某高速公路滑坡二次復(fù)活成因分析及處治方案

■張 榮

（云南省交通發(fā)展投資有限責(zé)任公司，昆明 650200）

滑坡是指穩(wěn)定的坡體受到自然或人為因素?cái)_動(dòng)后， 沿一定的軟弱面發(fā)生局部或整體的滑移現(xiàn)象[1]，它不僅會(huì)破壞自然生態(tài)環(huán)境，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)甚至將對(duì)人民生命安全造成威脅[2]。 工程建設(shè)中不乏已經(jīng)治理穩(wěn)定的滑坡受到某種外界因素影響后復(fù)活的案例，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度或高速公路的運(yùn)營(yíng)安全[3]。 因此，正確分析滑坡復(fù)活的成因，并采取及時(shí)、有效、徹底的處治措施對(duì)高速公路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)安全至關(guān)重要。 此前工程界研究工作者針對(duì)滑坡的成因與處治做了大量的有益探索，并積累了較成熟的治理經(jīng)驗(yàn)[4-6]。 在此基礎(chǔ)上，本文以云南地區(qū)某山區(qū)高速K145+120 滑坡處治為背景，分析滑坡復(fù)活成因并提出處治方案，以期為今后同類工程問(wèn)題的處置提供借鑒和參考。

1 工程概況

某高速公路K144+956～K145+340 段左側(cè)路塹邊坡，原設(shè)計(jì)兩級(jí)邊坡，坡比均為1∶0.75，邊坡最高為24 m。 坡頂未設(shè)截水溝，坡面采用現(xiàn)澆砼拱形格護(hù)坡，坡腳設(shè)2.5 m×0.5 m 護(hù)面墻帶邊溝。

2015 年6 月，K145+040～K145+200 段左側(cè)路塹邊坡發(fā)生滑移 （圖1）， 最遠(yuǎn)牽引裂縫距塹頂約55 m，嚴(yán)重威脅到公路建設(shè)。 隨后相關(guān)單位采取在坡腳設(shè)置抗滑擋墻， 塹頂設(shè)置抗滑樁+樁頭錨索的處治方案，并于2016 年6 月完成施工。

圖1 滑坡平面圖

2017 年5 月進(jìn)入雨季后， 當(dāng)?shù)亟涤炅恐饾u增多，特別是6-8 月多日連續(xù)降大（暴）雨水（據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，當(dāng)?shù)?0 年內(nèi)最大降雨量），使得該邊坡土體含水量飽和，導(dǎo)致2017 年7 月該段老滑坡兩側(cè)部分復(fù)活，滑坡周界擴(kuò)大，抗滑擋墻變形，部分抗滑樁變形嚴(yán)重，最大橫向位移達(dá)140 mm，邊坡后緣距坡口線約150 m 處出現(xiàn)新的張拉裂縫， 長(zhǎng)度約70 m（圖1）。 邊坡滑塌后，工程人員立即對(duì)滑塌現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了踏勘，初步分析了滑塌原因，并及時(shí)設(shè)置了邊坡變形觀測(cè)及臨時(shí)防排水等應(yīng)急處置措施。 通過(guò)分析觀測(cè)數(shù)據(jù)， 該邊坡處于滑動(dòng)變形階段， 滑動(dòng)速率達(dá)2 cm/d，需對(duì)邊坡實(shí)施及時(shí)有效的工程支擋措施。

1.1 滑坡形態(tài)

該滑坡與線路方向垂直， 在老滑坡兩側(cè)呈現(xiàn)弧形牽引式滑坡形態(tài)。 坡體滑坡洼地、反傾臺(tái)階明顯；后緣主拉張裂縫已貫通，寬0.5～1.0 m，可見(jiàn)深1.0～5.0 m；兩側(cè)壁剪切裂縫明顯，壁高1～3 m，周界清楚。 滑體沿開(kāi)挖路基面剪出，滑坡舌前緣抵至路基中線，滑坡前后緣高差63.9 m，屬大型滑坡，且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，接近390 m，屬典型的“長(zhǎng)拉溝”邊坡失穩(wěn)形式。

1.2 地層巖性

根據(jù)地勘資料， 地層主要由第四系殘坡積（Q4el+dl）含碎石、塊石粘性土、侏羅系（J）砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖組成。 巖石節(jié)理裂隙發(fā)育。 風(fēng)化程度多為全～強(qiáng)風(fēng)化。鉆孔巖芯裂隙傾角45°～85°。地層產(chǎn)狀：傾向308°～340°、180°，傾角15°～45°。

1.3 水文地質(zhì)

根據(jù)地勘資料，滑坡區(qū)域內(nèi)主要有孔隙水和裂隙水，地下水位埋深為0.3～3.5 m。 滑坡體上及滑坡后緣斜坡上有泉水浸出點(diǎn)9 處， 泉水流量約0.1～0.5 L/s，坡體嚴(yán)重富水。 部分地段地形低洼，利于地表水匯聚和地下水補(bǔ)給。

2 邊坡滑塌成因分析

2.1 滑坡結(jié)構(gòu)特征

（1）滑體：主要由含碎石及角礫亞粘土、碎石土、塊石土組成。 （2）滑動(dòng)帶（面）：經(jīng)鉆探及后緣裂縫情況分析，該滑坡體滑動(dòng)面呈折線形。 滑面埋深一般為10 m，個(gè)別點(diǎn)埋深為12.9 m。 滑面分布于堆積土層，厚度為0.2～0.5 m，巖芯松軟，主要成份為紫紅色碎石粘土。 （3）滑床：主要由第四系含碎石、塊石粘性土殘坡積層，侏羅系砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖組成。 巖石呈全～強(qiáng)風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育。

2.2 滑坡復(fù)活成因分析

造成滑坡的原因主要有邊坡開(kāi)挖[7]、降雨入滲[8]、節(jié)理裂縫[9]等。 本滑坡復(fù)活的主要原因?yàn)椋海?）滑體主要為第四系殘坡積松散堆積物， 其中含有亞粘土，具有弱膨脹性，自由膨脹率δef=45%～60%。 滑床為侏羅系軟質(zhì)巖，遇水易軟化，且?guī)r體中夾有軟弱層及泥化帶，肉紅色，厚度為5～25 cm，強(qiáng)度指標(biāo)較低。 加之該滑坡地段地形低洼，容易形成積水，且地下水補(bǔ)給較為豐富，為滑坡發(fā)育創(chuàng)造了條件。 （2）集中強(qiáng)降雨使坡體富水飽和，土體含水量增大甚至達(dá)到飽和狀態(tài)，滑坡體自重增加，抗滑力降低。 （3）第一次滑坡后未引起足夠重視，僅在滑塌區(qū)域采取工程措施，兩側(cè)邊坡仍維持原陡邊坡、弱防護(hù)，未采取相應(yīng)的預(yù)防措施，造成邊坡的二次復(fù)活滑塌。 （4）區(qū)內(nèi)小型地震活動(dòng)使坡體松弛，巖體破碎，致使區(qū)內(nèi)易產(chǎn)生滑坡。

3 邊坡處治方案

3.1 處治原則

（1）防治結(jié)合、綜合治理、一次根治、不留后患、安全第一。 （2）該邊坡坡積體較厚，為減少對(duì)現(xiàn)狀坡體的擾動(dòng)，采取適當(dāng)?shù)墓こ碳庸膛c坡體開(kāi)挖相結(jié)合的方式，確保坡體穩(wěn)定，又注重美觀。 （3）采取有效的防排水措施，疏排邊坡地下水及地表水，增加邊坡的穩(wěn)定性。

3.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

為分析該邊坡的穩(wěn)定性，選取1 至6 號(hào)剖面為計(jì)算斷面， 分別編號(hào)為1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6， 根據(jù)塹頂張拉裂縫區(qū)和前緣剪出區(qū)情況以及補(bǔ)勘資料，采用折線滑面計(jì)算（圖2）。

圖2 1-1 計(jì)算斷面

由于巖土試驗(yàn)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)往往存在較大偏差，本次計(jì)算以反算參數(shù)為主，根據(jù)該邊坡所處滑動(dòng)狀態(tài)，選取現(xiàn)狀安全系數(shù)1.0 進(jìn)行反算[10]，并結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)參數(shù)綜合確定巖土力學(xué)參數(shù)（表1）。

表1 邊坡驗(yàn)算選用力學(xué)參數(shù)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，采用反算巖土參數(shù)，當(dāng)計(jì)算安全系數(shù)達(dá)到1.2 時(shí)，滑坡剩余下滑力如表2 所示。

表2 滑坡剩余下滑力（單位：kN）

3.3 邊坡處治方案設(shè)計(jì)

由于該滑坡縱橫向范圍較大，第一次變更設(shè)計(jì)抗滑樁變形嚴(yán)重，因此本次處治方案采用適當(dāng)“卸載+分級(jí)支護(hù)”的設(shè)計(jì)思路（圖3）：（1）在新滑坡區(qū)域按照一、二、三級(jí)邊坡坡比為1∶2、1∶1.75、1∶1.5，一、二級(jí)平臺(tái)寬度為8 m、6 m 適當(dāng)削坡減載，減少下滑力；（2）坡腳及第二級(jí)寬平臺(tái)處根據(jù)下滑力大小分段分別設(shè)置1.5×2 m、2×2.5 m、2.5×3 m 抗滑樁；邊坡設(shè)置3 排錨索格梁加固。 （3）在滑坡頂部裂縫上部設(shè)置截水溝截?cái)嗷乱陨系乇硭乐沟乇硭M(jìn)入滑坡體；在滑坡體區(qū)域內(nèi)設(shè)置縱、橫向盲溝及復(fù)式排水溝， 系統(tǒng)截排滑坡體內(nèi)地下水及地表水，并將盲溝及復(fù)式排水溝與邊溝相接， 將所截排的地表、地下水全部引入路基邊溝。 （4）在第一級(jí)邊坡上設(shè)置兩排仰斜疏干孔，排泄滑坡體內(nèi)地下水。 （5）對(duì)該邊坡施工期及運(yùn)營(yíng)期采取不間斷的地表位移、深層位移等監(jiān)測(cè)，確保施工及運(yùn)營(yíng)的安全穩(wěn)定。

圖3 邊坡處治方案典型設(shè)計(jì)圖

3.4 加固效果

該滑坡采用截排水、刷坡減載、錨索框格梁護(hù)坡、重力式支擋、兩級(jí)抗滑樁固腳等綜合措施進(jìn)行加固處治，至今已有3 年多，期間該處經(jīng)受了強(qiáng)降雨、 小級(jí)別的地震活動(dòng)以及其他外在因素影響，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的邊坡沉降監(jiān)測(cè)、錨索及鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)與運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)，并結(jié)合其他多項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，目前該邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化均很小，各種加固措施穩(wěn)定，疏排水措施長(zhǎng)久有效，未見(jiàn)邊坡變形跡象，表明滑坡治理達(dá)到預(yù)期效果。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某高速公路滑坡二次復(fù)活的成因進(jìn)行綜合分析，并結(jié)合計(jì)算成果，設(shè)計(jì)合理有效的處治方案，并取得較好的治理效果。 通過(guò)該處治方案的成功實(shí)踐得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）滑坡二次復(fù)活一般規(guī)模較大，對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)安全影響較大，處治措施應(yīng)及時(shí)有效，徹底根治滑坡病害。 （2）對(duì)橫向范圍較大的大型滑坡，采取削坡減載并結(jié)合多級(jí)抗滑樁+錨索格梁的組合方式能起到行之有效的處治效果。 （3）對(duì)于富水性滑坡，采取截水+盲溝及復(fù)式排水溝的方式疏排地表水及地下水作用明顯。