寧武高速某滑坡勘察、成因分析及治理建議

■陳 明

（福建省交通規劃設計院有限公司，福州 350004）

高邊坡在施工開挖期間會導致坡體內部應力失去平衡，容易造成坡體開裂，如開挖方式不當則會造成更嚴重的工程事故。 而坡體開裂如不及時對坡體采用有效的治理措施，一旦在暴雨天氣、地震等惡劣條件的影響下容易形成滑坡，對附近在建的項目及人民的生命財產會造成巨大損失，有的甚至可能造成毀滅性的災難。 所以，研究滑坡的性質、成因及治理手段具有重要的意義。

本文結合寧武高速公路A7 合同段[1]周寧連接線滑坡的工程實例， 為了查明該滑坡的性質、成因，投入地質調繪、鉆探、原位測試及室內試驗等勘察手段，并通過穩定性分析計算，提出滑坡治理建議，最終通過有效的工程治理，達到邊坡施工穩定的過程。

1 工程概況

滑坡區位于寧武高速公路A7 合同段周寧連接線樁號K0+600～K0+650 段北側約100 m，坡體長度50.0 m，上邊坡最大高度33 m，中心最大挖深18 m。原設計前緣為擋土墻加坡面二階護坡，坡體處于施工階段，擋土墻已做好。 目前坡面已開挖，并卸載部分土方，形成二階坡角緩，三階較陡的情況。

根據施工日志：2011 年6 月， 坡面發生輕微拉裂縫，之后坡體前緣、左側陸續發生幾次小規模的崩塌；2012 年春季，大雨持續10 多天后，坡體第一級裂縫進一步發生變形破壞， 最大張開距離約40 cm，坡體后緣下挫，形成高約2 m 的陡壁，裂縫長約10 m， 兩側坡面可見多處小規模拉張裂縫，嚴重威脅坡體下方在建公路的安全（圖1）。

圖1 工程地質平面圖

2 工程地質條件

2.1 地形地貌、氣候條件

場區屬閩北丘陵地貌區，原始地貌上為山間凹地一側山坡，海拔790～840 m，山坡坡度變化大，約15°～30°。 場區位于周寧縣七步鎮，屬中亞熱帶季風氣候， 冬長夏短， 雨量充沛， 年平均降水量約2069 mm，雨季為每年4-9 月，由于降水量在一年中的分配不均勻，因此各月干燥度差異也較大。 由于山地云霧多，而造成日照時間減少，最多年日照1 600 h 以上 （1963 年）， 最少年僅有1 338.7 h（1973 年）。 一年中的分布：以夏季日照較多，7 月和8 月的日照時數均在200 h 以上，春秋季日照較少，只有120 h。

2.2 地層分布及地質構造

2.2.1 地層分布

場區自上而下分布為： 第四系坡積粉質粘土（Qdl）、殘積砂質粘性土（Qel）及下伏侏羅系南園組（J3n3）碎斑熔巖及其風化層。

坡積粉質粘土主要分布在施工開挖的坡面的上部，灰黃色，濕，可塑狀，厚度2.0～5.4 m，主要以粘粉粒為主、粘性差，干強度一般，切面粗糙，含碎石15%～30%，呈次棱角狀，粒徑4～6 cm，較硬。

殘積砂質粘性土主要分布在坡面的下部，褐黃色，稍濕，硬塑狀，厚度2.3～6.1 m，干強度和韌性中等，含石英顆粒，為火成巖風化殘積而成，以粘性土為主，遇水易軟化。

下伏基巖及其風化層為南園組 （J3n3） 碎斑熔巖，灰色～灰青色，熔結結構，塊狀構造，巖芯呈塊狀夾短柱狀，柱長10～20 cm，多見黑色浸染面，巖質較堅硬，其土風化層呈灰黃色，散體狀，水浸易崩解；塊狀強風化層呈灰色、灰黃色，塊徑4～6 cm，棱角狀，易碎。

按《巖土工程勘察規范》[2]對滑坡場地范圍內布置6 個鉆孔，為HP01～HP06，根據鉆孔揭示的地層情況對平面圖布置1-1’、2-2’、3-3’斷面圖進行分析， 1-1’斷面可見滑動面位置，2-2’、3-3’斷面為正常地層，具體地層分布情況見圖2～4。

圖2 1-1’斷面圖

2.2.2 地質構造

場地內未發現有活動性大型區域斷裂，也未發現有場地構造發育，場地現狀總體穩定。 根據國標《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2015）[3]，基本地震動峰值加速度為0.05 g。 綜合評定場區地震基本烈度為6 度，基本地震動加速度反應譜特征周期為0.40 s，為相對穩定區。

圖3 2-2’斷面圖

圖4 3-3’斷面圖

2.3 水文地質調查

勘察期間坡體左側地表發育一處沖溝， 寬約50 cm，深20～50 cm，溝內未見水流，此外場區未見地表水體發育。 地下水主要為賦存于殘坡積層和基巖風化層內的孔隙水裂隙水， 接受大氣降水補給，向坡體前部地勢較低處排泄。 勘察期間未見降雨，鉆探后場區發生降雨，受其影響，鉆孔內水位變幅較大，水位埋深5～15 m。 據現場水質分析報告，場區地下水對混凝土具微腐蝕性。

3 滑坡性質及成因分析

3.1 滑坡性質分析

滑坡區的巖土類型為第四系殘坡積（Qdl-el）土及下部南園組（J3n3）碎斑熔巖及其風化層組成，滑坡物質以結構松散、抗風化能力及抗剪強度低的殘坡積土為主，屬于土質滑坡。 根據施工現場情況，邊坡開挖后，坡面產生了第一級裂縫，未及時進行抗滑支護，經過了長期的發展，加上暴雨作用后，第一級裂縫加劇開裂變形并滑動后，上部坡體失去支撐造成后緣的第二次裂縫，表面呈階梯狀，且橫向多見小規模張拉裂縫，參考《工程地質手冊》[4]，該滑坡屬于工程滑坡及牽引式滑坡，滑體以殘坡積土及土狀風化碎斑熔巖組成，滑坡體積約24×104m3，屬于中型土質滑坡。

3.2 滑坡形成原因分析

滑坡的形成主要分為內因及外因，（1）內因分析：殘坡積土自身穩定性差，土質松散，滲透性較好，飽水易散，與下伏基巖形成一定坡度的傾向坡面下部的土石界面，同時在坡體左側前部發育一產狀270～280°∠70°的平直結構面， 坡體左側以此結構面為周界，結構面外部為碎塊狀～中等風化基巖，內部坡體為全風化～砂土狀風化層。 坡體左側地表發育一處沖溝，寬約50 cm，深20～50 cm，勘察期間無水，但坡體周界有匯水的趨勢，分析沖溝與坡體存在水力聯系，在長時間的暴雨情況下，雨量將會滲入坡體，由于受基巖面阻水能力強，水量從坡體前緣流出，測得流量0.1～0.15 L/s，同時造成坡體土層飽水，自重增加，內聚力及內摩擦角降低。 （2）外因分析：坡體下部原始地面高程約794 m，開挖路面后高程約774 m，開挖深度達20 m。 坡體土層上部較薄，5～8 m；下部較厚，約16 m。 開挖造成了坡體下部覆蓋層被深挖，前緣形成高陡臨空面，打破了原應力平衡狀態，在第一級裂縫產生后未及時進行支護，坡腳部位擋墻支撐能力差，坡體內應力得到釋放，下部滑塌牽引上部坡體，造成坡體沿土、巖接觸面蠕動失穩，在連續暴雨天氣的作用下逐漸形成工程牽引式土質滑坡。

綜合分析，在自身土體物理力學性質差的基礎上，前緣開挖造成高陡臨空面，在擋墻未起到支撐作用，坡面出現初級裂縫的情況下未及時進行抗滑支護， 裂縫進一步開裂牽引上部坡體繼續開裂，受暴雨持續沖刷后，一系列的不利因素綜合作用下最終造成的滑坡的形成。 滑坡全貌見圖5。

圖5 滑坡全貌

4 滑坡穩定性分析

4.1 滑坡參數選取

根據現場取樣進行室內土工試驗成果，對殘坡積土層采取原狀樣進行直接剪切、飽和剪切，對全風化-砂土狀風化層進行殘余剪切試驗， 結合地區經驗，綜合考慮了兩種工況下的參數取值。 (1)天然工況：滑動帶土層天然密度取17 kN/m3，抗剪強度根據直接剪切試驗成果取C=15 kPa， 內摩擦角=20°。(2)暴雨工況：滑動帶土層飽和密度取19 kN/m3，抗剪強度根據直接飽和試驗、 殘余剪切試驗成果取C=11.5 kPa，內摩擦角=13.5°。

4.2 分析計算

針對1-1’、2-2’、3-3’斷面，利用GEO-SLOPE軟件對滑坡體及正常地層按現場兩種工況進行穩定性計算，計算結果見表1。

表1 滑坡穩定性計算結果

根據計算結果，2-2’、 3-3’斷面在天然狀態及暴雨工況下均可以達到自穩， 但是近乎臨界狀態，說明土體自身物理力學性質較差。而1-1’斷面在天然狀態下也能達到自穩， 但在暴雨工況+前緣開挖條件下穩定性明顯下降， 在坡面出現初級裂縫后，暴雨的沖刷加劇了裂縫的擴張，形成了滑動面的雨水輸送通道，使滑坡體自重增加，而抗剪強度的降低，造成裂縫進一步擴大，牽引上部坡體繼續開裂，最終形成滑坡。

5 治理建議及措施驗證

根據以上對滑坡的性質及成因分析，對其治理便有了針對性，建議采用減重反壓、抗滑加固及排水處理的治理方案。

5.1 減重反壓

由于滑坡規模較大，直接清除滑塌體工程量太大，應對滑塌體上部松土進行局部清理后采取削方放坡處理，減輕滑塌體對坡面的堆積荷載。 在滑坡前緣坡腳處堆填土石加重，設置抗滑擋土墻，并驗算巖體是否還有有反壓體底部剪出的可能。

5.2 抗滑加固

根據勘察鉆孔揭示滑動面位置，結合地質調繪發現坡體左側的不利結構面， 基本屬于土+巖組合結構，利用下部堅硬巖床采用抗滑樁或預應力錨索框架對滑坡體進行抗滑支護，以切斷下部滑塌部分對上部坡體的牽引，并對上部坡體提供支撐，抗滑樁嵌固段應嵌入滑床中，加大抗滑力。

5.3 排水處理

5.3.1 地表水處理

坡面地表水不發育， 但坡體左側見一沖溝，在雨季下容易與下部形成流水通道，應設置截、排水溝，并對坡面進行防滲處理，將地表水隔絕在坡面，不能進入坡體。

5.3.2 地下水處理

鉆探揭示地下水位12～29 m， 高程約785.92～824.75 m，與滑動面高程接近，由于滑體土質疏松，滲透性強，地下水主要受坡面滲水而成，對坡面進行防滲處理后可以減少地下水的輸送，同時設置盲溝或平洞對地下水進行疏干、排解。

5.4 治理措施穩定系數驗證

結合治理措施對滑坡體下部采用抗滑樁、坡面采用預應力錨索框架， 并對滑坡體進行排水處理。由于滑坡治理期間，需要保證滑坡的穩定，故在滑坡前緣坡腳增設了反壓體，在治理結束后再進行拆除，通過反算各指標，計算滑坡穩定系數結果：地質斷面1-1’， 位置為滑動面， 治理前穩定系數KS為0.976，反壓后的穩定系數KS為1.18，治理后穩定系數KS為1.250。

根據計算結果，通過反壓后驗算穩定系數達到1.1 以上，沒有反壓體底部還有剪出的可能，可滿足施工治理要求。 采用治理措施，待防護措施完成后，拆除反壓體后的滑坡的穩定系數也達到1.2 以上，滿足施工穩定性要求，說明該滑坡的治理措施是有效、可靠的，同時應繼續加強對治理后的滑坡體進行位移變形監測，保證該滑坡治理措施的可行性及有效性。

6 結論

寧武高速公路A7 合同段周寧連接線滑坡屬于工程上常見的施工期滑坡，嚴重影響了現場人員安全及施工進度。 在本項目的勘察工作中，采用了地質調繪、鉆探、原位測試及室內試驗等勘察手段，并分析了滑坡的性質、成因，通過必要的分析計算，提出合理的治理方案，最后通過有效的治理達到邊坡施工穩定的過程。 由此可得出以下幾點結論：

（1）該滑坡的性質是工程滑坡及牽引式滑坡，滑體以殘坡積土及土狀風化碎斑熔巖組成，滑坡體積約24×104m3，屬于中型土質滑坡。

（2）滑坡的成因是在土體自身物理力學性質差的基礎上，前緣開挖造成高陡臨空面，在出現初級裂縫的情況下未及時進行防護，裂縫進一步開裂牽引上部坡體繼續開裂，受暴雨持續沖刷后，一系列的不利因素最終造成滑坡的形成。

（3）結合該滑坡的特性對其進行治理，采用減重反壓、抗滑加固及排水處理的治理方案，并對治理后的坡體進行位移變形監測。

（4）建議今后工程上對施工期產生的邊坡裂縫應提高關注，由于裂縫往往會受到內外因素影響繼續生長，如果對其繼續過度開挖，在暴雨等天氣影響下會導致坡體內部應力潰散失衡，裂縫進一步加大，最終形成滑坡等工程事故，故應重視邊坡裂縫的排查工作，使邊坡加固工程有效進行。