高速公路志留系翁項群地層滑坡治理研究

鐘 宇 劉長偉

(1.貴陽市交通委員會 貴陽 550000； 2.貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司 貴陽 550000)

由于我國中西部地區地形、地質復雜，常因暴雨、地震、人為因素造成滑坡災害[1]。貴州省地處西南，地形地質條件尤為復雜，其中志留系翁項群(S2-3wn)地層多有分布。志留系翁項群地層主要為泥巖、泥巖夾砂巖，力學性質差，遇暴雨常產生滑坡等災害。文中針對志留系翁項群地層滑坡，以貴州省余慶至凱里(含施秉支線)高速公路第7合同段K60+790-K61+155左側挖方路基為例，采用傳遞系數法對滑坡進行穩定性分析與評價，擬經優化比選后，提出綜合治理方案[2]。

1 工程概況

貴州省余慶至凱里高速公路是貴州省規劃的“678網”中第6橫-余慶至安龍高速公路中的前段，起于余慶，連接擬建的“678網”中的第2橫-江口至六盤水高速公路，終點在凱里市鴨塘附近，與滬昆高速公路交叉，連接凱里至羊甲高速公路，其間經過黃平縣，路線全長約85 km。

本段滑坡位于第7合同段K60+790-K61+155左側挖方段，該邊坡原設計為四級坡，坡比1∶0.75～1∶1.25，坡面采用窗式護面墻及框架植草進行防護。

自2014年5月以來，階段性暴雨造成邊坡距開挖線口4 m處，出現寬10 cm、長50 m縱向裂縫，邊坡粉質黏土受雨水浸泡，沿第三級邊坡中部的土石分界面開裂，已施工漿砌防護工程受下滑土體影響出現鼓出和拉裂現象，邊坡開口線外坡頂田地已出現不同程度的開裂、滑移垮塌現象。

根據現場實際測量結果，邊坡坡面及平臺上發育多處裂縫，裂縫寬0.5～16 cm，最深處40 cm，窗式護面墻、拱形骨架多處發生斷裂、錯位、鼓起等變形，局部坡面完全垮塌破壞，滑坡區地形地貌見圖1。

圖1 滑坡區地形地貌

2 工程水文地質條件

志留系翁項群(S2-3wn)地層特征。測區內志留系發育不全，僅有中-上統，且因巖性及生物難以劃分，中-上統合稱翁項群，分布于東部龍溪、余慶、黃平、爐山一帶，巖性分上、下兩部，上部主要為頁巖、泥巖及含云母粉砂質頁巖，下部主要為微粒狀灰巖、泥質灰巖、砂質頁巖，底部常見砂巖、粉砂巖。該地層下部由北往南灰巖逐漸減少，碎屑增多。滑坡區位于南部重安江一帶，以泥巖、砂質泥巖、頁巖為主。

受古構造及后期剝蝕的影響，滑坡區地形地貌較為單一，絕大部分路段屬于低山槽谷型，海拔600～750 m，相對高差50～150 m不等，地表植被較發育，地表水系發育，水量充沛，地貌受地質構造控制明顯。

覆蓋層為殘坡積層(Qel+dl) 碎石土：褐黃色，可塑狀，碎石為強風化砂巖及泥巖，含量占50%～60%，粒徑5～10 cm，厚1～7 m，場區大部分均有分布。下伏基巖為志留系中上統(S2-3wn)翁項群泥巖，局部夾砂巖，按風化及巖體破碎程度分為全、強風化2層。

全風化泥巖。灰綠、深灰色，巖石風化強烈，邊坡開挖揭露局部保持原巖特征，巖質極軟，巖芯呈土狀。圖2為滑坡區開挖出的志留系翁項群全風化泥巖夾砂巖。

圖2 志留系翁項群泥巖夾砂巖

強風化層。灰黃色，薄至中厚層狀，節理裂隙較發育，巖體較破碎，巖質軟，巖芯呈短柱狀、塊狀及土狀。滑坡區分布多處泉點，地下水類型為第四系松散土層孔隙水、基巖裂隙水。松散土層孔隙水賦存于上覆松散土體中，主要為上層滯水，水量較小，埋藏較淺，經徑流后于坡體下部進行排泄，形成泉點，鉆孔揭露，場區地下水埋深較淺，為5～10 m。

3 志留系翁項群滑坡形成機理及特征

地層性質影響滑坡性質。本段滑坡屬破碎巖體滑坡，滑動面位于嚴重破碎帶的破碎巖體中，不同于其他層狀、塊狀巖體滑坡[3]，其巖土體物理力學指標見表1。滑坡區地處志留系翁項群地層，分布泥巖、砂質泥巖等軟質巖，巖體風化破碎，受切腳施工及強降雨影響，巖土體吸力減小、抗剪強度降低，孔隙水壓力及坡體自重增大，破壞了原坡體的平衡條件，從而形成滑坡，滑坡類型由牽引式逐漸轉化為推移式[4]。

表1 巖土體物理力學指標

4 滑坡變形監測分析

4.1 監測孔布置

在滑坡區先后共布置了14個位移監測孔，布孔位置見圖3。

圖3 監測點布置圖

4.2 深層位移監測結果

部分深層位移監測結果見圖4。

圖4 監測孔合成方向累計相對位移圖

4.3 監測結果分析

本段滑坡屬中型-牽引式-中層滑坡[5]。滑坡體內出現多條裂縫，后側已形成環向裂縫，坡腳處產生鼓脹現象；第一級坡面上見多條剪出裂縫，根據深部位移監測資料，該滑坡已形成貫通滑動面，且存在多層滑動現象，坡體存在深層潛在滑動面，目前該滑坡處于蠕滑狀態。

通過監測數據及地表巡查結合實際情況分析得出：該滑坡滑動面已貫通，正值雨季，受降雨影響，滑坡體正加速滑移，位移數據顯示滑移7～124 mm，變形速率為0.2～5.0 mm，隨強降雨增多，速率會明顯增大，變形會更一步加劇，存在隨時失穩下滑的風險。

5 滑坡穩定性分析

5.1 滑坡穩定性分析方法

分析選取K60+910，K60+916，K60+950，K60+994，K61+040，K61+067，K61+095 7個斷面為計算剖面。滑坡穩定性分析采用傳遞系數法分條塊計算滑坡各段剩余推力[6-7]。

5.2 滑坡計算參數

滑坡計算參數見表2、表3。

表2 巖土體物理力學指標

表3 主滑動面力學參數

5.3 滑坡穩定性定量分析

圖5為K60+950典型橫斷面。根據巖土樣試驗結果及反算結果，對滑坡剩余下滑力進行分區計算，計算結果見表4。

圖5 K60+950典型橫斷面

表4 典型橫斷面剩余下滑力計算結果 kN

根據地質勘察、深層位移監測及滑坡穩定性計算分析，得出以下結果。

I區位于K60+790-K60+915段左側，第二級坡面孤石處形成貫穿性裂縫，威脅道路安全。

II區位于K60+915-K60+969段左側，該區域變形速率較小，計算的剩余下滑力較小，第四級平臺開裂，第五級邊坡外存在裂縫。

III區位于K60+969-K61+072段左側，該區域滑動面較深，剩余下滑力較大，路面邊溝存在變形，路面存在拱起變形，第四級邊坡開裂，第一級坡面拱起嚴重。

6 滑坡治理

6.1 防護方案

志留系翁項群地層滑坡，不同位置滑體大小不一、滑面深淺不同。根據測區地質勘察、邊坡變形破壞情況、深層位移監測結果及滑坡穩定性分析結果[8-9]，將邊坡分為3個區進行治理，并擬定2個防護方案。

方案一。I區，第一級平臺設置10 m寬平臺，坡腳設置4～5 m抗滑擋墻；II區，第三級平臺以上清方，第一級平臺設置2×2.5 m抗滑樁支擋，局部加設框架錨索；III區，第一級平臺設置20 m寬平臺，坡腳設置4 m抗滑擋墻。

方案二。I區、II、III區，均在第一級設置20 m寬平臺，坡腳設置2 m高擋墻護腳，坡面局部設計框架錨索。

6.2 方案比選

各方案對比分析見表4。

表4 各方案對比分析

方案一采用分區治理方案，第一級平臺設置抗滑樁支擋，局部坡面設置框架錨索防護，確保邊坡整體穩定，第三級平臺以上進行清方，坡面以植草為主，清方土石方較小。方案二采用第一級平臺以上全清方方案，對原坡面破壞較大，土石方開挖較大，且第二、三級坡面菱形骨架及窗式護面墻需全部報廢，報廢工程量較大，開挖后坡面部分段落仍需要進行錨索防護。基于方案一對原坡面擾動較小，工程造價相差不大，對坡體支擋效果較好的優勢，最終采用方案一進行滑坡治理防護。

7 結語

本文結合具體工程滑坡實例，結合地質資料分析了志留系翁項群地層特征及滑坡產生的機理；結合滑坡深層位移監測結果，得出滑坡位移會隨強降雨增大，變形速率會明顯增大，存在隨時失穩下滑風險的結論。而后基于傳遞系數法對滑坡穩定性作進行分析，得出志留系翁項群地層滑坡的不同變形失穩狀態。最后給出2種滑坡治理方案，經優化比選，對滑坡進行分區治理。實踐證明，分區治理志留系翁項群地層滑坡，可達到良好的治理效果。