復雜地質公路滑坡與處治設計

李成強，周科，陳濤

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081）

1 滑坡區工程地質條件

1.1 地形地貌與水文氣候

滑坡區為侵蝕型低中山地形，區域西部和東南部分布溪溝，兩溪溝均向南西徑流后匯入樂旺河。西部和東南部溪溝下游段其豐水期流量分別為10.0L/s、20.0L/s，豐枯季變化較大，枯季干涸。

場區屬于亞熱帶濕潤季風氣候。年平均氣溫15.3℃，一月平均氣溫4.9℃，七月平均氣溫24.0℃，最高氣溫39.4℃，最低氣溫-7.8℃。年平均降雨量1248mm，且多集中在每年5～8 月，占年平均降雨量60%左右，日最大降雨量243.8mm。根據氣象局提供資料顯示：2021 年5 月2 日至7 月28 日，累計降雨量為632.2 毫米。降雨日數42 天，晴熱少雨日數46 天。期間主要出現2 次強降雨過程，分別為5 月22 日夜間降雨（累計降雨44.7mm）、6 月26 日至7 月2 日持續性強降雨（累計降雨252.3mm）。

1.2 地質構造與地層巖性

場區地處貴陽復雜構造變形區，巖層產狀為單斜坡構造，產狀300°∠13°。

根據鉆探等相關地質勘察資料，覆蓋層為殘坡積層（Qel+dl）含碎石粉質粘土：灰褐、松散狀，一般厚0～7.0m；粉質粘土夾塊石：灰褐、黃褐色，塊石成分以灰巖、白云巖為主，塊徑0.2～2.0m，一般厚3.0～5.0m；基巖為寒武系下統牛蹄塘-明心寺組（∈1n+m）粉砂質泥巖夾炭質泥巖。

1.3 水文地質條件

滑坡區場地地表水發育，以兩側山脊為界呈一個匯水面，坡面水多呈散流狀向地勢低洼處匯集后匯于谷底現有排水溝內排泄。根據調繪結果，泉點S2 位于K11+472 右側50m 處，調查期間流量Q=0.2～0.5L/s，調訪最大流量Q=3.0L/s。根據鉆孔水位測量，受地形制約，場地水力梯度較大，無統一的潛水面，其水位受降雨影響較大，豐水期水位埋藏較淺，枯水期埋藏較深。

2 公路滑坡變形破壞特征

2.1 滑坡位置及規模

滑坡后緣位于K11+260～K11+480 右側約170.0m；滑坡前緣位于路線左側約60m 原國道G354 處，前后緣高差約62m。該滑坡體長約250m，寬約150m，滑坡面積約24641 m2，厚度9.0～11.0m，滑坡體積約24 萬m3，為中型滑坡。

2.2 滑坡變形破壞特征

經現場調繪及測量發現，滑坡主滑方向180°。滑坡沿主滑方向長250m，橫向最大寬度150m，滑坡前后緣高差62m，平面上呈“圈椅狀”。后緣裂縫寬3cm，延伸長度30m，見下沉現象；坡體上有多處裂縫，滑坡左側邊緣沉降錯位明顯，最大錯臺高度0.3m，縫寬0.1～0.3m，裂縫深度1.0m；滑坡中部橫向裂縫，最大縫寬20cm，下挫0.3～0.5m，測量深度約1.2m，兩側延展長約150m；滑坡前緣最初位于邊坡開挖坡腳處，滑坡發生后40 天左右（7 月中旬）采取在滑坡前緣進行反壓措施，前緣耕地和房屋開裂變形。

2.3 滑坡滑體物質組成

滑體厚度9.0～11.0m，主要由強風化粉砂質泥巖夾炭質泥巖、含碎石粉質粘土及粘土夾塊石組成。

2.4 滑帶（面）特征

據深部位移監測數據，滑坡上部JCK2 孔口自2021年8 月11 日以來累積位移量為8.27mm，滑坡中前部JCK1 孔口在2021 年9 月13 日降大雨后，次日監測位移量為7.01mm，在距孔口16.5m 處有滑動面。綜合分析，該滑坡屬中型-淺層牽引式滑坡。滑坡滑面位于風化分界面處，主滑動面埋深9.0～11.0m。

圖1 JCK1 位移-時間（速率）變化曲線

圖2 JCK2 位移－時間（速率）變化曲線

2.5 滑床特征

滑床主要為強風化粉砂質泥巖夾炭質泥巖（強風化界線），局部為含碎石粉質粘土和粘土夾塊石。

3 公路滑坡變形破壞機理分析

3.1 綜合滑坡發生山體變形破壞主要因素：

（1）地形地貌。滑坡區位于斜坡上，自然坡度為10°～15°，前緣和后緣地形高差約27m，前緣開闊，整體呈下陡中緩上陡，為滑坡產生了有利的地形條件。

（2）地層巖性。滑坡區土層為含碎石粉質粘土、粘土夾塊石，厚度為3.0～5.0m，強風化粉砂質泥巖夾炭質泥巖為易滑巖組，遇水易軟化，使巖體物理力學指標和穩定性進一步降低。

（3）水的作用。雨季5-7 月累計降雨量為632.2mm，降雨過程持續性長，自然斜坡巖土體在強降雨及連續降雨作用下，低洼的地形使降雨快速入滲，使坡體下滑力增大，抗滑力急劇減小，穩定性急劇降低。

（4）人為因素。滑坡中部公路旁為當地居民修建房屋時進行了開挖平場，且棄土直接堆置在坡體，致使局部形成積水區域，雨水直接向坡體下滲，棄土使公路邊溝堵塞排水不暢，導致地表水直接沖刷坡體。

3.2 滑坡穩定性分析

根據監測成果，滑坡初期處于蠕動變形階段，后期對坡腳反壓后現處于基本穩定狀態。結合滑坡山體變形跡象，采用GEO5 軟件對典型斷面進行計算分析，其中剩余下滑力按不平衡推力法（隱式）計算，結果如表1所列。

表1 剩余下滑力計算結果

根據計算結果，滑坡計算穩定性系數小于安全系數控制標準，要采取必要的工程措施才能保證滑坡的穩定性。

4 處治設計方案比選

通過對滑坡變形破壞機理綜合計算和分析，擬定的處理方案為2 個：

4.1 方案一：抗滑樁+錨索框架植草+錨桿掛網噴射砼+放坡

具體處治治理措施：第一級邊坡采用1:0.75 放坡后內側采用長18～20m 的直徑2m 圓樁抗滑樁固腳，外側坡面用實體護面墻封閉，第二～級邊坡按照1:1～1:1.5放坡后采用錨索框架植草結合錨桿掛網噴射砼防護，對滑坡后緣裂縫用水泥砂漿進行封堵，治理方案總金額約為673.59 萬元。

4.2 方案二：改線方案

具體處治治理措施：山體滑坡變形后，為了減緩變形，坡腳進行了反壓回填。考慮路線的平面、縱面指標結合現場實際情況，將該段平面往左側調整。改線后路線長度較原設計增長86.633m，但平面指標有所降低，最小圓曲線半徑由原設計125m 調整為65m，縱坡由原設計最大-5.503%調整為-6.2%，平縱指標仍滿足國道二級公路技術標準。根據現場地形條件，在路線左側設置10m 高路肩墻，路肩墻基底設置3-4 排φ108mm 鋼管樁注漿加固基礎、鋼管樁長12—15m 橫、縱向間距為1m，鋼管內插入3 根φ25 鋼筋增加抗剪，鋼管樁頂設置100cm 橫系梁連接為一體，橫系梁澆筑時預埋φ25 鋼筋增加與路肩墻連接，鋼筋橫向間距0.5m，縱向間距1m，并預留路肩墻基底所需橫坡。治理方案總金額約為723.10 萬元。

綜合比較，改線方案總投資增加金額較多，但建安費增加較少；且改線方案主要為在滑坡前緣填土，起反壓作用，同時減少處治時間，推薦改線方案。

5 結語

本文以復雜地質公路滑坡勘察設計和治理的工程實例，通過對公路滑坡變形破壞機理分析和滑坡處治設計方案比選，采取安全、經濟、可行、環保的原則綜合治理措施，保證公路滑坡處治穩定。