某山區公路巨型深層滑坡穩定性及處治方案研究

張 勐，馮 靖

（1.四川省公路工程咨詢監理事務所有限責任公司，四川 成都 610041；2.四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610041）

0 引言

我國是一個滑坡災害頻發的國家，尤其是在西南部的高山峽谷地區，其地形起伏大，地質環境復雜，常發育大型、巨型滑坡，而且形成機制復雜、誘發因素多、破壞力強，是我國重點關注和研究的地質災害之一。山區省道干線公路是綜合立體交通網的重要組成部分，既與國道共同構成公路干線網，又與農村公路共同構成公路基礎網，主要確保市州間、縣際間、縣鄉間的出行，以及經濟產業、交通樞紐等節點的集散，提供公益性、普適型的運輸服務。位于高山峽谷地區的省道公路干線，往往是區域間的重要通道甚至是唯一通道，因此山區國省干線公路的保通保暢尤為重要。

本文以四川省甘孜藏族自治州丹巴縣省道S217線一處巨型深層滑坡為例，通過詳細的地質勘查，在對該滑坡的變形特征、破壞機制、穩定性分析及發展趨勢預測的基礎上，對多個永久處治方案和應急保通處治方案，從技術可行性、經濟合理性及資金籌措等多方面進行了充分論證，提出了以隧道繞避方案作為永久處治方案。但由于工程造價較高，針對本項目滑坡的具體特點，采取了針對性較強的保通處治措施，可基本控制滑坡體的變形，確保省道S217的暢通，本案例可為今后類似滑坡治理提供參考。

1 工程概況

該巨型深層滑坡位于四川省甘孜藏族自治州丹巴縣梭坡鄉宋達村大渡河右岸，距離丹巴縣城4.5 km。滑坡長約360 m，寬 200～350 m，面積約 0.084 km2，平均厚度約35 m，方量約250萬m3，為牽引式巨型深層滑坡，地貌上呈明顯的“圈椅狀”地形。S217 線位于滑坡中部，為路基寬度7.5 m的三級公路。

滑坡影響路段全長約350 m，前緣常年受大渡河沖刷，導致S217線路基多年沉降，地方養護部門每年都會對路基路面進行修復。2020年汛期，大渡河爆發50～60年一遇的洪水，導致公路路基沉降，路面開裂，交通安全設施損毀，嚴重影響當地交通出行。滑坡體后緣產生明顯錯臺、開裂，最大錯臺高度為8～12 m。

2 基本地質條件

項目區地處青藏高原東部向四川盆地的過渡地帶，大雪山山脈和沙魯里山脈之間，區域地形地貌為構造剝蝕高原中低山地貌及寬闊的河谷水系沖洪積地貌。滑坡區位于大渡河右岸斜坡下部，斜坡上部延伸達5.5 km，斜坡處于兩山脊中間，整體地貌呈“圈椅狀”，區內最高點為斜坡后部，海拔約2 600 m，最低點為大渡河溝中心處，海拔約1 800 m，相對高差約800 m，自然邊坡呈陡—緩—陡之勢，上部坡度約45°，中部約20°，下部為45°～50°。斜坡植被不甚發育，植被類型以灌木、雜草為主。場地出露地層為新生界第四系全新統沖洪積層崩坡積層、滑坡堆積層、上更新統沖洪積層，下伏基巖為古生界志留系茂縣群第四組。滑坡區附近無區域性斷裂通過，地質構造對滑坡的影響小。場區基巖構造裂隙發育，巖體較破碎。第四系松散層孔隙水主要賦存于沖洪積層、崩坡積層及滑坡堆積層中，其富水性和透水性差異較大。

項目區屬青藏高原型季風氣候，呈垂直帶分布。山頂與河谷的氣溫相差24 ℃以上。年平均氣溫為14.2 ℃，1月平均溫度為4.4 ℃，8月最熱，月平均溫度為22.4 ℃。年降水量為600 mm，日照充足，冬無嚴寒，夏無酷暑。

3 滑坡變形特征

根據實地走訪調查得知，該滑坡為一老滑坡，早在20世紀 70 年代，該滑坡就開始出現變形，導致公路在滑坡段內整體下錯2～5 m。滑坡坡腳常年受大渡河沖刷、降雨、地震等因素影響，導致公路路基常年沉降，地方養護部門每年都會對路基路面進行修復。據查，滑坡變形期主要在歷年雨季。2020年汛期大渡河爆發了50～60年一遇的洪水，使得該滑坡強變形區前緣沖刷極其嚴重，坡腳形成長380～420 m、高20～30 m的臨空面，導致公路再次沉降1～1.5 m，路面開裂，交通安全設施損毀，公路受損長0.35 km，嚴重影響 S217線的安全運營。

經現場勘察發現，滑坡平面形態呈明顯的“圈椅狀”，縱長約360 m，后緣寬230 m，前緣寬414 m。滑坡中下部滑體厚27～41.5 m，中上部滑體厚28.3～43.5 m。總面積約0.084 km2，滑體平均厚 35 m，體積為251.7×104m3。主滑方向為67°，坡形較順直。該滑坡屬巨型深層滑坡。

根據滑坡的變形跡象的不同，將滑坡分為2個區，即強變形區和弱變形區，兩區基本以公路為界，公路以下為強變形區，公路以上為弱變形區（如圖1所示）。

圖1 滑坡變形區劃分

滑坡強變形區后部的裂縫主要分布在公路路面及靠左側前緣，裂縫走向在327°～338°，延長10～60 m，寬20～50 cm，可見深度為30～80 cm，一些地方還出現下錯，下錯高度為1～1.5 m。滑坡前緣為臨空陡坎，陡坎延長在200～300 cm，陡坎高20～30 m，坡度為50°～70°，靠左側中部和右側均出現大面積滑塌現象，導致公路沉降，出現張拉裂縫；同時，將公路外側的觀景臺拉裂破壞，將觀景臺處的衛生間及管理房屋拉裂至倒塌。

滑坡弱變形區的變形主要分布在滑坡后部、左側及中部。表現為后緣形成一圈椅狀的下錯臨空陡壁，延長約350 m，下錯形成的陡壁高30～60 m；坡表左側縱向裂縫主要發育于滑坡左側臨空陡坎處，走向以北東向為主，約44°方向，左側已貫通，長度約320 m。右側縱向裂縫多沿著一山脊根部發育，呈羽狀排列，裂縫斷斷續續向滑坡中部延伸，延長22～40 m。橫向裂縫及錯臺主要發育于滑坡中后部，多數已聯通，呈弧形，裂縫延長40～50 m，走向約327°，常見多條并列產出，主要錯動方向為北西向，多形成錯臺。

4 變形破壞機制

根據對滑坡區地質調繪及鉆探揭露，斜坡地表廣布第四系滑坡堆積層，厚度大，從地表變形跡象分析，滑坡變形主要為前緣坡腳受大渡河河水沖刷影響形成長大臨空陡坎，已發生多處滑塌，后緣發育有拉張裂縫、下錯陡壁，在降雨、地表水沖刷、人為加載等外營力及其自重作用下發生滑坡，其變形破壞機制為 “河流沖刷滑塌形成臨空面→前緣牽引式滑坡”。

5 穩定性分析及推力計算

5.1 定性分析

滑坡體上無截排水系統，易受地表水作用的影響，坡面巖土體結構松散，在陡臨空面的牽引及坡面物質自重作用下，影響邊坡穩定，邊坡以逐級牽引滑塌為主要破壞形式，地表水作用等因素往往導致邊坡局部失穩或產生滑移。目前，滑坡處于基本穩定或欠穩定狀態，斜坡前緣及坡面淺表松散層極易引起坍滑。在臨空面的牽引作用和大渡河水沖刷、人為加載等外應力作用下引發上部土體進一步開裂變形，若后續發生強降雨或持續降雨等不利情況，坡體可能發生較大規模的滑移失穩。因為公路是從滑坡中部通過，滑坡失穩對省道公路的運營安全構成極大的威脅，易造成交通斷道。

5.2 定量分析

根據取樣土工試驗結果及反演計算結果綜合確定滑帶土力學參數（見表1）。

表1 滑帶土力學參數

根據綜合選取的滑帶土力學參數，各主滑斷面整體穩定性及推力計算結果見表2。

表2 各主滑面整體穩定性及推力計算表

經過對滑坡各剖面的穩定性及推力計算可知，各主滑面在天然工況下均處于基本穩定狀態，在暴雨工況下處于欠穩定狀態，計算結果與實際基本相符；而不利工況下計算得到的滑坡推力則非常大。

6 滑坡發展趨勢與危害性預測

根據調查訪問得知，早在20世紀70年代該滑坡就出現了變形，根據裂縫及錯落坎的調查情況，目前滑坡處于蠕滑變形階段，裂縫數量及變形量正在逐漸增加，存在以下發展趨勢。

（1）由于現狀滑坡前緣臨空條件較好，若在降雨、地震等不利因素激發或坡體長時間蠕滑變形后，滑坡強變形區由于受大渡河沖刷影響，轉為加速變形的風險將增大，滑坡強變形區可能發生失穩破壞，其破壞后滑坡中部及兩側臨空，屆時滑坡弱變形區在前緣大面積臨空下，將加速變形，最后導致弱變形區失穩滑動，破壞范圍擴大。

（2）滑坡強、弱變形區之間裂縫寬度大，變形裂縫將出現在整個滑體上，隨著變形增加裂縫將繼續擴大，并出現貫通，導致雨水和融雪入滲，持續降低土體力學性質，進一步降低坡體穩定性，最終逐漸滑移。

通過以上分析可知，隨著滑坡前緣大渡河河水持續沖刷，以及坡體裂縫的進一步發展，滑坡失穩破壞風險大，破壞后部分滑體將滑入大渡河，形成堰塞湖，易造成公路斷道。

7 處治方案論證

處治方案的論證主要從永久處治方案和保通處治方案著手，其中永久處治方案主要從原位處治、隧道繞避和對岸繞避3個方面進行論證。

原位處治方案：由于滑坡規模巨大，不利工況下計算得出的滑坡推力非常大，所以原位處治方案需采取多級錨索抗滑樁及配套措施進行綜合治理，方案中抗滑樁樁長達60 m，需人工挖孔，滑體碎塊石層厚度較大，挖孔施工安全性得不到保證，施工難度大，風險大。

隧道繞避方案：若僅繞避滑坡體，則需修建長約1.2 km的隧道，但隧道洞口仍處于巨型堆積體范圍，受偏壓影響，尚需采用抗滑樁進行預加固。若繞避巨型堆積體，則需修建長約2.2 km的隧道，地質條件較好，但造價高，工期長。

對岸繞避方案：通過橋梁跨越大渡河于河流對岸繞行，但對岸岸坡同樣分布較厚堆積體，修建公路易造成工程滑坡且倘若本側滑坡發生整體滑移，同樣將造成對岸公路受損。

綜合以上3個方面的永久處治方案，其工程造價均較高，除隧道方案外，其余方案還存在不可預見的風險，因此綜合判定以隧道繞避方案作為永久處治的推薦方案。

受地方財政能力有限的影響，在短期內無法籌措資金實施隧道方案，而根據《四川省普通省道網布局規劃（2022—2035年）》，項目區所在的省道S217線為丹巴縣至康定市的主要通道，交通承載力大，為確保省道公路的暢通，通過對滑坡體變形特征的詳細分析，以少量的資金采用一些必要的處治措施進行保通處治是切合實際的。

8 保通處治方案研究

通過對該滑坡地質資料及變形特征的詳細研究，發現其主要有以下2個方面的特征：一是滑坡雖然整體規模巨大，也存在多級滑面，但其為牽引式滑坡，主要誘因為前緣坡腳受大渡河河水沖刷影響形成長大臨空陡坎，導致強變形區的蠕滑變形，進而牽引后部滑體。二是滑坡體坡面已出現大量張拉裂縫，地表水的入滲，持續降低滑坡土體的力學性質，進而降低了滑坡的穩定性，導致逐漸滑移。經調查發現，在滑坡前緣坡腳存在出水點。

鑒于該滑坡體以上2個方面的特征，擬定了“仰斜式排水孔+坡腳浸水擋墻+片漂石護岸+截水溝+監測預警”的綜合處治方案（如圖2所示）。

圖2 處治方案斷面圖

其中，“坡腳浸水擋墻+片漂石護岸”措施主要針對大渡河沖刷滑坡前緣坡腳土體而形成的長達臨空陡坎導致的強變形區蠕滑變形、路面開裂；而“仰斜式排水孔+截水溝”措施主要針對地表水及入滲的地下水而設置，通過降低滑坡體土體的含水率，提高滑坡的整體穩定性。

此外，根據《公路滑坡防治設計規范》的規定，對于巨型滑坡，其防治安全等級為Ⅰ級，應建立地表位移和深部位移監測相結合的綜合監測網。因此，本滑坡在保通處治方案的基礎上，擬訂了以下監測方案：采用儀器監測和人工巡視檢查相結合的方法。儀器監測采用的儀器有雨量計、GNSS、電位式測縫計、振弦式測縫計、牛頓力監測系統（NPR錨索）、深部位移監測等，采用實時自動化監測方式。人工巡視檢查的內容包括坡體局部垮塌及沉陷情況、宏觀裂縫延伸及新增跡象、邊坡地表水及滲出水狀況、裂縫延伸情況、監測儀器設備工作狀態等。共布置深部位移監測點2處，牛頓力監測點（NPR錨索，含地表位移監測）2處，地表位移監測4處，裂縫位移監測點7處，雨量監測點1處，監測服務周期為2年。

9 結語

（1）我國滑坡災害頻發，尤其是在西南高山峽谷地區，巨型深層滑坡眾多，通過對本滑坡的研究發現，滑坡變形是內外部多種因素綜合作用的結果，滑坡體也存在不同深度的多級滑面，變形機制復雜，處治難度和工程造價極高。

（2）通過研究發現，本案例滑坡河流沖刷坡腳對整體穩定性起著至關重要的作用，其變形破壞機制為“河流沖刷滑塌形成臨空面→前緣牽引式滑坡”。

（3）通過選取典型斷面，利用不平衡推力法對各個斷面進行穩定性及下滑推力計算，其穩定性計算結果與現狀基本符合，而不利工況下計算得到的滑坡推力則非常大，大幅提升了原位處治方案的難度。

（4）通過對原位處治、隧道繞避、對岸繞避3種永久處治方案的研究，其工程造價均較高，原位處治的難度也很高，為確保省道公路的暢通，最終采用“保通處治+監測預警”的方案。

（5）此治理方案對類似工程具有一定的參考價值，即災害體規模巨大，采取原位處治或繞避方案在經濟及技術上均受限時，可以在充分分析變形特征的基礎上，有針對性地以少量的資金采取一些必要的處治措施進行保通處治。

（6）由于最終處治方案僅為保通處治，短期內可確保省道公路的暢通，但仍建議在資金條件具備的情況下實施隧道繞避方案，徹底解決省道公路的隱患。