高速公路路堤滑坡穩定性分析與治理方案設計

魯 祥

中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710000

1 路基滑坡防護的類型及特點

1.1 表層防護

（1）植物防護指通過植樹、植草、鋪設草皮及植生袋等的方式實現對路堤表層的防護，在具體的防護過程中應根據區域內土壤的類型、自然條件等的客觀因素選擇適合的防護類型，其特點是可以在短時期內形成高速公路沿線綠色景觀，減緩雨水對路堤造成的沖刷。

（2）圬工防護指利用片石塊、混凝土護坡及網格護坡等的方式實現對路堤邊坡的防護。圬工防護是路堤防護的一種輔助性措施，不會對邊坡的整體性造成任何影響。

1.2 加固防護

路堤邊坡加固防護主要有擋土墻、錨桿、土釘墻和掛網噴漿等，其特點是可以對邊坡的穩定性和安全性造成影響。表層防護和加固防護都有其自身的優點和適用條件，因此應結合工程項目的實際情況靈活運用。

2 案例概況

在建云南省墨江至臨滄公路TJ6標段主線起始樁號K70+950～K84+850，項目區位于鎮沅縣者東鎮新文村那老組附近。其中，K83+850～K83+960高填方路基于2019年8月初開始施工，此時正值雨季，降雨強度較大，填筑至第二級中部時路堤邊坡平臺出現明顯開裂、下錯變形，沖溝兩側裂縫等的現象，該處自然斜坡及填方路堤已出現滑坡。業主、勘察設計、施工、三坡咨詢、監理等單位對此高度重視，及時進行了現場踏勘，并制訂了應急預案。

3 路堤滑坡形成的主要因素

3.1 內在因素

公路工程項目所在區域內的地形特征、地層結構及潛在的地質災害是路基滑坡形成的內在因素[1]。

3.2 外在因素

公路工程項目在建設過程中由于路塹邊坡開挖形成的臨空面、坡腳失去支擋、路基填筑增加荷載，自然邊坡填挖改變原始平衡地應力及地下水滲流通道是路堤滑坡形成的外在因素。

3.3 自然因素

（1）地形條件。該工程項目施工現場處于河岸單斜坡山間自然沖溝，其在區域內河流的侵蝕與切割的雙重作用下，斜坡前緣出現臨空面，為路堤滑坡形成創造了有利的地形條件。

（2）地層及巖土結構。該項目路基滑坡區域內黏性土分布廣泛，其在地下水的長期浸泡下，呈現軟塑狀，承載力低下，穩定性能較差，這是滑坡發生的主要因素之一。

（3）大氣降水。項目所在地位于低緯度，屬于亞熱帶季風氣候，受季風氣候的影響，降水充沛。其中的一部分雨水通過地表徑流向坡前河流排泄，另一部分滲入斜坡體，土層含水量增加，土體黏聚力及內摩擦角降低，從而使斜坡穩定性降低。

3.4 人為因素

人為因素主要體現在工程施工方面，K83+850～K83+960為高填方路基，填土高度較大，路基填料使得斜坡原始平衡地應力重新分布，沿斜坡方向應力增加，加之前緣存在臨空面，導致該段斜坡穩定性逐漸降低[2]。

4 高速公路路堤滑坡穩定性分析

經過以上對路基滑坡形成因素的分析，并結合勘探線布設情況，選取K83+900主滑斷面，再根據勘察報告推薦的滑坡體及滑帶土物理力學參數（見表1），進一步反演分析，選取計算參數并據此進行滑坡穩定性分析計算。

表1 滑坡穩定性計算參數選用表

4.1 計算模型

按剛體極限平衡理論，根據滑體物質結構特征、出現的變形跡象及滑面形態，采用折線滑動法即傳遞系數法為計算模型進行滑坡穩定性計算。

4.2 計算工況

（1）天然工況（正常工況）：自重+地下水。

（2）暴雨或連續降雨工況（非正常工況Ⅰ）：自重+地下水+暴雨。

（3）地震工況（非正常工況Ⅱ）：自重+地下水+地震。

5 高速公路路堤滑坡治理方案設計

5.1 刷坡減載

為有效提高K83+850～K83+960段路基滑坡及高填路堤的穩定性，結合支擋工程設計，調整原設計填方邊坡，挖出部分滑坡體，變更后填方邊坡最高三級，第一級坡率為1∶1.5，分級高度為8m；第二級坡率為1∶1.75，分級高度為12m；第三級坡率為1∶2，分級高度為10m；每兩級邊坡之間設置2m寬的平臺[3]。

5.2 翻挖回填

為有效改善潛在深層滑坡滑動面（軟弱巖土界面）力學參數，提高潛在深層滑坡及高填路堤穩定性，即挖除潛在深層滑坡主滑段（抗滑樁后）滑體及滑帶土（開挖至強風化基巖），并分層回填合格的路基填料，設計要求下部（第二級平臺以下）填筑材料采用非炭質頁巖合格路基填料，其上填筑材料應選用合格的路基填料。分層填筑并壓實，壓實度不小于92%。路基填筑前需開挖反向臺階，寬度不小于2m，內傾2%～4%。

5.3 抗滑樁

在K83+870～K83+930右側73.25m（第三級邊坡腳處）設置1排抗滑樁，抗滑樁分為A型（矩形截面，截面尺寸為2m×3m，樁中心間距為6m，樁長22m）和B型（矩形截面，截面尺寸為1.8m×2.4m，樁中心間距為6m，樁長20m）兩種。其中，K83+880～K83+920右側設置7根A型抗滑樁，A型抗滑樁兩側各設2根B型抗滑樁，共計11根抗滑樁。樁身均采用C30混凝土澆筑；樁孔采用人工開挖，采用鎖口、護壁進行施工期臨時支護。A型抗滑樁頂面以下1m、2m分別設置預應力錨索，采用6束φ15.2mm高強度的低松弛鋼絞線（1860MPa），錨固段長度為10m，單孔錨索設計錨固力為750kN，張拉預應力為450kN。

5.4 排水工程

在K83+850～K83+960段分別設置2道尺寸為60cm×60cm的矩形排水溝，在翻挖回填區底部，設置2道縱向片（卵）石排水盲溝，通過橫向片（卵）石盲溝連接。地下水從填挖交接處引出，經排水溝引出滑坡范圍以外；左側填平區外側設1道尺寸為60cm×60cm的矩形截水溝，填平區靠路側設1道尺寸為60cm×60cm的矩形坡腳排水溝，各級平臺設尺寸為40cm×40cm的護坡道矩形排水溝，截、排水溝均采用C20混凝土現澆。另外，在高填路堤內部（第二級平臺處）設置1層三維復合排水網，確保高填路堤及滑坡區排水通暢。

5.5 高填路堤設計

（1）在K83+850～K83+960高填路基第一級平臺以下部位，每填筑6m通過強夯補強，設計單點夯擊采用2000kN·m。

（2）在第一級平臺至路床范圍內，每2m采用沖擊碾壓補強。

（3）在路床頂部和邊坡分臺處鋪設3層土工格柵。

5.6 路基邊坡防護

在K83+850～K83+960高填路基的右側邊坡部分全部采用拱形骨架植草防護，在左側邊坡采用三維網植草防護，左側填平區也應全部進行植草灌綠化。

6 結論

（1）云南省墨江至臨滄公路TJ6標段K83+860～K83+940滑坡屬中型-中層-推移式-土質滑坡。滑坡形成的主要因素有內外在因素、自然因素及人為因素等。滑坡導致路基下沉，并在地下水浸泡作用下呈軟塑狀，承載力低，穩定性差，造成了巨大的經濟損失。

（2）通過對K83+850～K83+960段滑坡的穩定性分析發現：該路段滑坡在天然工況下基本處于穩定狀態，而在暴雨和地震工況下基本處于欠穩定狀態和不穩定狀態，為了保證該高速公路的正常通行，需對其進行處置。

（3）K83+850～K83+960段滑坡處結合抗滑樁施工、預應力錨固工程、排水工程、爆破施工等的施工組織設計，該施工組織設計方案既經濟又合理，又沒有中斷交通，可為同類工程項目提供理論參考。

（4）經過施工人員的嚴密觀測，效果良好，由此可以說明云南省墨江至臨滄公路TJ6標段K83+860～K83+940滑坡的穩定性分析和方案設計都具有可行性。