填土反壓在山區滑坡治理中的應用

李文祥

（昭通市高速公路投資發展有限責任公司，云南省 昭通市 657000）

一、引言

云南地處西南山區，地形地質條件極為復雜，滑坡、崩塌、泥石流等地質災害頻發，工程處治規模較大、費用較高。高速公路作為線性工程，在項目建設階段，由于沿線山高谷深、地形高差大，往往會產生較多的路基棄方和隧道棄渣，需要設置較多的棄土場，這既占用大量土地，又對環境保護和水土保存造成極大威脅。由于西部山區人多地少，較多的棄土場設置與當前社會所倡導的“綠色理念，生態保護，資源節約，節能低碳，安全智慧，服務提升，品質建設”理念不符[1-2]。因此，山區高速公路在設計階段既要進行地質選線，又要結合工程規模進行經濟比選，在不可繞避的地質災害點，一個可行、經濟合理的處治方案將為工程的正常建設和運營提供保障。填土反壓方案處治滑坡，既消化了棄方，節約了土地資源，同時保證了工程的穩定，降低了工程費用，是山區公路滑坡治理中的常用方案[3-5]。

二、工程概況

建設項目位于云南省東北部云南高原的北緣，路線全長25.525km，全線采用雙向四車道高速公路標準建設，設計速度80km/h，主線路基標準寬度25.5m，橋隧比例74.3%。項目區地勢南高北低，溝谷切割深、密度大，構造發育多為高峻的條帶狀山地，其山脈、河流的走向與構造線方向基本一致，均呈近南北向展布。路線所經過地段最高點海拔1631m，最低點起點處海拔725m，相對高差906m。根據地貌特征及山岳分類，項目區地形地貌主要有河流侵蝕堆積地貌、構造剝蝕中山地貌兩大類型。

在建項目k2+420左側所跨沖溝左岸（大樁號側）斜坡發現滑坡。滑坡區上部有鄉村道路到達，下部在建大橋下汽車可勉強抵達，交通條件一般。滑坡體由老滑坡和在老滑坡堆積的基礎上重新發育的新滑坡組成，老滑坡周界明顯，在后緣兩側形成數米高的跌坎，滑坡縱向長約160m，堆積前緣最寬約320m，根據鉆探和現場調查，老滑坡體厚度大約15m～30m。新滑坡范圍大致由新出現的地表裂縫確定，寬約110m，長約120m，發育厚度約22m，滑坡體積大約29.0×104m3，滑坡后緣和兩側已出現張拉裂縫，寬度5cm～30cm，可見深度約0.5m～1.0m，滑坡前緣位于下部溝道中土質陡坎上，鼓出明顯，土質疏松，陡坎下堆積小規模塌方。滑坡體坡腳處于在建大橋左側，后緣高程約926m，主滑方向為溝底方向，溝底地面高程約880m～824m。項目區所在的小江及金沙江流域為擬建的某水電站庫區范圍，水電站蓄水后，滑坡前緣沖溝出口處在建大橋的k2+395.0～k2+433段處于蓄水區域內。庫區蓄水后，本滑坡坡腳將被水庫淹沒。

圖1 滑坡位置及地形地貌

圖2 滑坡后緣張拉裂縫及錯壁

三、工程地質條件

（一）地形地貌

滑坡區域的地貌形態屬河流侵蝕堆積地貌，具體位置位于在建大橋左側沖溝內左岸斜坡，滑坡后緣高程約926m，主滑方向為溝底方向，溝底高程約840m，高差約80m，滑坡區整體坡度一般20°～45°，滑坡后緣形成陡坎錯壁。滑坡區地表植被茂密，多為雜草、灌木，少量樹木，少量農田已荒蕪。

（二）地質構造

根據現有地質資料和前期高速公路勘察結果，滑坡所在場區斷層發育。小江斷裂為工程區的主要斷裂帶，工區斷層多受小江斷裂帶影響。該斷層線呈340°方向縱貫全區，在區域上延伸約76公里。斷層的東盤多為古生界，西盤中北部為昆陽群，南部為古生界。地層界線與斷層線多呈平行關系，部分地區呈斜交至直交關系。在多數地段，兩盤地層斷失較多或不同地層沿走向相抵。小江斷裂以壓性為主兼具扭性，其扭動方向一般以左行扭動為主。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306－2015）及《建筑抗震設計規范》（GB5001—2010）要求，滑坡發送區域抗震設防烈度為9度，設計分組為第二組，設計基本地震加速度0.30g，地震動加速度反應譜特征周期0.45s。

圖3 滑坡平面位置圖及小江斷裂平面位置圖

（三）地層巖性

根據區域地質資料、地質調繪成果及鉆探揭露，場地區地層較復雜，上覆地層主要為更新統（Qpal）冰磧泥礫、礫砂；第四系全新統殘坡積(Q4dl+el)碎石土，和滑坡堆積物（Q4del）；下伏基巖為寒武系中統陡坡寺組（∈2d）砂、泥巖、灰巖和西王廟組（∈2x）泥巖。

（四）水文地質條件

1.地表水。勘察場地區內水文條件復雜，區域主要河流有小江及金沙江，項目區所在的小江及金沙江流域為擬建的某水電站的庫區范圍，根據電站可行性研究結果，規劃水庫自2021年6月份從死水位765m附近開始蓄水，蓄至防洪限制水位785m后，6～7月維持防洪限制水位785m，8月上旬開始按每旬抬高10m的方式控制蓄水，9月上旬水位蓄至正常蓄水位825m，12月左右水庫開始供水，2022年5月底水位消落至死水位765m附近。除小江及金沙江為現有地表水體外，其山坡之上地表水整體較為貧乏。水電站蓄水后，滑坡前緣沖溝出口處在建大橋的k2+395.0～k2+433段處于蓄水區域內。

滑坡溝道內勘察時未見地表水流。區地表水主要依靠大氣降水，以地表徑流、蒸發等方式排泄，水位季節性變化較大。

2.地下水。場地內地下水主要為第四系松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水，基巖裂隙水賦存于巖石的節理裂隙中，富水性取決于巖裂隙的發育程度及連通情況，一般富水性弱～中等。以大氣降水的入滲補給為主，循環交替強烈，無明顯的補給徑流區段，具有就地補給、就地排泄的特點，無統一排泄基準面，動態變化受季節控制明顯。地下水動態水位受季節性影響較大，洪水期地下水位較高，枯水期、平水期地下水位較低。勘察期間，鉆孔深度內均為見到地下水。

（五）場地各巖（土）層的物理力學性質

根據地勘報告成果，滑坡段各巖（土）層的物理力學指標如表1所示。

表1 各巖（土）層的主要物理、力學指標

四、滑坡體穩定性評價

整個滑坡目前已形成整體滑移，滑坡前緣剪出口位于下方溝道土質陡坎地帶，滑坡后緣和兩側已出現張拉裂縫，寬度5cm～30cm，深0.5m～1.0m不等。滑坡體內部已形成整體貫通滑動面，受自身重力及雨水繼續下滲影響仍在蠕滑變形。

（一）滑坡體穩定性計算結果

根據地勘報告，分別在天然狀態及工程狀態（暴雨工況，暴雨+地震工況）兩種工況下對坡體進行穩定性計算，其計算結果如表2所示：

表2 2-2’剖面滑坡穩定性計算結果

說明：Ks ＜1不穩定，1≤Ks＜1.05欠穩定，1.05≤Ks＜1.15基本穩定，1.15≤Ks穩定

上述計算結果表明，該滑坡在自重（無水）狀態下邊坡處于穩定狀態；在“自重+暴雨”狀態下邊坡處于欠穩定狀態；在“暴雨+地震”狀態下，邊坡體處于不穩定狀態。由此說明邊坡穩定性較差，在降雨、地震或其他不利因素作用下，該滑坡將失穩，形成大型中層牽引式滑坡。

（二）庫岸再造對滑坡的影響

庫區蓄水后，滑坡坡腳將被水庫淹沒。該電站水庫最大蓄水位為825m，防洪限制水位為785m，死水位為765m，水庫總庫容206.27億m3。該水庫為年調節水庫，水庫從目前河水位蓄水抬升至825m后，正常運行調度水位高程位于825m～765m之間。庫區水位年變化較大，庫水位上升引起地下水位上升，同時土體含水量增加，抗剪強度降低；在水動力作用下易發生庫岸失穩、滑塌。

五、處治方案

（一）工程處治方案

加固工程措施：

1.對滑坡體前緣的沖溝進行填土反壓處治，為保證填土體穩定，填土分級填筑壓實，填土坡度1∶4，平臺寬度15m，填土體壓實度≥93%，填土完成后，坡面采用植被防護。

2.反壓填土邊坡坡腳位置設置5根截面尺寸3m×2m抗滑樁，保證反壓填土體穩定。

3.高程826m（最高蓄水位825m+1m）以下公路用地范圍內原地表采用“干砌片石”進行護岸加固，防止水庫蓄水后的庫岸再造。

截排水措施：

1.加強滑坡體的截排水，在滑坡體外圍設置0.6m×0.6m截水溝。

2.對滑坡地表已經形成的裂縫進行黏土夯填封閉處理，防止地表水匯入和下滲。

3.加強反壓土體的截排水，在反壓填土體滑坡側（大樁號側）設置1m×1m截水溝，小樁號側設置2.5m×2m排水溝(匯水面積0.772km)，以排出沖溝內匯水；填土體平臺設置0.6m×0.6m截水溝，形成完整的排水系統。

4.沿沖溝底部設置2m×2m的碎石盲溝。

圖4 滑坡處治平面圖

圖5 A-A’反壓土體剖面圖

圖6 2-2’橫斷面圖（主滑方向）

（二）邊坡穩定性計算

取滑坡的主滑方向典型橫斷面2-2’和回填反壓土體沿沖溝方向滑動A-A’橫斷面進行穩定性計算分析。

1.參數取值

各巖土層物理力學參數根據地勘報告、反演計算、相關規范等，取值如表3所示。

表3 2-2’剖面滑坡主滑方向穩定性計算結果

穩定性計算中，將C30抗滑樁模擬成巖土，取重度26 kN/m、黏聚力1000kPa、內摩擦角50°。

2.計算工況

2-2’剖面

工況一：基本荷載；

工況二：基本荷載+降雨荷載；

工況三：基本荷載+地震荷載。

依據《滑坡防治設計規范》(GB/T 38059-2020)[5]等相關規范，確定工況一為設計工況，安全系數要求達到1.30；工況二為校核工況，安全系數要求達到1.25；工況三為校核工況，安全系數要求達到1.15。

A-A’剖面

工況一：基本荷載+825m庫水位；

工況二：基本荷載+825m庫水位降至765m高程庫水位；

工況三：基本荷載+825m庫水位降至765m高程庫水位+暴雨；

工況四：基本荷載+825m庫水位降至765m高程庫水位+地震。

依據《公路路基設計規范》(JTG/D 30-2015)[6]等相關規范，確定工況一、二為設計工況，安全系數要求達到1.30；工況三為校核工況，安全系數要求達到1.2；工況四為校核工況，安全系數要求達到1.15。

3.計算結果

表4 A-A’剖面回填反壓土體沿沖溝方向滑動穩定性計算結果

滑坡的主滑方向典型橫斷面2-2’和回填反壓土體沿沖溝方向滑動A-A’橫斷面計算結果滿足如上表，滿足規范要求。

（三）處治費用

經過計算，該處治費用總計預算金額為4470638元。

六、結論

根據計算結果表明，項目采用填土反壓的處治方案，對該滑坡的處治是經濟合理的。隨著近年來國內的山區公路工程建設的空前發展，我國對山區公路的設計逐漸重視起來，但是依舊存在很多值得設計人員深思的問題需要去解決。如果地形、地質、排水條件允許，利用棄渣對滑坡進行處治既可以消化棄方，又降低了工程規模及施工難度，有效地緩解了西部地區人地矛盾突出的問題，充分體現了綠色公路工程的發展理念。