龍穆爾溝DH4-2滑坡防治之啟示

張永康

（中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

青海省省道S 101線西（寧）—久（治）公路是青海省南部的重要省道公路，地處青藏高原山區(qū)，沿線地形起伏大，地貌變化大，地層巖性差，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺和斷裂極發(fā)育，滑坡病害極發(fā)育[1]。龍穆爾溝DH4-2滑坡位于路線里程K339+090～K339+157段，2002年11月，經(jīng)公路勘察后設(shè)計以路塹形式于滑坡的前部通過，削弱了滑坡前部抗力，施工完畢后，2005年8月滑坡中部距路線25 m處出現(xiàn)一條長約20 m的裂縫，滑坡兩側(cè)出現(xiàn)羽狀剪切裂縫，路塹坡腳出現(xiàn)了鼓脹裂縫，滑坡的典型外貌已經(jīng)形成，一旦各種不利因素齊集，即有可能大動致路線中斷甚至產(chǎn)生安全事故，建設(shè)單位隨即組織相關(guān)單位對該滑坡重新勘察設(shè)計，方可成功治理該滑坡。

1 滑坡概況

DH4-2滑坡位于龍穆爾溝東岸，所在山坡自然坡度較平緩，后部為一基巖陡壁，滑坡前部發(fā)育龍穆爾溝東支溝，支溝走向SW35°。滑坡順路線方向?qū)?7 m，垂直路線方向長125 m，最大厚度8.0 m，主滑方向為SW82°，體積約4.2×104m3，為小型堆積層滑坡，如圖1所示。

圖1 滑坡全貌

2 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

2.1 地形地貌

本區(qū)屬中高山區(qū)，構(gòu)造作用以剝蝕切割為主，沖溝發(fā)育，滑坡自然坡度前部25°～30°，后部40°～45°[2]。

2.2 地層巖性

地層主要為：第四系崩坡積、殘坡積黏土，第三系漸新統(tǒng)紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，白堊系下白堊統(tǒng)紅色砂巖、砂礫巖。

（1）第四系堆積層：主要為褐紅色砂黏土，硬塑-半堅硬，成因為崩坡積、殘坡積，主要分布于山坡表層，堆積于緩坡地帶[2]。

（2）第三系漸新統(tǒng)紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾中厚層砂巖：巖石固結(jié)度低，成巖性差。龍穆爾溝東岸巖層產(chǎn)狀為：NW40°～65°/NE6°～12°。

（3）白堊系下白堊統(tǒng)紅色砂巖、砂礫巖：主要分布于拉家寺斷裂F2以北，巖石堅硬，強度較高，支持高陡的邊坡。受斷裂影響，節(jié)理、裂隙發(fā)育。

2.3 滑坡變形原因分析

2.3.1 特殊的巖土性質(zhì)

DH4-2滑坡為堆積層滑坡，崩坡積、殘坡積成因地砂黏土堆積層下伏第三系泥巖，地表水下滲至泥巖（相對隔水）頂面后聚集，使泥巖頂面地層軟化，誘發(fā)滑坡滑動[3-4]。

2.3.2 強烈的構(gòu)造是內(nèi)部條件

DH4-2滑坡路段位于拉家寺斷裂F2、南北向斷裂F6、北北西向斷裂F7交匯（圖2）地帶，構(gòu)造強烈，巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，有利于地表水的下滲，對軟化滑動面、促使滑坡提供了有利條件[3]。

圖2 滑城區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖

2.3.3 特殊的高原氣候

滑坡區(qū)地處青藏高原東南部夏涼冬寒半干區(qū)，秋冬季多降水。因巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，地表水下滲后，冬季泥巖及其上堆積層發(fā)生凍脹，翌年夏初消融，使堆積層與泥巖接觸帶產(chǎn)生泥化，物理力學(xué)指標(biāo)降低，促使表層堆積層向下蠕動，至冬季再凍結(jié)，周而復(fù)始，致使滑體不斷蠕動下滑。

2.3.4 滑坡前部削方和暴雨加持

公路以路塹形式在滑坡前部通過，削弱了坡體下部的抗力，嚴(yán)重影響了DH4-2滑坡的穩(wěn)定性。另外，2005年8月當(dāng)?shù)乇┯辏乇硭聺B致使滑體含水量在短時間內(nèi)迅速提高，滑體重量和下滑力增大，坡體孔隙水壓力增大，有效應(yīng)力降低，滑帶土物理力學(xué)指標(biāo)降低，抗滑力減少，在暴雨中滑坡后緣張裂縫中充水，形成的靜水壓力使下滑力增大，浮托力使滑體對滑床的正應(yīng)力減小，從而使摩阻力降低，最終誘發(fā)滑坡變形[5]。

3 滑坡防治設(shè)計

該滑坡規(guī)模小，變形特征明顯。根據(jù)各滑坡當(dāng)前的變形狀態(tài)及當(dāng)?shù)貙嶋H情況，擬采用支擋工程結(jié)合截排水措施的方案處理。

3.1 支擋工程

支擋工程位置滑坡推力采用傳遞系數(shù)法進行計算，該方法為規(guī)范推薦[6]，應(yīng)用廣泛且經(jīng)實踐證明行之有效，其計算圖示如圖3所示。

圖3 剩余下滑力計算圖示

計算公式如下：

式中ψi=cos（αi-1-αi）-sin（αi-1-αi）tanφi

Ti、Ti-1——第i和第i-1滑塊剩余下滑力（kN/m）；

FS——安全系數(shù)；

Wi——第i滑塊的自重力（kN/m）；

αi、αi-1——滑面傾角（°）；

ψi——傳遞系數(shù)；

φi——滑面內(nèi)摩擦角（°）；

ci——滑面巖土黏聚力（kN/m）；

li——第i滑塊滑面長度（m）。

經(jīng)三種工況下分別計算分析，并與主動土壓力對比，取最大值作為控制推力，根據(jù)計算結(jié)果，于滑坡前部設(shè)抗滑樁以平衡滑坡推力（圖4）。

圖4 治理工程平面圖

3.2 截排水工程

針對滑坡地表水、地下水均較豐富的特點，于滑坡體后部泉水出露處以下設(shè)置一道截排水溝，將自然溝內(nèi)的水排至龍穆爾溝東支溝內(nèi)，樁間設(shè)仰斜排水孔疏排地下水。

4 配合施工與調(diào)整設(shè)計

滑城防治工程于2006年11月正式交付施工。在配合施工過程中，秉持“信息化施工、動態(tài)設(shè)計”的思想，對各項工程措施開挖揭露地層逐一核對，以調(diào)整設(shè)計使其更加符合實際[7]。第一批抗滑樁井開挖即發(fā)現(xiàn)，樁位處滑帶軟弱層埋深比勘察時增大1.5～2.6 m。經(jīng)取樣分析知其原因有二：①勘察期間僅布設(shè)2條地質(zhì)剖面，鉆孔揭露地層廣度和精度有限；②第三系紅層泥巖水理性較強，軟化系數(shù)在0.03～0.06。飽水狀態(tài)相對于干燥狀態(tài)強度衰減達95%以上，即使相對于天然狀態(tài)，其強度衰減也在85%以上。紅層泥巖是一套相對不透水和弱透水地層[8]，抗水性差，持水性強，DH4-2滑坡體含水量較高，在各種不利因素影響下，地層逐漸軟化并向下發(fā)展。此時原設(shè)計抗滑樁錨固段難以提供足夠的反力，需及時調(diào)整設(shè)計。結(jié)合當(dāng)時的施工條件，經(jīng)充分計算分析，同時節(jié)約鋼材和水泥等材料，將原設(shè)計的普通抗滑樁變更為錨索抗滑樁。其余工程現(xiàn)場條件與原設(shè)計基本吻合。

5 治理滑坡得到的啟示

滑坡防治工程于2009年10月實施完畢并交付驗收，至今已逾13年，據(jù)跟蹤調(diào)查，滑坡未見進一步變形，路線運營正常，治理效果顯著，如圖5所示，總結(jié)其成功經(jīng)驗，可得到以下啟示：

圖5 治理工程斷面圖

（1）本區(qū)域的第三系紅層泥巖水理性強，軟化系數(shù)低，沿此套巖層頂面滑動的滑坡，滑帶土往往向下發(fā)展，滑坡防治設(shè)計工作者應(yīng)有一定的前瞻性，預(yù)料到這種情況，抗滑樁錨固段應(yīng)適當(dāng)考慮延長。

（2）防治滑坡時，施工揭露滑面埋深與勘察時相比往往有變化，主要原因是勘察鉆探揭露地層的廣度和精度有限，也有可能是特殊的地層在開挖擾動、地下水作用、自然環(huán)境改變等條件下發(fā)生變化，致使原設(shè)計防護工程不能滿足實際需求而不得不調(diào)整設(shè)計方案，本案例再一次證明配合施工的重要性，以及防治滑坡“信息化施工、動態(tài)設(shè)計”思想的正確性。