高速公路邊坡滑坡原因分析及預防處治措施研究

李振珂 王汝波 繆偉

摘要 高邊坡穩定對高速公路建設及運營安全至關重要，要加強邊坡地質勘察、防護設計、施工組織、監測，文章對高速公路邊坡失穩的原因進行研究分析，從地質勘察、支護設計、邊坡施工等方面全方位地提出高速公路邊坡滑坡科學、合理、經濟的預防及處治措施。以某高速公路邊坡滑坡處治項目為例，闡述邊坡滑坡產生的原因并進行合理的應急處治，設計后期治理方案，研究分析處治效果，為后續高速公路邊坡滑坡處治提供經驗。

關鍵詞 滑坡；原因分析；預防；處治措施

中圖分類號 U418.55文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）23-0136-03

0 引言

我國交通基礎設施建設進入了飛速發展階段，截至2022年底，全國高速公路通車里程為177 000 km。建設的高速公路穿過山丘段地帶時，因項目施工造成原有地物地貌發生了變化，同時由于施工帶來的各種擾動，對于邊坡的原始穩定狀態造成了破壞，可能會產生滑坡失穩，嚴重時甚至發生滑坡，嚴重制約了工程進度﹐降低工程使用質量，帶來工程隱患^[1]。滑坡不僅影響建設及運營期安全，同時增加建設投資及運營成本，需進一步研究滑坡產生的原因，制定針對性的預防及處治措施，保障高速公路全生命周期的安全性。

1 滑坡分類

目前對于滑坡的分類較多，根據自然資源部在土地百科中的闡述，滑坡的分類可以參照滑坡體的大小、變形和移動速度、土體組成、原始地質情況、力學條件、滑坡體滑動面與巖土體結構面的關系等。根據通常分類情況，主要對力學條件、滑坡體滑動面與巖土體結構面關系兩種滑坡分類方式進行介紹。

1.1 按滑坡體滑動面與巖土體結構面關系進行分類

按滑坡體滑動面與巖土體結構面的關系，滑坡類型分為三種，分別為均質滑坡（無層滑坡）、順層滑坡、切層滑坡。

1.1.1 均質滑坡（無層滑坡）

均質滑坡一般發生在比較均勻或者沒有明顯分層的巖體或者土體中。滑動面是由斜坡的應力狀態和巖土的抗剪強度的關系確定，不由層面決定。一般發生在黏土、黏性土、黃土等土體中，滑動面呈圓弧形或其他曲線。

1.1.2 順層滑坡

順層滑坡是一種順著原有結構面發生滑動的滑坡，特別是容易在軟弱巖層中形成滑坡面。沿著層面、節理或裂隙、殘破積物順其下部基巖不整合面發生的滑坡均屬于順層滑坡。順層滑坡在地質中分布較廣、規模較大。

1.1.3 切層滑坡

切層滑坡是指滑坡體滑動面切過巖層面的滑坡。切層滑坡大多數發生在巖層或者土層接近于水平的平跌坡，滑坡面一般為圓柱形或對數螺旋曲線。

1.2 按力學條件分類

1.2.1 牽引式滑坡

牽引式滑坡一般是滑坡體下部由于力學平衡發生變化產生滑動并逐步向上擴展，下部牽引上部一起滑動。此類滑坡大部分是由于坡腳被沖刷或者開挖而造成的。

1.2.2 推動式滑坡

推動式滑坡一般是指由于坡體上部發生裂隙并進一步發展或者因為堆載和在坡體頂部建設結構物等，破壞了上部的平衡狀態并帶動下部坡體滑動。

1.2.3 平移式滑坡

平移式滑坡一般是指滑動面的多點同時發生首滑并慢慢發散逐漸形成整體，形成滑坡，此類滑坡的滑動面比較平緩，并以水平位移為主。

1.2.4 混合式滑坡

混合式滑坡一般是指坡體的上部、下部同時發生滑動，由于共同作用造成的滑坡，此種滑坡比較多發。

2 滑坡原因分析

高速公路發生滑坡通常是由內部因素和外部因素共同影響。

2.1 內部因素

內部因素主要指的是邊坡的巖土類型、地形地貌、地質構造、水文條件等，內部因素為邊坡滑坡形成提供了最為基本的條件^[2]。

2.1.1 巖土類型

一般來說結構較為松散，易風化、抗剪強度較低、黏性差、水穩定性差，比如黏質黃土、砂質黃土、泥巖、頁巖、煤系地層、片巖等發生滑坡的可能性比較大。

2.1.2 地形地貌

土體位于特定的地貌及坡度是滑坡發生的必要條件，比如山坡圈椅地貌、在較陡的大段河谷谷坡中間的滑坡地、坡面雜亂無規則的山坡、雙溝同源地形等均為容易發生滑坡的地貌。

2.1.3 地質構造

坡體構造面被切割分離、不連續，水容易通過構造面滲入坡體，容易造成滑坡。

2.1.4 水文條件

水對坡體有軟化、沖刷、動靜壓力、浮力等作用，在水的作用下容易造成滑坡。坡體受到暴雨等自然因素的干擾，若是雨水摻雜至滑坡體中，除了會使土體重力變大，也會令巖土原本性能發生變化，從而引起粉巖層的軟化，影響巖土的抗剪能，從而導致滑坡概率提升^[3]。

2.2 外部因素

2.2.1 設計原因

在進行地質勘察過程中，勘察布點和鉆孔不能實現全斷面控制，部分地質情況與實際地質不一致，導致設計方案不合理。在開展邊坡設計過程中未遵循“一坡一設計”的原則，或者邊坡穩定性驗算錯誤，導致設計方案不合理。

2.2.2 施工原因

施工過程中未嚴格按照施工工序要求，未按照“開挖一級支護一級”的原則進行施工或不遵循排水先行的原則，坡頂截水溝未及時施工完成就開始開挖邊坡，造成邊坡失穩。施工質量控制不嚴格，抗滑樁、擋土墻質量不滿足國家規范標準要求。

2.2.3 外部荷載擾動

高速公路通車運營后，因來往車輛的動載或者邊坡坡頂被人為堆砌廢物，對邊坡造成擾動，從而產生滑坡。

3 滑坡預防及處治措施

3.1 預防措施

3.1.1 加強勘察設計

（1）做好現場勘察。做好地形地貌調繪，合理布設勘測點，探明工程地質、水文地質情況。加強滑坡體識別，進一步詳勘，劃分清楚滑坡的條、塊、級、層，明確滑坡面。

（2）強化設計選線。加強“地質選線”，盡量繞避大型古老滑坡、易發生滑坡的位置，當不可繞避或者經濟性優勢大時，應提供至少2種邊坡設計方案進行比選。針對古滑坡體可采用預防或者加固措施，預防古滑坡體復活或者導致發生新的滑坡。對于性質簡單的中小型滑坡，可進行整治，路線不需繞避。應注重調整路線平、縱面位置，以求整治簡單、工程量小、經濟合理^[4]。

（3）做好邊坡穩定性驗算及設計。貫徹“固腳、強腰、護面、排水”的高速公路邊皮設計理念。“固腳”一般可采用重力式擋土墻、抗滑樁、格構錨固等措施。重力式擋土墻是依靠自重來抗滑，墻身后一般設置卸載平臺，墻基常設計為倒坡或者臺階形。抗滑樁是樁體穿過滑動面，多根樁共同作用抗滑；“護面”主要分為植物防護、工程防護或者兩者結合，坡面防護首先考慮采用植物防護，在植物防護不能滿足防護需求時，方可采用工程防護或綜合防護方案。植物防護主要包含撒種草籽或噴播植草、鋪草皮、三維網植草、客土噴播植草等。工程防護主要包含錨桿掛網噴射混凝土、護面墻、柔性防護系統等。綜合防護一般采用噴射植被混凝土、柔性支護結構等。同時加強動態設計，根據施工現場實際情況，及時調整設計。

（4）加強排水設計。在查明邊坡地表水及地下水發育分布規律的基礎上，對邊坡進行針對性地防排水設計。地表排水工程的設計，主要是為了截排滑坡區以上的水體不流入滑坡區，之后通過人工溝道將水排出滑坡區域，避免邊坡隱患現象的發生。一般情況下，地表排水工程是系統性的排水網絡，通過樹枝狀排水溝和自然溝的構建，提高排水工程的整體效率^[5]。若路基或邊坡存在較大地下水，影響其強度及穩定性時，應采取一定的措施，比如設置暗溝、滲溝等地下的截水、引水、排水系統，減少或者降低地下水對路基和邊坡的影響。綜合考慮地下水的性質、深度、大小、滲透性及對環境的影響程度，加強地上與地下排水的綜合設計。

3.1.2 強化施工組織管理

邊坡穩定性受施工的方法、工藝、工序、過程控制、質量控制等影響，應結合邊坡的設計方案、地質情況、項目特點等加強施工組織設計。施工過程中嚴禁在滑坡體上部建設大臨設施，禁止在滑坡體表面棄土、堆放施工材料。施工前應貫徹節水排水先行的理念，優先施工截水排水設施。多級邊坡應堅持從上到下開挖，開挖一級支護一級。對于“頭重腳輕”的滑坡體采取削坡減重，使滑體外形改善、重心降低，從而提高滑體穩定性^[1]。

3.2 處治措施

對于已發生滑坡的工程可以采取反壓、穩定樁間土、排水、封閉坡面等措施進行應急處治。

3.2.1 應急處治

（1）反壓支護。為避免滑坡加劇，根據滑坡體的穩定狀態，在坡前進行反壓支護。在進行填土反壓時，填土需分層壓實，土地與滑坡體間需加防滲層。反壓時若有地下水，應先做好地下排水系統。

（2）穩定樁間土。對于地質條件較差，抗滑樁之間土體不穩定，應立即采取掛網錨噴等工程措施加固樁間土，提高抗滑樁作用。

（3）排水。對于受到地下水影響及地表排水不暢影響的滑坡，應立即實施地下水引排措施，加強地表水的截排。對于地表水，應先清除滑坡范圍內的雜物及植被，顯露出地形，根據坡體地形條件可以布設截水溝進行地表水截留，同時可以布設環形排水溝、樹枝狀排水溝，截水和排水有機結合，減少水對坡體影響。

（4）封閉坡面。當滑坡體出現裂縫時，應及時對滑坡體的裂縫進行封閉，可以采用灌漿、素噴混凝土、彩條布等進行封閉，防止坡面滲水，進而加劇邊坡變形。

3.2.2 治理方案

（1）滑坡原因分析。組織勘察單位進行補充勘察，必要時增加鉆孔數量，進一步探明地質情況，確定滑坡的深度及穩定坡面位置。開展現場地形測量，繪制滑坡后的地形測量圖，并標出滑坡的特征點。同時埋入測斜儀、應變計等及時監控滑坡變形情況。綜合勘察設計階段的地勘數據、補充勘察數據及位移變形監測情況，分析滑坡產生的原因。

（2）滑坡方案設計。邊坡治理過程中，要加強防水、截水、排水的綜合設計。根據滑坡原因進行針對性地方案設計，比如牽引式滑坡可以采用反壓、擋土墻、抗滑樁、錨桿、錨索等加強支護，推動式滑坡可以采用放緩坡率、減輕上部荷載或者綜合支擋措施進行設計。應提供至少2種邊坡治理方案并組織專家現場踏勘，論證方案的科學性、合理性及經濟性。

3.2.3 加強監測

應加強邊坡的全生命周期監測，做好施工監測及運營監測，并以人工巡視巡查輔助。對地質條件復雜、穩定性較差的邊坡，宜結合地質勘察方案和邊坡工程施工方案及早建立監測系統，水文地質條件復雜的邊坡還宜布置水文長觀孔，及時掌握邊坡穩定情況。安全等級為一、二級的邊坡在開挖施工前應布置好監測網絡，開展地表位移、深層位移、支護結構等方面檢測，并適當提高巡視巡查頻率。運營期健康監測要與施工期檢測綜合考慮，統籌設計，應力、變形監測應與施工期檢測相結合，保持數據的連貫性，以便對邊坡的穩定性進行分析。

4 工程案例

4.1 工程概況

某高速公路山坡邊坡較陡，巖性為砂巖、泥巖互層，局部夾炭質泥巖，巖體質量差，由于長期降雨且雨量較大，土體經雨水下滲浸泡強度降低，導致邊坡產生拉張裂縫、框架下錯、平臺開裂、底部擋墻局部變形等現象，降雨和巖體質量差為邊坡產生表層蠕動變形的主要原因。

4.2 處治措施

4.2.1 應急處治

經現場踏勘，對滑坡的原因進行了初步判斷，采用反壓臨時應急處理方案，反壓的土體高度需超過現有擋土墻頂部，并且寬度需大于10 m，坡面及坡頂裂縫應采用彩條布封閉密實并設置臨時截水措施將雨水引至山下沖溝，坡腳拉設警示帶避免人員靠近。

4.2.2 治理方案及效果

（1）總體治理方案。經過對邊坡地質條件的綜合分析，先滑坡段落設計采取底部矮擋墻+放緩邊坡+邊坡錨固的治理方案。增加擋墻，擋墻墻身增加一排錨索（錨索長20 m），用一排鋼筋混凝土格梁連接，坡面采用臺階式邊坡，分級開挖，除頂上一級外，每級坡高10 m，平臺寬2～10 m，平臺及加寬平臺應硬化并設平臺截水溝。邊坡坡率為1∶1.25～1∶1.75。

（2）細化設計。坡體松散破碎，穩定性差，滑動面以上部分予以清除，清方采用從上到下緩坡漸進式清除，并嚴格按照開挖一級，支護一級的原則。邊坡開挖前，應提前完成排水工程。錨桿、錨索框架需增加鋼筋混凝土地梁。

（3）監測設計。增加監測設計，布置測斷面，應加強監測頻率，做到每周測量大于2次，雨季期間應做到每日監測。監測時間在施工完成之后不小于1個水文年，正常情況下數據采集時間間隔為7～10 d，在外界擾動較大時，如降雨期間，應加密觀測次數。

（4）加強施工組織設計。應嚴格按照設計的施工工序進行，對于實施錨固工程的路塹邊坡防護，原則要求邊坡開挖一級防護加固一級，按照自上而下的順序逐級開挖與防護加固施工。施工時應加強監測，保證安全，發現地質情況與設計不符時，應及時聯系建設及設計單位開展動態設計。

（5）治理效果。經應急處治及治理之后，邊坡逐步穩定，持續監測坡體變形情況和治理效果，坡體趨于穩定，未進一步發生滑動。

5 結語

高速公路發生滑坡通常是由于外部人為環境因素及內部地質水文條件綜合導致的。高速公路在不能避免穿越滑坡地帶時，應做好預防設計，加強施工組織，做好動態設計，應用自動監測技術，提高邊坡穩定性，降低滑坡的發生風險。在滑坡治理時應先進行應急處治，再對滑坡體開展補充地質勘察和監測分析，探明滑動面、滑坡體變形特點等情況。然后綜合考慮技術方案的合理性、經濟性、安全性，制定不少于2項治理方案進行比選，確定最佳的治理方案。

參考文獻

[1]閔慶輝. 淺析高速公路滑坡的成因及預防措施[J]. 甘肅科技， 2005（6）： 115-116.

[2]盧樹奚. 錨索-微型樁組合結構在懷陽高速公路K26邊坡滑坡中的應用[J]. 公路交通科技（應用技術版）， 2019（6）： 161-163.

[3]馬曉文. 高速公路滑坡分析和處治方案[J]. 四川建材， 2020（12）： 167-168.

[4]陳凱. 淺談公路滑坡的分類及預防措施[J]. 工程技術， 2009（13）： 117+119.

[5]李志玉. 高速公路滑坡病害分析及治理[J]. 城市建筑， 2019（9）： 173-174.

收稿日期：2023-08-05

作者簡介：李振珂（1990—），男，碩士研究生，工程師，研究方向：橋梁與隧道工程。