某公路工程路基滑坡成因及處治措施分析

收稿日期：2023-11-06

作者簡介：趙棟（1985—），男，本科，工程師，從事勘察設計工作。

摘要 山區公路運營環境復雜、地質災害頻發，極易產生路基滑坡病害，嚴重威脅交通運輸安全，影響道路正常運營。為有效提升路基滑坡治理水平，保證公路安全穩定運營，該文章依托某山區公路滑坡治理工程實踐，針對公路工程路基滑坡成因及處治措施進行綜合探究，介紹了原公路設計情況及滑坡變形特征，分析了滑坡形成原因，并根據現場地質、水文及滑動因素變化情況，對滑坡體穩定性實施計算及評價，提出了科學有效的滑坡處治措施，取得了顯著成效。

關鍵詞 公路工程項目；滑坡成因；穩定性分析；處治措施

中圖分類號 U418.55文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0140-03

0 引言

路基滑坡作為公路建設及運營中極為常見的病害，其形成原因、作用機理十分復雜，具有較強的突發性、破壞性和不可預見性，一旦發生滑坡災害，將會直接威脅人們的交通出行安全，影響正常生產生活秩序，對社會造成極為不利的影響[1]。同時，滑坡治理難度較大、成本較高，需投入大量人力、物力、財力，長期以來始終是業界研究的重點問題。為此，該文以某山區公路滑坡病害為依托，系統分析了滑坡形成原因，并提出了針對性處治措施，以期能有效提升路基邊坡穩定性，保證公路運營安全。

1 工程概況

某公路項目為山區交通要道，K28+000～K28+200路段左側山體產生大規模滑坡，且滑坡體推倒路側擋墻，占據整幅路面，導致交通中斷，所有車輛均無法通行，給周邊居民交通出行帶來極大不便。

滑坡地段地形以山地為主，中低山丘分布廣泛，總體呈東－西走向，山坡坡度處于40 °～50 °之間，場區內地質條件極為復雜，存在大量斷裂帶[2]。滑體部位巖層主要為泥質砂巖，產狀陡峻，傾斜角度為20 °～30 °，呈節理裂隙發育。滑坡地段地震動峰值加速度為0.3 g，反應特征周期為0.4 s。滑坡地段地質構造如圖1所示。其中，ZK2、ZK6、ZK9分別為滑坡前、中、后緣部位。

2 原公路設計情況

通過調查發現，該公路在2018年曾開展養護維修工作，滑坡路段原設計為挖方路塹，左側邊坡高度達30 m，且邊坡防護僅在坡腳位置修建漿砌片石擋墻，坡面未采取任何防護措施。經實地勘測，原擋墻高6 m，內部排水孔全部堵死，現場排水系統完全處于癱瘓狀態，且擋墻上方邊坡全部被開墾成農田。

2023年6月此區域內突發暴雨，導致雨水大量匯集，對邊坡造成嚴重沖刷破壞，加之雨水持續滲透，使邊坡土體吸水軟化，引發滑坡災害，且滑坡體擠壓漿砌片石擋墻，導致大規模擋墻崩塌。

3 滑坡變形特征

經實地勘測，滑坡坡面存在大量裂縫，裂縫沿坡腳方向呈直線分布，較大臨空。滑體后緣裂縫較多，與滑體走向大致相同，形態為上寬下窄，寬度位于2～200 mm之間，深度不小于50 cm，滑體中間部位土質相對松散，傾角為20 °～30 °，前緣坡度逐漸變緩，傾角約為5 °。滑體兩側裂縫較多，縫寬為2～5 mm，擴展10～50 cm。邊坡坡腳位置土體大量擠出，并存在滲水問題[3]。

滑坡縱向長度為60～70 m，橫向寬130 m，高差為25～35 m，總面積為7 800 m2，厚度介于7～9 m之間，體積為48 600 m3，總體走向290 °。按體積標準進行劃分，該滑坡為中型滑坡；根據滑移方式來看，此滑坡底部先滑，進而帶動上部整體滑移，為典型的牽引式滑坡。

4 滑坡成因分析

通過實地勘查發現，該滑坡后緣存在大量裂縫，且縫寬及深度均較大，滑體上方存在滲水現象。經綜合分析，該滑坡形成的具體原因如下：

（1）場區內突發暴雨，持續時間較長，雨水大量下滲，土體自重顯著增大，從而造成下滑力增加。由于砂巖質地較為密實，水體下滲困難，導致水體在巖土結合處不斷匯聚，使結合處土體逐漸軟化，土體抗剪強度顯著下降，從而導致邊坡失穩垮塌[4]；同時，坡腳擋墻內泄水孔堵塞，現場排水不暢，進一步加劇了滑坡的產生。

（2）原始道路建設過程中，路基開挖對山體造成一定破壞，使邊坡前緣呈現臨空狀態，打破山體結構原始平衡狀態，形成局部應力過大現象，并在坡腳位置形成剪切塑性區，受拉應力影響，邊坡后緣產生開裂，前緣出現變形，從而導致擋墻產生坍塌破壞[5]。

5 滑坡體穩定性計算及評價

結合滑坡現場地質、水文及地形特征，并根據邊坡滑移前后滑動因素變化情況，對滑坡體穩定性實施計算與評價。

5.1 滑面的確定及穩定性計算

滑面具體是指滑坡體與不動體之間的結構面，根據形成原因，可將滑面劃分成三種類型：

Ⅰ類（巖質滑面）：主要為直線型，通常位于巖層較為軟弱的界面處，容易形成大型滑坡，破壞性強，危害性大[6]。

Ⅱ類（堆積層滑面）：形狀不規則，主要位于上部松散堆積層及下部硬質巖層交界處，其厚度通常介于10～30 m之間，大多是由于外界因素導致。

Ⅲ類（土質滑面）：主要為弧線形，大部分是由于大厚度土質邊坡受剪切應力作用，在剪切塑性區形成剪切破壞，從而導致邊坡失穩[7]。

結合地質勘察數據進行綜合分析，該滑體下部為泥質砂巖，風化程度較高，上部為殘破積土，由于前期施工干擾，在與下部硬質基巖交界部位形成軟弱結構層。根據該滑坡形成原因，綜合判定此滑坡滑動面為Ⅰ類（巖質滑面）。針對該滑坡穩定性計算，可借助理正巖土分析軟件完成[8]。

5.2 計算參數

現場提取土樣實施試驗檢測，得到的滑坡土體相關技術指標，如表1所示。

5.3 計算工況

根據最新《公路工程路基設計規程》相關規定，滑坡體計算工況如下：

工況01：天然條件下；工況02：暴雨或持續性降雨條件下；工況03：地震及外界荷載作用條件下。

5.4 穩定性計算結果及評價

滑坡體穩定性計算選取滑坡左、中、右三個斷面。利用不平衡傳遞系數法求得滑坡中間斷面的殘余下滑力介于314.49～1 000.01 kN之間，其中坡底下滑力最大，為滑坡最大斷面[9]。結合滑坡成因、現場環境條件及該路段后續可能存在的施工干擾，滑坡穩定性按照工況01、02、03進行計算。計算結果如表2所示。

按照現行《路基邊坡滑坡防治技術規范》，路基邊坡滑坡穩定狀態劃分標準如表3所示。

從表2、表3可知：①該滑坡在天然工況下穩定性系數為1.03，呈欠穩定性狀態；②暴雨或持續性降雨工況下，該滑坡穩定性系數為0.97，呈不穩定狀態；③地震及外界荷載作用條件下，該滑坡穩定性系數為0.90，呈不穩定狀態。通過綜合評定，此滑坡整體穩定性較差，存在較大安全風險，必須實施加固處理[10]。

6 處治措施

6.1 處治措施方案選擇

依據現場勘查結果，并借鑒以往同類工程邊坡治理實踐經驗，經綜合研究決定，采取防治結合的處治方案。主要分為以下三步：

（1）全面清除滑坡坡面松散土層，清理厚度控制在1～2 m范圍內，有效降低滑坡容重，從而減小下滑力作用。

（2）修復滑坡表面裂縫，防止雨水下滲。由于該邊坡土層主要為黏土，坡面經修復處理后在雨水作用下會出現沉降變形，若采用剛性材料修筑排水系統，勢必會產生開裂病害，影響坡面排水效果。因此，在該滑坡表面布設柔性排水設施，并在滑坡體四周修筑剛性截水溝，防止外界水體進入滑坡區域，減小對滑坡體的干擾，最大限度保證滑坡體穩定性。

（3）滑坡體前緣增設抗滑樁擋墻，提高滑坡整體穩定性，防止出現二次滑移，避免引發次生災害。滑坡體表面卸荷完成后，通過不平衡傳遞系數法求得滑坡中間部位最大下滑力為1 000 kN，由于原有擋墻結構仍能發揮支護效用，所以保留現存完整擋墻，并在其外側2 m位置增設抗滑樁擋墻，擋墻設置完畢，對原始漿砌片石擋墻實施回填反壓。

6.2 處治后穩定性評價

增設抗滑樁加固后，再次對三種工況條件下滑坡體穩定性實施計算分析，結果顯示：

（1）天然工況下，滑坡體穩定性系數增至1.21，滑坡呈穩定狀態。

（2）暴雨工況下，滑坡體穩定性系數增至1.09，滑坡呈基本穩定狀態。

（3）地震及外界荷載作用條件下，滑坡穩定性系數增至1.06，滑坡呈基本穩定狀態。

通過綜合評定，此滑坡采取抗滑樁擋墻加固措施后，穩定性顯著提升，整體處于基本穩定狀態，充分驗證了該處治措施的可行性。

6.3 處治措施設計

該工程路基滑坡具體處治措施如下：

（1）削坡卸荷，降低滑坡下滑力：根據滑坡場區內地形、地質條件，分四級實施卸荷，先清除滑坡坡面松散土層，深度控制在1～2 m范圍內，清理完畢修復邊坡表面裂縫，并實施夯實處理，以有效增強土體密實度及摩阻力。

（2）完善排水設施，減緩雨水滲透：滑坡底部土體滑移是導致滑坡失穩的根本原因，所以，控制滑坡底部土體滑動是防止滑坡失穩的關鍵。因此，完善滑坡區域排水設施，減緩雨水下滲，能有效控制滑坡滑動。根據現場實際情況，在滑坡坡面及外圍布設截水溝、排水溝，及時排除坡面積水，并防止外界水體流入滑坡區域，降低對滑坡的干擾。

（3）前緣增設抗滑樁擋墻：①滑坡體前緣臨空區域是引發滑坡災害的關鍵條件，所以，約束臨空面是控制滑坡形成的重要手段。根據滑坡體具體情況，并參考以往滑坡處治實踐經驗。經綜合分析決定，在滑坡體前緣增設抗滑樁擋墻，以抵抗滑坡體內殘余下滑力，防止產生滑坡災害；②該工程抗滑樁選用圓形鉆孔樁。按照滑坡殘余下滑力為1 000 kN計算，經力學驗算，確定樁體直徑為1.8 m，長度為15 m，出地面5 m，入土深度為10 m，深入基巖層5 m，樁體混凝土強度等級為C30；③抗滑樁布設間距為4 m，樁間設置厚度為0.5 m的鋼筋混凝土擋墻，以有效抵抗殘余下滑力作用。滑坡處治措施橫斷面示意圖如圖2所示。

6.4 實施效果

當前，該滑坡已處治完成，且公路已投入運營，結合管養部門日常維護記錄，滑坡穩定性良好，未出現滑移現象，抗滑樁擋墻工作狀態良好，有效保障了公路運營安全。

7 結論

綜上所述，路基滑坡作為公路項目運營過程中極為常見的地質災害，嚴重影響交通運輸安全，因此加強滑坡災害治理尤為重要。工程實踐中，針對不同路基滑坡病害，應結合滑坡現場地質、水文、地形等各方面條件，全面分析滑坡形成原因，并對其穩定性實施計算，從而制定科學有效的處治措施，提升邊坡整體穩定性，保證道路運營安全。該工程采用抗滑樁擋墻加固處理后，滑坡整體穩定性良好，未出現滑移現象，有效保障了公路使用安全。

參考文獻

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