高速公路邊坡滑坡勘察及處理措施

邢旭亮

（廣東核力工程勘察院，廣東 廣州 510800）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在公路工程建設(shè)方面已取得了巨大的成就，但在公路投入使用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題。俗話說(shuō)：要想富，先修路。高速公路的建設(shè)能夠進(jìn)一步促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此我國(guó)非常重視高速公路的建設(shè)工作。由于高速公路建設(shè)規(guī)模較大，施工周期較長(zhǎng)，施工過(guò)程大多在露天進(jìn)行，因此非常容易受到來(lái)自外界各種因素的影響，給高速公路的維護(hù)和維修帶來(lái)許多困難。特別是對(duì)于山地地區(qū)來(lái)說(shuō)，高速公路的高邊坡非常容易發(fā)生滑坡災(zāi)害。滑坡災(zāi)害是山區(qū)丘陵地帶施工中較為常見的現(xiàn)象，在高速公路工程建設(shè)過(guò)程中，需要準(zhǔn)確分析滑坡產(chǎn)生的因素，才能夠更好地制定防治方案，構(gòu)建更加完善的防治體系。

1 滑坡體的形成及穩(wěn)定性影響因素

滑坡是指在坡面上的巖體或土體上由于地下水活動(dòng)、雨水浸泡、河流沖刷、人為活動(dòng)等因素作用，整體或分散順著斜坡向下滑移。造成滑坡地質(zhì)災(zāi)害主要有以下因素。

1.1 地層巖性因素

對(duì)于滑坡體而言，最直接的影響因素就是巖土體的地層巖性。不同類型的巖土體都有可能會(huì)發(fā)生滑坡，但是相對(duì)而言，結(jié)構(gòu)松軟、抗剪強(qiáng)度低、容易出現(xiàn)風(fēng)化及水溶解性較強(qiáng)的巖土體發(fā)生滑坡的概率明顯較大。例如，花崗巖、灰?guī)r及礫巖等地層容易出現(xiàn)的是邊坡變形及崩塌現(xiàn)象，而黃土、紅黏土、頁(yè)巖及泥巖等地層，則更容易發(fā)生滑坡現(xiàn)象。在相應(yīng)地層由于自然變化或人為活動(dòng)影響而出現(xiàn)臨空或水軟化作用時(shí)，有較大概率會(huì)發(fā)生滑坡災(zāi)害。

1.2 地形地貌因素

滑坡現(xiàn)象產(chǎn)生的直接作用是臨空或者滑動(dòng)面的形成，因此其發(fā)生與地貌有著必然的關(guān)系，在江河湖泊、水庫(kù)、海洋及沖溝的岸坡位置，水流沖刷作用較為明顯，極為容易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)因素

邊坡穩(wěn)定性，尤其是巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性，明顯受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，在地殼活動(dòng)相對(duì)劇烈，出現(xiàn)新構(gòu)造或者構(gòu)造發(fā)育時(shí)，邊坡會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，因此出現(xiàn)較大型滑坡甚至是滑坡群。在我國(guó)的西南和西北地區(qū)，地殼活動(dòng)較為劇烈，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，滑坡現(xiàn)象較為常見。尤其是在巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有地下水劇烈活動(dòng)的區(qū)域，這種現(xiàn)象更為明顯[1]。

1.4 人為因素

人為因素主要是由于人類工程活動(dòng)或者其他開挖活動(dòng)而導(dǎo)致的滑坡，包括工程設(shè)計(jì)不合理、施工方法不得當(dāng)?shù)龋潘裙こ滩坏轿灰踩菀自斐苫隆?/p>

2 滑坡體巖土工程勘察流程

2.1 調(diào)研與測(cè)繪

調(diào)研和測(cè)繪是地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作的先決條件。調(diào)研的主要內(nèi)容有：①調(diào)查區(qū)域的地形特征及演化歷史；目標(biāo)是通過(guò)對(duì)實(shí)際資料的掌握和收集，為滑坡軟弱巖土制定相應(yīng)的約束方案。②對(duì)遭受滑坡影響的建筑結(jié)構(gòu)變形的特點(diǎn)及性質(zhì)進(jìn)行調(diào)研，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，可以使有關(guān)部門對(duì)滑坡成因有一個(gè)粗略的認(rèn)識(shí)，從而為進(jìn)一步的工作提供依據(jù)。

地圖測(cè)繪的內(nèi)容主要為地形圖和地貌圖的繪制。該方法能為有關(guān)部門確定地層的構(gòu)造、位置，選擇合適的勘探地點(diǎn)，編制工程設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)，為工程建設(shè)提供基本依據(jù)[2]。

此外，相關(guān)人員要在調(diào)研與測(cè)繪的過(guò)程中，積極利用所取得的資料和信息，判斷滑坡的具體情況，為整個(gè)工程勘察活動(dòng)的進(jìn)行做好鋪墊。

2.2 勘察準(zhǔn)備

勘察工作的首要任務(wù)是運(yùn)用現(xiàn)有的各種方法，全面收集滑坡體的資料，以便找出其成因，并制定相應(yīng)的防治方案。勘察中應(yīng)獲得滑坡體數(shù)量、滑體形態(tài)、滑坡體分布、滑坡體所處的地下水儲(chǔ)量等信息。

要建立高質(zhì)量的勘探點(diǎn)并不是一件簡(jiǎn)單的事情，需要有關(guān)人員具備豐富的地質(zhì)知識(shí)。高質(zhì)量勘探點(diǎn)布置的特征包括：①滑坡體的上下部都應(yīng)該存在較多的勘探點(diǎn)。②對(duì)于呈階梯狀的滑坡體來(lái)說(shuō)，為了勘探的詳盡和細(xì)致，其每一級(jí)“階梯”上都應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的勘探點(diǎn)。③對(duì)兩側(cè)也存在滑落現(xiàn)象的滑坡體來(lái)說(shuō)，其兩側(cè)也應(yīng)該布置一定數(shù)量的勘探點(diǎn)[3]。

2.3 確定勘驗(yàn)孔深度

確定勘探點(diǎn)并進(jìn)行了前期準(zhǔn)備工作，接下來(lái)就是確定鉆孔的深度。探井的深度需要按照以下步驟來(lái)進(jìn)行：首先，通過(guò)前期的調(diào)查和測(cè)量，大致估算出探井的深度，然后在預(yù)測(cè)深度的基礎(chǔ)上增加1~2 m，在坡面上打幾個(gè)3~6 m的控制孔。為了進(jìn)行下一階段的實(shí)驗(yàn)，必須在已知的探井深度的基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。

2.4 剪切試驗(yàn)

剪切試驗(yàn)是巖土工程勘察的最后一步，也是最重要的一步，收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)是最重要的，因此，在試驗(yàn)的時(shí)候，所有人都要全神貫注，盡可能地收集更多、更詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

在試驗(yàn)中，工作人員要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和所收集到的資料，制定詳細(xì)的分層止水試驗(yàn)方案，確保對(duì)整個(gè)滑坡體的控制，并根據(jù)試驗(yàn)方案，獲得詳細(xì)的水流速度和水體的特性，再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行室內(nèi)和室外試驗(yàn)的對(duì)比，得出有關(guān)參數(shù)。

另外，試驗(yàn)的主要內(nèi)容是對(duì)滑坡性質(zhì)的測(cè)量，這種方法可以用剪切試驗(yàn)的方法得到，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)巖層性質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)、移動(dòng)狀況等條件，對(duì)滑坡進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，從而得到滑坡體的摩擦角度、地質(zhì)凝聚力等具體資料，為滑坡體巖土工程的設(shè)計(jì)提供參考[4]。

3 滑坡體巖土工程勘察的評(píng)價(jià)方法

3.1 滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡穩(wěn)定性分析包括3個(gè)方面內(nèi)容：①根據(jù)地貌特征進(jìn)行初步分析，根據(jù)工程圖中標(biāo)注的地標(biāo)高聯(lián)結(jié)管理、滑坡的位移量及與周邊穩(wěn)定地段的相對(duì)差異、滑坡體變形歷史等，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行初步判斷，分析整體穩(wěn)定程度。②對(duì)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件進(jìn)行對(duì)比分析，包括周邊相似條件穩(wěn)定山坡的差異性對(duì)比，以此準(zhǔn)確地判斷其滑坡穩(wěn)定性。③對(duì)滑坡前的跡象及影響因素進(jìn)行分析，尤其是人為因素的變化，以便更好地判斷其滑坡穩(wěn)定性。

3.2 評(píng)價(jià)實(shí)施

評(píng)價(jià)實(shí)施是工程勘察的主要目的，其系數(shù)計(jì)算公式為：

其中：K——穩(wěn)定值；β——臨界面與水平面的夾角。在坡面上還有其他附加作用力時(shí)，則應(yīng)當(dāng)考慮對(duì)應(yīng)的力系平衡狀態(tài)。例如，在暴雨?duì)顟B(tài)下，邊坡原有的張節(jié)理就會(huì)發(fā)生變化，由于底部排水不暢，必然會(huì)因?yàn)榕R時(shí)沖水高度提升而產(chǎn)生靜水壓力，進(jìn)而造成滑動(dòng)力增加。

4 滑坡現(xiàn)象的防治措施

4.1 滑坡治理要點(diǎn)

開展高速公路邊坡滑坡治理工作中需要做好以下5個(gè)方面的要點(diǎn)控制：①要避免地面水流進(jìn)入滑坡體內(nèi)，在出現(xiàn)這種情形時(shí)，必須采用封堵或填塞裂縫的方式，消除洼地的積水現(xiàn)象，或者通過(guò)排水的形式排除積水，以此才能盡量減少地面水對(duì)滑坡體的二次影響。②在地下水較為豐富的滑坡區(qū)域，必須采用截水盲溝或者是泄水隧道的方式，對(duì)地下水進(jìn)行合理控制，避免由此帶來(lái)的影響。③在實(shí)際工作中，需要綜合考慮各方面因素影響，強(qiáng)化對(duì)預(yù)期危害現(xiàn)象的分析，盡量準(zhǔn)確分析整體穩(wěn)定性的極限狀態(tài)。④在做好整體穩(wěn)定性分析的同時(shí)，還要考慮局部特殊地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)的位移現(xiàn)象，避免對(duì)后續(xù)工程設(shè)計(jì)和施工造成影響。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的局部位移現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)采用排水、支撐抗滑等措施，有效降低滑坡松弛現(xiàn)象的影響。⑤在采取支撐、擋土墻或者抗滑措施時(shí)，要能夠進(jìn)行對(duì)應(yīng)的驗(yàn)算，在盡量控制應(yīng)用成本的基礎(chǔ)上，達(dá)到更好的控制效果，避免對(duì)后續(xù)施工造成影響，甚至出現(xiàn)施工安全方面問(wèn)題。

4.2 預(yù)防措施

預(yù)防措施的完善與否，是勘察工作成效能否體現(xiàn)出來(lái)的重要影響因素。做好更全面的預(yù)防措施，能夠使滑坡現(xiàn)象帶來(lái)的負(fù)面影響降到最低。在存在滑坡現(xiàn)象的公路工程項(xiàng)目中，必須提前做好相應(yīng)的勘察工作，明確滑坡現(xiàn)象是否存在及發(fā)生可能性。在斜坡地帶的工程項(xiàng)目中，必須先勘察巖土條件、地面水排泄和地下水情況，做好相應(yīng)的處理方案設(shè)計(jì)，采取挖方或填方處理，避免在公路工程施工中出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。在進(jìn)行挖方處理時(shí)，需要提前做好工程施工設(shè)計(jì)，完善施工順序，做好場(chǎng)地和施工材料準(zhǔn)備。同時(shí)在施工期間，還應(yīng)當(dāng)借助現(xiàn)代勘察技術(shù)，加強(qiáng)危險(xiǎn)邊坡的監(jiān)測(cè)，避免出現(xiàn)施工安全問(wèn)題。在已經(jīng)查明出現(xiàn)大型滑坡或隱患較大的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行避讓處理，或者進(jìn)行深入勘察，制定更加詳細(xì)的防治對(duì)策，在經(jīng)過(guò)技術(shù)論證后，采取下一步的施工措施。

4.3 滑坡的具體處置措施

（1）卸荷減載工程。該工程是對(duì)工程滑坡治理中較為簡(jiǎn)單易行的防治方法，通過(guò)減少滑坡的承重以增強(qiáng)滑體的穩(wěn)定性，從而減少滑體的下滑力。在通常情況下，卸荷減載是防治工程滑坡的首選措施。

（2）排截水工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，大多數(shù)的公路工程滑坡都與其所處的地段的水源因素有關(guān)，水的因素對(duì)滑坡的影響主要表現(xiàn)在對(duì)滑坡產(chǎn)生的沖刷力以及滲透水壓的增加，因此，在公路工程中常用的排截水工程一般有外圍截水溝、排水盲溝、排水廊道等方法。在防治工程滑坡的過(guò)程中，通常采用防、截、排相互綜合的排截水方案，以地下排水為主要方式，在地表通過(guò)截水和防水的方式，減少滑坡體的滲水壓力，增強(qiáng)滑坡體的穩(wěn)定性。排截水工程如圖1所示。

圖1 排截水工程

（3）坡面防護(hù)工程。該工程的主要目的就是防止水對(duì)坡面和坡腳產(chǎn)生的沖刷而在坡體表面種植植被，以此來(lái)減少水對(duì)坡面的沖刷。這也是最簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的防護(hù)措施，比較適用于土質(zhì)比較干，容易被風(fēng)化的坡體。另外，可以采用構(gòu)筑物護(hù)坡，保護(hù)坡體表面不受到地表水的侵害。

（4）支擋工程。支擋工程也是在針對(duì)滑坡的治理中較為常用的方法，主要包括重力抗滑土墻、抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨固。重力抗滑土墻是通過(guò)墻體自身的重力來(lái)阻擋土墻壓力，這也是我國(guó)公路工程滑坡防止中較為常用的一種擋墻形式，這種擋墻能夠有效改變滑體局部的受力情況，阻止滑體的變形和蔓延。通常情況下，重力抗滑土墻采用1:0.25的傾斜度，在重力墻的后面設(shè)置卸荷的平臺(tái)，而墻基通常都設(shè)置成為臺(tái)階形，墻的高度和基礎(chǔ)的深度一般根據(jù)工程的承載力要求以及當(dāng)?shù)氐牡匦魏退臈l件來(lái)確定。支擋工程如圖2所示。

圖2 支擋工程

5 結(jié)語(yǔ)

在高速公路工程建設(shè)類型不斷復(fù)雜化背景下，巖土工程勘察與評(píng)價(jià)管理工作的重要性不斷提升，對(duì)于工程管理人員來(lái)說(shuō)，必須提高對(duì)這方面工作的重視程度，盡量通過(guò)更全面的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工范圍內(nèi)滑坡現(xiàn)象概率的準(zhǔn)確判定，及時(shí)高效地采取對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性處理措施，確保工程建設(shè)能夠持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。