某市政道路滑坡處治設計分析

李元明 蔡華卿 胡兵華 呂 光

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

近年來，隨著我國經濟快速發(fā)展，各地城市區(qū)域不斷向郊區(qū)擴展，市政道路建設蒸蒸日上，伴隨而來的是越來越多的地質災害，而滑坡是其中比較常見的一種。市政道路附近往往居民及建筑較多，滑坡發(fā)生后，附近居民的人身安全危險性較大，一旦發(fā)生安全事故往往會導致巨大的人員傷亡和財產損失，本文結合近期實踐的某市政道路滑坡處治設計，介紹應急搶險方案及永久處治措施，對于提高市政道路建設及運行安全性有著積極意義。

1 工程概況及滑坡特征

該市政道路近似呈南—北走向，設計速度60 km/h，半幅路基設計寬度為15 m，總寬30 m。滑坡段起點樁號為K4+385～K4+585，滑坡縱長34 m～81 m、橫寬200 m，主滑方向為西微南、滑向262°，滑體厚8 m～13 m，滑坡總面積40 500 m2，滑體體積39.6×104m3，滑坡主要為碎石土的土質滑坡，滑坡平面形態(tài)呈舌狀，為牽引式大型土質滑坡。該滑坡滑體厚8 m～13 m，從滑坡形態(tài)可看出，滑體在前緣、中部較厚、后緣較薄。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)域地勢總體北高南低，海拔高差最大60 m。滑坡范圍海拔高程在1 437 m～1 474 m，海拔高差37 m。其東南北三側均有基巖出露，呈簸箕形。

滑坡區(qū)域上屬于構造、剝蝕作用形成的低中山緩丘地貌類型，滑坡范圍位于緩坡地段。

2.2 工程地質特征

工程區(qū)地層從新到老依次為：第四系耕植土(Qpd)、殘坡積碎石土(Qel+dl)、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)泥質粉砂巖。

耕植土結構松散，一般厚0.5 m，力學性質差；碎石土一般厚10.1 m；強風化泥質粉砂巖層厚1 m～5.7 m，一般厚3 m；中風化泥質粉砂巖本次最大勘探深度37.6 m，該層未揭穿，均有分布；煤層：黑色，玻璃光澤，鉆探巖芯主要呈碎塊狀、砂狀，根據(jù)鉆探結果，煤層在滑坡區(qū)域內分布無明顯規(guī)律。

2.3 水位地質條件

滑區(qū)覆蓋層主要為碎石土，屬含水層。滑區(qū)基巖為泥質粉砂巖，區(qū)域上屬相對隔水層。區(qū)域地下水主要為賦存于碎石土層中的松散孔隙水。場區(qū)地下水含水層主要為碎石土層，含水層頂部無區(qū)域性大范圍隔水巖層，判定場區(qū)地下水總體屬潛水。地下水總體由地勢相對較高的東北側向地勢較低坡腳徑流，最終排泄坡腳前緣處。

考慮到滑體為碎石土，其透水性弱、含水性強、賦水性好、在滑區(qū)分布較為連續(xù)、屬相對含水層，降雨匯水下滲形成的地下水對滑坡的影響主要表現(xiàn)為：大量雨水下滲后在碎石土向坡腳滲流、運移，滲流過程中碎石土內形成軟弱面，當雨量過大、地形及碎石土滲流能力有限時，地下水在滲流過程中對碎石土體形成短暫滲透壓力。

2.4 地質構造及地震烈度

基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)薄至中厚層泥質粉砂巖，節(jié)理發(fā)育，巖層產狀190°∠25°。

根據(jù)GB 18306—2015中國地震參數(shù)區(qū)劃圖，滑區(qū)抗震設防烈度為7度，地震動峰值加速度為0.10g，地震反應譜特征周期為0.40 s。

場地屬對建筑抗震一般地段。場地類別為Ⅱ類。

3 應急處置

3.1 坡腳堆載反壓

建議直接威脅區(qū)人員緊急撤離，在該邊坡直接威脅區(qū)范圍以外及間接威脅區(qū)范圍以內的住戶存在潛在威脅，現(xiàn)場坡體已經大面積開挖，且坡前有剪出口裂縫和坡面隆起裂縫。路基下緣目前未見明顯變形或破壞，在雨季，坡體有繼續(xù)變形及滑動的風險，建議對已經開挖的邊坡初步采取堆載反壓臨時防治措施，堆載嚴禁使用煤或煤矸石等易軟化材料，應采用透水性較好的硬質洞渣或砂礫壓實堆載。

堆載體頂部設置13 m寬碎落臺，放坡坡比1∶2;堆載坡體內部預埋打孔雙壁波紋管;坡體內設置打孔鋼管進行排水，間距5 m×5 m，呈梅花形布置；全坡面采用彩條布覆蓋，防止雨水沖刷坡面。

3.2 引排水系統(tǒng)

現(xiàn)場查勘后基本明確地表出水有3處，出水處1主要為上方山體表面水流及坡體滲水匯集于此，出水處2主要為坡體表面滲水，出水處3主要為坡體滲水。

根據(jù)調查情況，將坡面內集中出現(xiàn)的水流向邊坡兩側導流，避免直接沖刷坡面，減少現(xiàn)有水溝中水流下滲，后緣已建截水溝部分開裂，立即進行封閉，現(xiàn)有的集中水流避免流入截水溝，提前從已變形坡體后緣向兩側導流。

4 滑坡巖土物理力學參數(shù)確定

4.1 試驗法及剖面驗證

滑坡范圍覆蓋層有耕植土、碎石土，耕植土在滑坡范圍分布不均勻且分布厚度較小，組成土質滑坡滑體的主要物質為碎石土，故本次勘察主要采集覆蓋層內碎石土土樣。本次勘察采取碎石土土樣作室內物理力學指標試驗，對滑坡選取有明顯變形跡象的剖面對上述碎石土的試驗統(tǒng)計參數(shù)進行驗證， 經驗證計算，滑坡有明顯變形跡象的剖面按試驗參數(shù)計算的穩(wěn)定性系數(shù)圓弧滑動為1.13，按試驗參數(shù)計算，滑坡處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，與滑坡目前的不穩(wěn)定變形特征不符，試驗參數(shù)較高。

4.2 滑體及滑床

根據(jù)滑坡情況，現(xiàn)場查清滑面后，參照重型動力觸探試驗修正統(tǒng)計后的錘擊數(shù)N63.5=3.50并且結合區(qū)域經驗(其中滑床的粘聚力c取0.9的折減系數(shù))確定滑床、滑體的抗剪強度指標，見表1。

表1 碎石土抗剪強度指標表

4.3 參數(shù)反演

對滑坡有明顯變形跡象的剖面進行參數(shù)反演，假定圓弧滑動滑坡后緣裂縫位置為圓弧入口，滑坡前緣為圓弧出口。根據(jù)滑坡現(xiàn)狀變形特征進行參數(shù)反演，將剖面滑坡穩(wěn)定性系數(shù)圓弧法和折線法反演計算至穩(wěn)定系數(shù)在1.00～1.05。

按折線型滑動法最不利剖面計算的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.04、按圓弧滑動法最不利剖面計算的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.01，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，與現(xiàn)場實際情況相符。故滑坡碎石土滑面參數(shù)為c=14 kPa，φ=15°。

5 滑坡治理設計

5.1 計算分析

本工程為一級邊坡工程，支護結構重要性系數(shù)γ0=1.1。邊坡與支護結構的穩(wěn)定性計算采用荷載效應基本組合，其分項系數(shù)為1.0。計算錨索面積，錨索與砂漿的錨固長度，錨索錨固體與巖土層的錨固長度應采用荷載效應標準組合。確定支護結構截面，確定配筋時采用荷載效應的基本組合。計算支護結構變形、錨索變形及地基沉降時，采用荷載效應的準永久組合,不計入風荷載和地震作用。永久荷載效應控制的基本組合永久荷載分項系數(shù)取1.35。

5.2 削坡卸載

針對該市政道路滑坡邊坡，首先進行削坡卸載，根據(jù)現(xiàn)場實測地面線，第一級邊坡坡比采用1∶2，坡高 8 m ，坡頂設置2 m寬平臺,采用錨索框格梁進行坡面防護；第二邊坡坡比采用 1∶2，坡高8 m，坡頂設置2 m寬平臺,采用錨索框格梁進行坡面防護；第三邊坡坡比采用1∶2，坡高8 m，坡頂設置2 m寬平臺,采用錨桿掛網(wǎng)噴混進行坡面防護。

5.3 錨索抗滑樁

計算結果顯示，剩余下滑力最大為960.208 kN，在應急處理方案坡腳反壓堆載體處設置錨索抗滑樁，抗滑樁中心間距為5 m，方形樁，截面2 m×3 m，樁長22 m，漏出地面懸臂長度10 m，樁上設置5孔預應力錨索(見圖1)，每孔錨索由10根直徑φ15.2 mm、強度1 860 MPa的高強度低松弛無粘結鋼絞線組成，每孔鎖定張拉力625 kN，抗滑樁之間通過帽梁連接，樁后設置矩形擋土板，在擋土板底部設置透水盲溝，有利于地下水排出。

5.4 監(jiān)測

工程滑坡治理應采用信息法施工，邊坡塌滑區(qū)有重要建筑物的一級邊坡工程施工時必須對坡頂水平位移、垂直位移、地表裂縫和坡頂建筑物變形進行監(jiān)測，將滑坡現(xiàn)狀的測量數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，對抗滑樁及邊坡錨索施工過程中的變形數(shù)據(jù)進行測量。坡頂鄰近建筑物出現(xiàn)新裂縫、原有裂縫有新發(fā)展；支護結構中有重要構件出現(xiàn)應力驟增、壓屈、斷裂、松弛或破壞的跡象；邊坡底部或周圍巖土體已出現(xiàn)可能導致邊坡剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆等情況應該進行監(jiān)測報警，保證安全。

坡頂位移監(jiān)測，應在每一典型邊坡段的支護結構頂部設置不少于3個監(jiān)測點的觀測網(wǎng)，觀測位移量、移動速度和移動方向。錨索拉力和預應力損失監(jiān)測，應選擇有代表性的錨索，測定錨索應力和預應力損失。一級永久性邊坡工程竣工后的監(jiān)測時間不宜少于2年。

6 結語

詳細介紹了市政道路發(fā)生滑坡后，應急搶險處理階段和永久處治設計階段的主要流程、內容及一般方法，可供類似工程參考。當市政道路滑坡發(fā)生后，周圍一般有大量居民，各方面因素比較敏感，應首先進行應急處置保證周邊人員安全并為后面永久處治提供時間。根據(jù)現(xiàn)場情況，將坡體分為滑體、滑面、滑床，采用試驗和反演手段，確定各部位土體參數(shù)，根據(jù)確定的參數(shù)進行滑坡永久處治，施工期及運營期應加強監(jiān)測，從而提高市政道路的安全性。