回填反壓法處治滑坡設計

衛亞輝

（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

某高速公路K12+100—K12+280段路基于2019年5月14日開始強夯施工，路基從2019年5月24日開始填筑，2019年6月26日路基填筑高度為7～8 m，發現已填筑的路基邊坡以及路基填方坡腳位置有多條不規則裂縫，坡腳位置有3條溝天然形成土包（開挖出土質為粉土及粉質黏土），土包原地貌也存在不規則裂縫。開始由一條裂縫，裂縫寬度為2～3 cm，經過10 d左右時間觀察，出現多條不規則裂縫，裂縫寬度為4～5 cm，后續裂縫寬度隨時間持續增長，增長速度相對比較慢，此處的裂縫對填方路基主體存在滑坡及坍塌的安全隱患。

圖1 邊坡裂縫分布位置圖

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

本段邊坡屬于剝蝕堆積黃土丘陵區，微地貌為黃土沖溝，呈雞爪狀，本項目產生裂縫的邊坡以填方邊坡形式通過。

2.2 地層巖性

地層巖性主要為耕植土、第四紀上更新統（Q3eol）粉土等，上第三紀上新統（N2pl）洪積粉質黏土、粉土、鈣質結核，二疊紀石千峰組（P2sh）強-中風化泥質砂巖夾泥巖與泥巖互層，現分述如下：

a）Q3eol粉土 黃褐色，稍濕，稍密，稍有光澤，稍有韌性，刀切面粗糙，干強度差，局部夾粉質黏土，局部含有鈣質結核。具Ⅱ級自重濕陷性，濕陷深度約6～12 m。

b）N2pl粉質黏土 黃褐色，硬塑，有光澤，韌性中，刀切面粗糙，干強度一般，局部夾粉土，局部含有鈣質結核。

c）泥質砂巖夾泥巖與泥巖互層（P2sh） 灰白或紅褐色，強風化，層狀構造，泥質膠結，節理裂隙較發育，礦物成分主要為長石、石英。巖體較完整。

2.3 地質構造及地震

擬建公路項目處于鄂爾多斯斷塊（山西部分）中北部的興縣——石樓南北向褶帶。項目區屬長期穩定地塊。

根據《山西省地震動峰值加速度區劃圖》、中國地震動參數區劃圖（GB 18306—2015），工點所在嵐縣境內基本烈度Ⅶ度，地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期0.45 s。

2.4 水文地質條件

本勘探區無常年流水，季節性地表徑流沿溝谷匯入汾河，屬黃河水系。

勘探區地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水。本次勘察期間未揭露穩定地下水位。

3 滑坡成因分析及邊坡穩定性計算

3.1 邊坡滑動成因分析

滑坡坡體為二元結構，上部為Q3eol粉土、下部為N2pl粉質黏土，層間結合面為紅黏土，項目區在5至6月期間降雨較多，雨水下滲，聚積在紅黏土層無法下滲，造成坡體抗剪強度降低，外加在修建公路時，該段路基為填方邊坡，需要在坡體上部加載，在附加載荷作用下該段邊坡產生滑動，綜合上述因素，導致滑坡發生。

3.2 邊坡穩定性計算

根據地層情況，推測潛在滑動面為粉土與粉質黏土交界面，通過地勘鉆孔資料確定：未受擾動①層粉土天然工況下c=18 kPa，φ=22°，擾動后或降雨工況下適度折減；未受擾動②層粉質黏土天然工況下c=25 kPa，φ=18°，擾動后或降雨工況下適度折減；交界面天然工況下c=10 kPa，φ=18°，降雨工況下適度折減。典型斷面圖如圖2。

圖2 典型斷面圖

根據《公路路基設計規范》，同時結合本項目實際情況，采用傳遞系數法[1]反算Fs值來進行邊坡穩定性計算分析，其計算一般表達式如式（1）、式（2）：

式中：Ti、Ti-1為第i塊、第i-1塊滑體的剩余下滑力，kN/m；ψ為傳遞系數；Fs為安全系數；Wi為第i塊滑體自重力，kN/m；φi為第i塊滑體沿滑動面土的內摩擦角，（°）；ci為第i塊滑體沿滑動面土的黏聚力，kN/m；Li為第i塊滑體沿滑動面的長度，m；αi、αi-1為第i塊、第i-1塊滑體與水平面的夾角，（°）。

力學參數取值參考有關試驗值，并結合工程經驗確定反壓前后正常工況及折減后非正常工況c、φ值，取Ti＞0，進行Fs反算檢驗，表1為邊坡穩定分析計算表。

表1 邊坡穩定分析計算表

按照式（1）、式（2）經反算得，反壓后正常工況Fs≥1.3，非正常工況Fs≥1.2，滿足規范要求。

4 回填反壓法處治滑坡設計

4.1 回填反壓法介紹

回填反壓法是一種通過坡面下壓土來增加坡體穩定性、防止不穩定坡面發生重力侵蝕的溝坡防護工程。反壓填土是在滑坡體前面的抗滑部分推土加載，以增加抗滑力。填土可筑成抗滑土堤，土要分層夯實，外露面坡面應進行坡面防護或綠化，堤內側要修滲溝或碎石盲溝進行暗排水，土堤和舊土層間修隔滲層，填土時嚴禁堵住原來的地下出水口，要先做好地下水引排工程及坡面排水工程。

4.2 回填反壓法設計方案

根據現場調查及地勘資料，填方邊坡已經完成清表填筑，裂縫產生處主要集中在原填方邊坡二級邊坡及坡底原地面，為推移式滑坡[2]，且滑坡前緣為自然黃土沖溝，空間足夠，因此決定在一級邊坡平臺處開始對產生裂縫部分進行反壓回填設計，具體設計布置見圖3回填反壓設計平面布置圖。對開裂部分路基開挖重新填筑，填筑要求按路基要求執行。填挖結合部設置臺階，臺階寬度大于等于2.0 m，并設置內傾4%的橫坡。其后對回填反壓部分采用靜力壓路機逐層回填反壓，回填土方利用附近邊坡開挖棄土，反壓土方壓實度不小于90%，回填反壓區頂面保持3%橫坡。

圖3 回填反壓設計平面布置圖

4.2.1 排水設計

為保證加固效果，減少地下滲水對邊坡穩定性的影響，從原溝頭與邊坡相接處順自然溝底修建碎石盲溝引出回填反壓區，盲溝采用1×1.5 m尺寸，同時為防止雨水下滲對原地面穩定性不利的情況，盲溝下部及兩側外包防滲土工布，防滲土工布采用兩布一膜的結構；盲溝上部外包滲水土工布，滲水土工布的規格采用Ⅱ級。坡面排水采用M10漿砌片石排水溝，下設10 cm厚砂礫墊層，K12+280處坡面排水沿邊坡與原地面交接處設60×60 cm排水溝引至自然溝底排出，K12+100處坡面排水沿邊坡與原地面交接處設150×100 cm排水溝引至自然溝底排出，同時沿一級邊坡與回填反壓交接處設60×60 cm排水溝接坡面排水，以起到將路面及一級邊坡匯水引出回填反壓區的目的。

4.2.2 防護設計

回填反壓處治后在溝口狹窄處對邊坡按1∶2的坡率每10 m一級進行削坡卸載，同時在每級邊坡處增設8 m寬平臺，在坡腳增設M10漿砌片石護腳加固，護腳按仰斜式擋土墻形式布置，墻高4.5 m，埋深大于2 m。同時對回填反壓區進行坡面綠化，保持跟主體工程綠化的一致性。

5 結語

回填反壓作為一種處治滑坡的常用技術手段，在處治由降雨及施工附加載荷導致的滑坡且空間限制不大時，具有良好的處治效果，可為類似工程提供一定借鑒。