路基坡體穩(wěn)固性。根據(jù)滑坡位移監(jiān)控結(jié)果可知，此工程采用的一系列搶險(xiǎn)措施得當(dāng)、有效，解決了路基后續(xù)下滑問(wèn)題。