四川某高速公路順層巖質邊坡處治研究＊

趙正寶，閆宗平，鄒 立，牛玉珍，唐國品

（四川水利職業技術學院，四川 成都 611231）

關于順層邊坡問題，很多國內外專家進行過探討。一般來講，順層邊坡發生變形主要有四種形式：順層滑動破壞型、鍥形體滑動破壞型、順層滑動—拉裂破壞型、滑動—彎曲破壞型。邊坡破壞一般有以下階段：開挖應力變化、節理裂隙逐漸發育、變形破壞。當坡角和巖層傾角相差不多時，邊坡極有可能發展成滑坡。關于緩傾角順層邊坡的變形破壞機理研究還不是很深入，一般會認為其與彎曲變形破壞有關。

順層巖質邊坡為四川山區常見的邊坡類型之一。順層巖質邊坡巖性主要為互層狀的砂巖、泥巖等，邊坡巖層傾向和坡向相同，巖層傾角小于坡度角。在四川高速公路工程中，順層巖質邊坡巖性主要是泥巖、粉砂巖、砂巖等，巖石較軟。順層巖質邊坡破壞模式主要為在削坡、滲透等引發沿巖層面的滑動。現以四川某高速公路一邊坡為例，討論順層邊坡的處治研究。

1 地形地貌

該順層巖質邊坡位于大巴山區的南緣，地形走勢從南到北逐漸變高。該區域主要為溶蝕作用、侵蝕作用形成的山地，海拔1 450～1 750 m，為強切割地貌，地形陡峭，為帶狀山脈，走向北西，坡度角一般大于30°，谷底與山頂海拔相差一般在550～1 050 m，河谷呈V 形，河流侵蝕作用以下蝕作用為主。

高速公路路線走向平行于巖層走向。路線右側一般為順層巖質邊坡。邊坡高度為35 m。邊坡開挖分為三級，開挖邊坡坡度較大，其中第一級坡率為1∶0.5，第二三級坡率為1∶0.75，開挖邊坡坡度角大于巖層傾角，為比較陡峭的順層巖質邊坡。

2 巖性構造

經過實地考察，該邊坡地層為侏羅系的沙溪廟組，巖性為泥質粉砂巖與細砂巖互層。其中K73+310～K73+875 段巖層的產狀為102°∠26°，K74+050～K74+195 段巖層產狀為129°∠36°。邊坡附近地質構造為向斜。邊坡發育了兩組節理，其中一組節理產狀為6°∠83°，另外一組節理產狀為192°∠76°。

3 水文地質

該邊坡所在區域地下水主要是孔隙水，地下水補給主要為大氣降水，地下水水量不多，滲透性較弱，地下水主要為潛水，只有局部因為受泥頁巖的阻隔承壓。

4 邊坡處治

邊坡開挖前比較穩定，但因為有構造裂隙，邊坡如果長期受到風化作用和降水作用，巖層力學強度逐漸變低，有可能會沿著層面滑動，所以邊坡開挖后必須對邊坡進行處理。

邊坡開挖后主要通過框架錨索、框架錨桿以及抗滑樁進行加固。布置如下：①一級邊坡按坡率1∶0.5 放坡，坡面框架錨桿按4×3 m 設置防護，框架錨桿直徑為18 mm，錨桿長5 m。②二級、三級邊坡按坡率1∶0.75 放坡，坡面用框架錨索來加固，4×3 m，框架植草護坡。錨索為6φ15 mm 鋼絞線，錨索傾角為15°，單根錨固力設計為770 kN，錨固段長10 m。③一級邊坡與二級邊坡間為3.5 m 平臺，設置矩形抗滑樁。矩形抗滑樁為3×2 m，長度20 m，間距6 m，每根抗滑樁的抗滑力設計為1 350 kN。④坡面其他沒有設置加固措施的地方需要植草防護并掛鐵絲網。

邊坡斷面設計如圖1 所示。

5 處治措施評價

該邊坡的巖層傾角為26°～34°，巖石比較軟弱，邊坡開挖后比較容易發生滑動。邊坡可能的破壞模式為沿著巖層面滑動。邊坡潛在滑動面處在較深的位置，滑動面之上的滑坡體很厚，一旦發生失穩，滑坡體很可能會阻斷交通，甚至毀壞公路。該邊坡處治使用抗滑樁和框架錨索共同加固，抗滑力較強。現場施工時，在一二級邊坡間平臺設置較粗的抗滑樁來固定坡腳。抗滑樁處于滑體下方，樁腳設計為滑動面之下13 m，樁間距6 m，這樣就保證了每根樁都能提供較強的抗滑力。同時在邊坡的中上部安裝框架錨索，來加固邊坡腰部，從而改善邊坡所受應力狀態，降低邊坡主動下滑力。

圖1 邊坡斷面設計圖（單位：m）

使用EMU 邊坡分析軟件來計算邊坡穩定性，來分析該邊坡處治的實施效果。計算斷面如圖2 所示，邊坡巖體參數按表1 選取計算，K 法計算的單根抗滑樁設計抗滑力為1 350 kN。計算得到幾種情況下該邊坡的安全系數，如表2所示。

圖2 邊坡計算斷面圖

表1 各參數取值

表2 安全系數計算結果

根據高速公路路基設計規范，在正常情況下，二級公路邊坡經過穩定性驗算，其安全系數要求不得小于1.20。根據表2 數據，剛削完的邊坡安全系數是1.05，這時的邊坡剛好處于極限平衡的狀態中，隨時有可能會順層發生滑動。而只使用抗滑樁加固，邊坡安全系數就會提高到1.12，但還是沒有達到規范要求的1.20。使用框架錨索支護，邊坡安全系數就會達到1.37，而使用抗滑樁+錨索共同加固，邊坡安全系數提高到1.43，都滿足了規范中對于安全系數的要求。

6 結論

順層巖質邊坡為四川山區常見的邊坡類型，邊坡可能的破壞模式為沿著巖層面滑動。邊坡潛在滑動面處在較深的位置，滑動面之上的滑坡體很厚，一旦發生失穩，滑坡體很可能會阻斷交通，甚至毀壞公路。

未加固邊坡的安全系數很低，邊坡容易發生滑動順層，只用抗滑樁加固，邊坡安全系數還是沒有達到規范要求，使用框架錨索支護，邊坡安全系數就會達到要求，而使用抗滑樁+錨索共同加固，邊坡就會更加安全。