深挖路塹邊坡病害治理對策

作者簡介：唐明亮（1982—），高級工程師，主要從事公路勘察設計工作。

摘要：文章以云南某高速公路深挖路塹邊坡因開挖擾動和連續高強度降雨入滲引起滑坡為例，通過臨時加固坡頂電塔、滑坡原因分析和多方案比選論證，選取典型斷面進行穩定性計算分析與治理設計，采用清方卸荷、坡體錨固、抗滑樁加固及封閉排水等措施進行綜合治理，可為同類公路邊坡滑塌病害處治設計和施工提供依據和指導。

關鍵詞：高速公路；深挖路塹；滑坡；方案比選

中圖分類號：U416.1+4A190632

0 引言

滑坡是指斜坡上的巖土體在重力作用下，受水、地震、工程改造等因素影響，沿著一定的軟弱面（帶）整體向下、向前滑移的地質現象^［1］。滑坡是一種復雜的大型地質病害，給公路建設和運營帶來了巨大的成本和安全隱患，是公路工程病害防治的重點和難點。本文以云南某高速公路深挖路塹邊坡滑塌為背景，通過分析臨時加固坡頂電塔、滑坡病害機理，對主要影響因素和方案進行比選論證，擇優選擇治理對策并成功實施，為公路同類邊坡滑塌病害處治設計和施工提供依據和指導。

1 病害概況

由于連續高強度降雨的影響，云南某高速公路K26+800～K26+920段右側邊坡處出現圈椅狀張拉裂縫，最大裂縫長度約為133 m，最大裂縫寬度為30 cm，后緣裂縫呈圈椅狀，未見明顯剪出口，已施工的格構梁、錨索（未張拉）呈坐船式滑移，多處格構梁剪斷、錨索整體失效，已喪失恢復可能性；開挖坡面和自然斜坡出現大量側移、沉降、張拉裂隙，直接威脅坡頂后方約60 m處的220 kV輸電塔，對路基施工、邊坡及電塔安全造成較大威脅。

該邊坡最大挖方高度約為51 m，原設計第1～3級為3 m×3 m預應力錨索+格構梁，第四級為12 m長錨桿。邊坡坡頂有220 kV輸電塔，電塔基礎與邊坡距離由原來的55 m減小至10 m，電塔未發生傾斜，電塔基礎周邊地表未發現破壞痕跡。

根據現場調查，K26+870～K26+920坡頂段滑坡主滑方向約為95°，剪出口高程約為808.32 m，后緣剪入口高程約為857.0 m，高差約為49 m，呈上窄下寬的舌形，兩側呈雁形拉裂。滑坡后緣僅發育一條裂縫，呈張拉破壞，長度約為23 m，整體可見清晰圈椅狀后緣壁，錯臺高度約為30 cm，滑坡后緣與后緣平臺相對滑移約10～15 cm，局部可見羽狀裂隙。滑坡兩側邊界清晰可見，兩側邊界錯臺，分別通過K26+870段和K26+920段，已施工預應力錨索格構梁剪斷、錯幅、拉裂，滑坡區域內防護結構已喪失恢復可能性。剪出口位于第2級邊坡中上部，在后緣滑坡推動下前緣發生鼓脹、錯臺，未見地下水痕跡。該滑坡周界較為清晰，主力軸長約66 m、垂直主力軸寬約50 m，面積約為3 840 m²，滑體平均厚度約為12.0 m，滑面深度為10～20 m，滑體方量約為46 080 m³，屬中型中層巖土牽引式滑坡。

2 病害機理分析

根據現場調查，結合場地工程地質條件，經分析研究后，對K26+860～K27+100段右側邊坡滑塌失穩原因主要歸納為以下三點。

2.1 施工開挖擾動

施工快速開挖擾動切斷了坡腳支撐點，伴隨巖土卸荷松弛及強度的弱化，產生坡頂巖土張裂變形、深層軟弱帶貫通剪切蠕動。

2.2 地層結構破碎

該邊坡第三、四級邊坡均為含碎石粉質黏土，碎石含量在5%～20%；第2級邊坡為強風化泥灰巖，覆蓋層含有一定比例碎石成分，巖土體孔隙率高，滲流通道發達，屬中等透水層，外界降雨極易沿地表入滲，經由各滲流通道通過殘坡積層，最終聚集在強風化泥灰巖頂面，迫使水體直接在巖土分界面上形成集中滲流并一直延伸到第2級邊坡中部。

2.3 連續高強度降雨影響

連續性降雨入滲使巖土體增重，加大了巖土體的飽和度，進而軟化土體。同時，降雨匯集隔水層面，間接造成邊坡巖土抗剪強度降低，使邊坡穩定性存在驟降可能，從滑動階段轉化為劇滑階段，進而產生滑塌。

3 治理對策

3.1 臨時處治

滑坡發生后，各參建單位高度重視，立即趕往現場核查，經研究討論后要求施工方立即對電塔周邊采用五排間距為1.0 m直徑為150 mm的微型樁（146 mm鋼管+3根d=25 mm螺紋鋼筋）緊急加固電塔基礎周邊，并進行回填反壓至第3級邊坡頂部，以確保電塔安全。

3.2 處治方案比選

3.2.1 方案概述

K26+860～K27+100段右側滑坡治理方案的合理性及安全實施至關重要。該滑坡坡頂存在220 kV電塔，具有開挖工作面小、施工周期長、安全風險突出的特點，提出對其實施“上中下”分段治理的總體原則。由于電塔的存在，在施工過程中上部坡體自穩必須得到保證，由于土體厚度較大，需設置結構靈活、可恢復性強、變形協調能力好的構造物，同時也需保證電塔基礎與邊坡開挖線有足夠安全距離。中部坡體體積規模較大，巖性結構破碎，需要提供強有力的工程措施來確保其穩定安全，錨索、抗滑樁等可以提供可靠的抗滑能力結構可作為選擇。下部坡體穩定與否決定整體治理方案的成敗，同時需預留一定應急空間。最后，施工順序、質量控制、變形監測和信息化施工等問題也需要在治理方案規劃中統籌考慮。

方案一：加固電塔+清方卸荷+坡體錨固+封閉排水。

方案二：加固電塔+清方卸荷+抗滑樁+中上部錨固+封閉排水。

方案三：加固電塔+清方卸荷+二級寬平臺+坡體錨固+封閉排水。

（1）加固電塔：查詢輸電線路工程竣工圖得知該電塔基礎形式為掏挖式基礎，基礎埋深約4.0 m，電塔對坡體荷載主要以塔自重及風荷載為主。為保證電塔基礎穩定，應在靠邊坡一側設置5排微型樁，每排微型樁間距為1.0 m，樁中心間距為1.0 m，樁體鋼筋組采用3根直徑為25 mm的螺紋鋼筋，設計孔徑為150 mm，設計樁長為10～35 m，鋼管采用?146 mm無縫鋼管或其他高規格鋼管。微型樁的相關參數詳見《鋼結構設計規范》（GB50017-2017）的要求。

（2）清方卸荷：根據滑坡推力計算成果可知，采用原有坡率1∶0.5～1∶0.5～1∶0.75～1∶0.75剩余下滑力較大、穩定系數低。一般設計經驗表明，此類中型土質滑坡穩定系數即使只提高0.1，相應投入的加固工程往往達到數百萬元，因此在保證電塔周邊穩定工點前提下，可采用放坡卸荷以減小滑體自重。該法機理簡單，施工難度低，同時10 m預留平臺也為后期緊急處置提供足夠施工空間。

（3）坡體錨固：采用全坡面3 m×3 m 6束?s 15.20壓力分散型預應力錨索配套框格梁，鑒于滑坡結構較為破碎及邊坡穩定的重要性，宜將錨索錨固段均設置在中風化泥灰巖層中，以避免預應力損失問題影響其工作性能和長期可靠性。錨索長度為22～40 m，共需設置16排預應力錨索，設計錨固力為550～650 kN。

（4）抗滑樁：由于中部坡體體積規模較大，巖性結構破碎，需要提供強有力的工程措施來確保其穩定安全，因此擬采用抗滑樁以提供可靠的抗滑能力。根據計算結果，抗滑樁滑面處剩余下滑力為950 kN/m，擬采用2.0 m×3.0 m矩形抗滑樁，樁間距為5.0 m，樁長25 m，共布設11根，混凝土方量約為1 650 m³。

深挖路塹邊坡病害治理對策/唐明亮

（5）封閉排水：在錨索格梁完成后，即噴射早強C20混凝土10 cm進行封閉，并在坡面上設置深層排水孔，使地表水和坡體滲水能夠順暢排出，以盡可能減小降雨對邊坡穩定性的不利影響。

3.2.2 穩定性計算分析

選取最不利斷面K26+900斷面為穩定性分析的典型斷面。詳見表1～2。

正常工況：自重（邊坡處于天然狀況下的工況^［2］）。

非正常工況Ⅰ：自重+暴雨（視邊坡巖土體為飽和狀態，采用飽和抗剪強度參數）。

非正常工況Ⅱ：自重+暴雨+地震（視邊坡巖土體為飽和狀態）。

3.2.3 方案比選

本次滑坡處治在方案比選時主要考慮以下原則：

（1）技術可行：采用工藝、經驗成熟、治理效果可靠的工程設計方案^［3］，確保滑坡體及其周界山體邊坡穩定。

（2）經濟合理：根據滑坡體形態規模和工程地質環境條件，因地制宜，優選、優化治理工程設計方案，節約投資。

（3）施工方便：綜合考慮地質環境條件及施工場地條件等因素，設計方案便于施工。

（4）貫徹動態設計原則，采用信息化施工法，根據反饋信息，及時完善、優化設計^［3］。

綜合上述方案的優缺點，考慮到滑坡危害對象主要為輸電塔，其潛在的社會影響較大，方案一在滿足穩定性及場地地形要求的前提下，施工相對較簡單，可根據滑坡狀態分序施工，應嚴格控制開挖進尺，避免因開挖卸荷引起滑體變形加劇。采取坡面封閉、截排水措施后，減少了水對邊坡的影響，滑面土體的抗剪強度會得到保持，從而使邊坡處于穩定狀態。方案二考慮到滑面深度較深，因此抗滑樁、錨索所需錨固長度較大，多項工序復雜，造價較高。方案三主要以清除滑體為主，不可避免地對后方滑體造成擾動，因此工序控制嚴格，但處治徹底，邊坡穩定性可信度高。綜合各因素，最終推薦方案三。

4 結語

截至目前，該公路路塹滑坡治理施工已完成并通車近兩年，經受了多個雨季的考驗，未發現坡頂、坡面明顯變形及相應的地質病害，仍處于穩定狀態，說明該滑坡的治理方法是成功的，可為類似公路滑坡病害處治設計提供參考。

根據該路塹滑坡處治方案比選及成功處治經驗，經過分析歸納，主要得出以下結論及建議：

（1）對于地質較差，且復雜多變的邊坡，坡率應盡量放緩，以增大邊坡自穩性。

（2）邊坡發生滑塌后，處理一定要迅速。應及時采用回填反壓+封堵排水等措施，防止滑坡擴大化，為后續處治贏取寶貴時間。

（3）針對坡頂存在高壓電塔或房屋等重要結構物的邊坡，發生險情后應立即采取微型鋼管樁或反壓等措施應急處治，以確保坡頂結構安全。

（4）對開挖工作面小，安全風險突出等特點的中層牽引式滑坡，建議執行“上中下”分段治理的總體原則。根據滑坡狀態分序施工，嚴格控制開挖進尺，避免因開挖卸荷引起滑體變形加劇，做好多方案比選論證，擇優推薦。

（5）建議高速公路選線時，如遇邊坡頂部有村莊、高壓電塔等重要結構物時，要慎重處理。線位要“能避則避，寧填不挖”，避無可避時要做好靜態爆破及預加固設計，減少對原有邊坡的擾動，以確保坡頂結構物安全。

參考文獻

［1］成永剛.公路工程斜坡病害防治理論與實踐［M］.北京：人民交通出版社，2020.

［2］JTG D30-2015，公路路基設計規范［S］.

［3］JTG/T 3334-2018，公路滑坡防治設計規范［S］.