山區(qū)深厚土質(zhì)滑坡破壞機(jī)理及治理方案分析

■陳續(xù)鴻

（福建省三明莆炎高速公路有限責(zé)任公司，三明 365001）

福建省山多林茂，雨水充沛，隨著福建經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展， 新建投入運(yùn)營(yíng)的高速公路越來越多，同時(shí)也出現(xiàn)越來越多的高邊坡滑坡問題。 特別是在強(qiáng)降雨和地震等不利因素的誘發(fā)下，深厚土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性將會(huì)顯著降低，輕則坡面局部溜塌，重則可導(dǎo)致邊坡整體沿著滑動(dòng)面滑動(dòng)。 本文以福建省莆炎高速公路某一邊坡治理項(xiàng)目為依托，通過成因分析和軟件計(jì)算，選擇合適的滑坡處理方案，為后續(xù)邊坡治理提供參考。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

該滑坡位于莆炎高速公路某一匝道邊坡上，段落長(zhǎng)度140 m。原設(shè)計(jì)坡面為普通防護(hù)設(shè)計(jì)，坡面植草綠化，坡率為第一階1∶1.0，第二階1∶1.25，第三階1∶1.25，第四階1∶1.5，邊坡最大高度26.6 m。 該路段為構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)地貌，地形相對(duì)平緩，地表植被較發(fā)育，在邊坡施工前未有滑坡發(fā)生，自然邊坡穩(wěn)定。 施工期間受連續(xù)強(qiáng)降雨的影響，該路段出現(xiàn)坡頂開裂，坡面鼓脹，坡面裂縫發(fā)育，局部坡體解體的情況。 現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)坡頂后緣裂縫寬度達(dá)50～80 cm，下錯(cuò)高度約2～3 m，坡頂及坡面兩側(cè)裂縫已經(jīng)貫通，呈圈椅狀。 滑坡體長(zhǎng)約100 m，寬約40 m，邊坡坡頂出現(xiàn)開裂變形，坡頂截水溝開裂，裂縫寬5～10 cm，裂縫向截水溝外側(cè)延伸，裂縫已經(jīng)導(dǎo)致坡頂一座墳?zāi)雇鈧?cè)邊緣開裂下沉。 受持續(xù)強(qiáng)降雨影響，坡面出現(xiàn)二次開裂溜塌，變形向坡頂延伸，導(dǎo)致坡面溜塌范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，新的溜塌坡面上部出現(xiàn)新的張拉裂縫， 變形寬度由約40 m 發(fā)展到約80 m。 現(xiàn)場(chǎng)多次踏勘發(fā)現(xiàn)，該段邊坡受地質(zhì)構(gòu)造影響，風(fēng)化強(qiáng)烈，可見矽卡巖化、泥化、高嶺土化、角礫巖化現(xiàn)象，地質(zhì)較差，坡面為厚層的石英砂巖風(fēng)化層，坡體中部覆蓋厚層殘積土。 邊坡土質(zhì)較差，含水量較高，飽水后抗剪強(qiáng)度大幅降低，不利于邊坡穩(wěn)定。 滑坡具體情況如圖1～2 所示。

圖1 滑坡全景

圖2 滑坡裂縫

2 工程地質(zhì)條件

為了進(jìn)一步查明坡體的地質(zhì)情況，合理、有效地對(duì)滑坡進(jìn)行治理，首先對(duì)該邊坡進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)勘察，為滑坡治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 滑坡位置地質(zhì)橫斷面如圖3 所示。

圖3 地質(zhì)橫斷面

2.1 地形地貌

邊坡位于山坡坡麓上，場(chǎng)區(qū)為構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)的西側(cè)堆積山麓區(qū)，地形相對(duì)平緩，地表植物發(fā)育。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、 鉆探資料分析，本路段邊坡正好處于F22 斷層上盤，巖石風(fēng)化厚度大，與F24 斜切本路段。 F22 構(gòu)造產(chǎn)狀為255°∠45°，F(xiàn)24 構(gòu)造產(chǎn)狀為115°∠50°～70°，構(gòu)造帶內(nèi)巖體破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，可見構(gòu)造透鏡體發(fā)育和矽卡巖化、泥化、高嶺土化等蝕變現(xiàn)象。

2.3 地震及地震效應(yīng)

根據(jù)GB18306-2015 《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，本互通區(qū)場(chǎng)地地震基本烈度為6 度；基本地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g， 中硬場(chǎng)地土的地震動(dòng)反應(yīng)譜的特征周期為0.35 s。 擬建場(chǎng)區(qū)尚未有破壞性地震記錄，屬相對(duì)穩(wěn)定地塊。

2.4 地質(zhì)及地質(zhì)層組劃分

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探成果，場(chǎng)區(qū)主要地層為第四系更新統(tǒng)殘坡積層下伏石炭系林地組石英砂巖及其風(fēng)化層：坡積粉質(zhì)粘土、殘積粘性土、殘積礫質(zhì)粘性土、全風(fēng)化石英砂巖、全風(fēng)化矽卡巖化石英砂巖、全風(fēng)化高嶺土化石英砂巖、全風(fēng)化石英砂巖（夾碎塊）、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖、中風(fēng)化石英砂巖。

2.5 水文地質(zhì)條件

滑坡體位于山麓上，其范圍內(nèi)未見有地表水流發(fā)育，場(chǎng)區(qū)地下水主要是孔隙水和裂隙水，其含水性不均勻，富水性總體較差，水位埋深較淺。 水位受降雨影響大，山坡為逕流區(qū)。 含水層透水性受巖性和風(fēng)化程度影響較大， 全風(fēng)化巖層透水性相對(duì)較差， 砂土—碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層透水性相對(duì)較好，是主含水段。

3 滑坡成因分析

深厚土質(zhì)高邊坡滑坡的產(chǎn)生一般是內(nèi)因和外因相互影響導(dǎo)致。 這里所述的內(nèi)因?yàn)榇嬖诨瑒?dòng)體或滑動(dòng)面，即邊坡地形存在斜面和滑動(dòng)的空間；而外因指的是降雨、地震或者人類活動(dòng)影響[1]。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并結(jié)合理論計(jì)算，邊坡滑坡成因如下。

3.1 地質(zhì)原因

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及鉆探成果，該邊坡地質(zhì)條件較差：（1）上部為坡積粉質(zhì)粘土、殘積粘性土和殘積礫質(zhì)粘性土，下部為石炭系林地組（C1l）石英砂巖夾粉砂巖的全、強(qiáng)風(fēng)化層。 邊坡上部坡、殘積土層厚度較大（局部厚度達(dá)22 m），含水量高，抗剪強(qiáng)度整體偏低。 （2）本路段受構(gòu)造作用的影響，巖石可見有不均勻風(fēng)化體發(fā)育和矽卡巖化、泥化、高嶺土化等現(xiàn)象。 巖石破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖土體泡水易軟化，極易形成軟弱層，不利于邊坡穩(wěn)定。 綜上所述，該邊坡地質(zhì)條件差是造成滑坡的因素之一。

3.2 降雨的影響

本滑坡路段位于多雨山區(qū)， 年降水量高達(dá)1800 mm，邊坡開挖過程中降雨頻繁，雨水滲入邊坡坡體，導(dǎo)致坡體水位上升，從而使土體富水軟化，自重增加，抗剪強(qiáng)度降低，最終引發(fā)邊坡變形失穩(wěn)。 故雨水的侵入是滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素。

3.3 地形地貌的影響

邊坡位于斜坡地段， 一旦坡體前緣變形失穩(wěn)，就會(huì)向后牽引引發(fā)滑坡。 邊坡開挖時(shí)邊坡變高，前緣形成臨空面，為上部坡殘積土滑塌創(chuàng)造了條件。

4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析

在滑坡地質(zhì)情況、形態(tài)和形成原因分析的基礎(chǔ)上，選取典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析。 根據(jù)邊坡平臺(tái)位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映的坡體深層滑動(dòng)面的變形可知，現(xiàn)階段變形量值較小，主要表現(xiàn)為蠕變發(fā)展階段， 故滑坡體反算的穩(wěn)定系數(shù)取值在1.0≤Fs＜1.05[2]，通過Geo-slope 軟件對(duì)滑坡體進(jìn)行反算，滑坡體指標(biāo)c 值為16°，φ 值為18°，F(xiàn)s=1.033。 邊坡反算模型如圖4 所示。

圖4 邊坡反算模型

根據(jù)反算的滑坡體指標(biāo)，選取典型斷面進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，加固后的安全系數(shù)滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]要求，正常工況安全系數(shù)為1.253，邊坡加固后計(jì)算模型如圖5 所示；非正常工況Ⅰ（邊坡處于暴雨或連續(xù)降雨）安全系數(shù)為1.174，邊坡加固后計(jì)算模型如圖6 所示。

圖5 正常工況邊坡加固后計(jì)算模型

圖6 非正常工況Ⅰ邊坡加固后計(jì)算模型

5 滑坡治理措施

整治已發(fā)生的滑坡的主要任務(wù)在于減小推動(dòng)滑坡發(fā)生的力和加大阻止滑坡發(fā)生的力，從而提高滑坡的穩(wěn)定性[4]。 基于前文所述滑坡情況，根據(jù)滑坡特點(diǎn)提出滑坡處理方案如下。

5.1 刷坡卸載

對(duì)變形坡體通過減緩坡率的刷方卸載，優(yōu)化滑坡體受力環(huán)境，后緣沿滑裂面卸載，結(jié)合寬平臺(tái)盡量將已經(jīng)松散的部分滑坡體卸除，減少坡面加固工程量。 卸載后坡體最高為五階。

5.2 支擋工程

第一階坡面設(shè)置C20 片石砼A 型擋墻；第二階坡面設(shè)置護(hù)面墻；第三階坡面設(shè)置抗滑樁；第四階坡面設(shè)置護(hù)面墻防護(hù)。

5.3 加固工程

在第二階平臺(tái)設(shè)置11 根錨索抗滑樁， 抗滑樁下部為圓樁，抗滑樁上部8 m 為方樁，樁徑2.2 m，間距4 m，樁間上部為8 m 設(shè)置擋土板。 設(shè)計(jì)考慮抗滑樁進(jìn)入碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖不小于6 m；樁頂設(shè)3 孔錨索，錨索孔徑φ150 mm，6 束鋼絞線，單孔設(shè)計(jì)拉力為500 kN。 由于第五階坡面土質(zhì)較差，為確保坡面安全穩(wěn)定，坡面開挖后立即錨噴，采用預(yù)應(yīng)力錨索框架加強(qiáng)防護(hù)， 錨索孔徑φ130 mm，4束鋼絞線，單孔設(shè)計(jì)拉力300 kN。

5.4 綠化工程

工程采用拱型骨架植草灌、客土噴播植草灌的綠化防護(hù)。

5.5 截排水工程

邊坡排水效果對(duì)坡體穩(wěn)定性有著關(guān)鍵性的影響，地表水的下滲既會(huì)增加土體的容重，也會(huì)降低土體的抗剪強(qiáng)度，因此，為了改善坡體的排水效果，設(shè)置截排水2 種措施：（1）坡體刷方后，在坡頂設(shè)置截水溝，坡面設(shè)置急流槽；（2）坡體下方布置水平排水孔，長(zhǎng)15 m；排水孔施工時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整鉆孔間距和長(zhǎng)度。 滑坡處理方案如圖7 所示。

圖7 邊坡處治方案

6 施工過程風(fēng)險(xiǎn)防控措施及應(yīng)急預(yù)案

施工風(fēng)險(xiǎn)防控措施：施工過程中應(yīng)加強(qiáng)坡體變形監(jiān)測(cè)（地表位移觀測(cè)、深孔位移監(jiān)測(cè)）并及時(shí)反饋，加強(qiáng)后緣裂縫排查及封閉，嚴(yán)格遵循“開挖一階、防護(hù)一階”的原則，如遇坡面地質(zhì)差異較大或錨索鉆孔過程中錨固地層深度變化較大應(yīng)及時(shí)反饋，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

應(yīng)急預(yù)案： 施工過程中如遇坡體變形加大，應(yīng)加大坡腳反壓， 同時(shí)立即停止施工并組織人員疏散，確保安全。

7 施工注意事項(xiàng)

施工注意事項(xiàng)如下：（1）因錨索施工屬于高空作業(yè)，要求采取必要的防墜落安全措施，如搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)和設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)等。 （2）因錨索孔成孔過程中會(huì)吹出大量的泥、砂和地下水，會(huì)影響坡腳施工車輛和人員的安全，要求采用密目網(wǎng)和彩條布等材料，設(shè)置臨時(shí)防護(hù)網(wǎng)，可結(jié)合防墜落安全措施一起實(shí)施。 （3）因坡體變形較大，須保證坡腳反壓至第一階平臺(tái)處且坡體變形收斂并趨于穩(wěn)定后，方可進(jìn)行抗滑樁施作。 （4）加強(qiáng)坡體變形監(jiān)控并及時(shí)反饋。（5）由于其地質(zhì)條件復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開挖揭示地層信息及坡體結(jié)構(gòu)條件進(jìn)行必要的調(diào)整與完善，即進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠的目的。

8 結(jié)語

目前該滑坡已經(jīng)完成了處理工作，滑坡處治后效果良好。 本文通過對(duì)深厚土層滑坡實(shí)例分析和總結(jié)，提出一種行之有效的處治措施，為后續(xù)類似項(xiàng)目提供參考。 加固后全景照如圖8 所示。

圖8 滑坡加固后全景