降雨誘發高液限土邊坡淺層滑坡的治理方案探討

2024-03-06 00:00:00龍奇

交通科技與管理 2024年7期

摘要高液限土是一種特殊土壤，其液限較高，含有較多水分，且穩定性較差。開挖路塹邊坡后，如果不采取有效的排水防護措施，必將引發各種邊坡病害，影響工程安全。基于此，文章以某二級公路的邊坡淺層滑坡治理工程為研究對象，闡述了邊坡淺層滑坡的演變過程、成因及勘察經過，提出了滑坡病害治理的兩種方案，并對比了方案的優缺點，選定最佳方案，分析了治理方案工序及效果，旨在為同類邊坡病害的治理提供借鑒。

關鍵詞公路工程項目；高液限土滑坡；抗滑擋土墻；治理方案

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）07-0106-03

0 引言

高液限土屬于細粒土，在山地區域具有廣泛的分布，它對水分非常敏感，遇水后期穩定性驟降。開展邊坡施工時，需采取必要的排水防護措施。該文以某公路的邊坡淺層滑坡治理項目為研究對象，闡述了滑坡病害的演變過程，分析了其具體成因，提出了治理病害的兩種方案，對比各自的優點及缺點后，選定最佳治理方案，對這類病害的治理具有較大的指導意義。

1 工程概況

該工程屬于某山區二級公路的K1+200～K1+280段落，為其右側路塹邊坡，路基寬8.5 m，邊坡修筑工程的山體需挖20.1 m。依照工程設計方案，前兩階的坡率皆為1∶1，邊坡寬2 m，兩階邊坡路塹分別采用路塹拱形骨架以及客土噴草進行防護。

該路段發生滑坡之前，屬于坡谷地貌，地表平緩，通過采取地面鉆孔的方式開展地質檢測，并繪制地貌圖。經分析可知，此地發生大規模土體失穩的概率極低。該地土層中有第三系沖洪積層Q3和第四系殘積層Qel。此外，地質層中還包含白堊紀時期形成的凝灰質砂巖K1sh，并且已發生風化。滑坡病害防護施工期間，當地出現大規模降雨，地表形成較多積水，并匯集成溪流，沖刷地面[1]。

2 病害分析

2.1 病害演變過程

未對該路段路塹邊坡進行施工時，其坡體較為穩定，沒有出現滑坡等病害。2022年年初開始施工，已完成邊坡刷坡，但未采取有效措施保護邊坡，且沒有建設截水溝。春季出現較多降雨，流水沖刷第1階、第2階的部分坡面，地表淺層部位也會出現溜滑，其厚度為1.5 m[2]。

出現滑塌后，立即采取緊急措施封閉該路段，并安排機械設備平整場地，提升其平整度，使其達到正常施工的相關要求。開展地形勘察后，共開鉆6個孔，并按照1∶2 000的比例繪制場地地質圖[3]。

2.2 病害成因分析

根據滑動力學性能，該地滑坡可歸為牽引式滑坡，先是底部土層滑動，導致上部地層形狀發生變化，由此出現滑塌。經分析，可將發生滑塌病害的原因劃分如下：

（1）巖土體因素：通過勘察當地土質可知，屬于高液限土，該類土質極易吸水、失水，體積也相應變化，不容易固定土層，由此引發滑塌。

（2）開挖因素：路塹開挖施工，其坡率較高，對山體的力學平衡性產生影響，極易導致山體滑塌。

（3）地表水因素：多雨季節出現較多積水，長期浸泡土層，巖土體吸收大量水分，容易發生滑塌。

2.3 滑動面確定

通過開展現場地質勘察，結合對滑坡土體形狀的具體分析，得知滑坡體中含有各種碎石及粉質黏土，還有些屬于土石混合物，質地較為松散，由此可確定滑動面屬于圓弧形，滑動面即為土石混合層與殘積土的接觸部位[4]。

2.4 勘察結果分析

依照相關標準要求，對土層的各個構成部分進行勘察，并開展貫入試驗、圓錐動力觸探試驗。經試驗可知，其土質的液限為58%，屬于高液限土。

通過分析滑體的外形可知，坡體依然屬于滑動期內。采用Bishop法檢測滑體剖面，反算分析滑面的抗剪強度參數，根據以往數據可反算出抗剪強度參數：C=13 kPa，ψ=13 °，如圖1所示為參數反算結果。

3 滑坡病害治理

治理滑坡病害，制定治理方案應遵循的原則：①徹底根治；②全面治理；③技術成熟原則；④經濟性高；⑤方法科學[5]。

3.1 方案1：清除滑體

解決邊坡滑塌的問題，需要設置三階放坡。采用增加平臺寬度的方法處理第1階碎石臺，其寬度設定為15 m，表面噴灑草籽進行植護。

（1）第1階坡率為1∶1.5，其高度為8 m，寬度為2 m，采用植灌防護方法，其骨架設計為拱形。

（2）第2階坡率為1∶1.75，其高度為6 m，寬度為2 m，采用植灌防護方法，其骨架設計為拱形。

（3）第3階坡率為1∶1.75，直到頂端都采用植灌防護方法，其骨架同樣設計為拱形。在3階處各設計一列排水孔，其仰角設定為8 °，并安裝PVC材質的排水管。為提高排水效果，需要在距離坡頂5 m處設計截水溝，將地表水匯集后快速排掉[6]。如圖2所示為方案1典型斷面設計圖，正常情況下該方案的穩定安全系數為1.48，如果工況出現異常，則系數為1.32，如圖3所示為其計算結果。

3.2 方案2：刷方+支撐滲溝+抗滑擋土墻

該地滑坡體量較小，且土層較淺，屬于高液限土。因此，制定滑坡病害治理方案時，應綜合考慮經濟、技術方面的因素，同時，要參考以往經驗，全面提升治理效果。

（1）刷方：由上而下及時清理滑體土層，刷坡的坡率設定為1∶1.5，階數上限為2階，首階平臺寬4 m。

（2）排水：①設置環形截水溝，并鋪設防水膜。②臺階底部鋪設φ30 cmHDPE管，打孔包扎條布。③邊溝處設計盲溝，其長寬皆為60 cm，由碎石鋪就。④開鉆排水孔，并設定仰斜角，接入PVC排水管。

（3）抗滑擋土墻：其高度為5.5 m，頂部寬度為2.5 m，坡度設計為1∶0.1。使用C20片石混凝土提升墻體強度，溝底埋設30 cmHDPE管，并設計排水孔，兩兩之間相距2 m，如圖4所示為該方案的斷面設計圖。

（4）防護：開挖滲溝產生的土體，需要及時回填，使用植灌方法防護其坡面。

分析方案2可知，對滑坡體進行有效支撐，當出現大規模降雨時，可在短時間內排干積水，計算穩定安全系數時，設定為正常工況即可，算得該系數為1.31，符合治理要求，如圖5所示為穩定安全系數計算結果。

3.3 方案比選

分析以上兩種方案可知，二者都是基于排水效果、力學平衡等方面，治理淺層小型滑坡，治理效果均能達到預期。優缺點如下：

（1）方案1。優點：挖土體量較大，便于施工且工期短。缺點：①需要增加場地面積，用于堆放土石，征地面積超出預期。②無法有效治理地下水[7]。

（2）方案2。優點：①挖土體量小。②有利于降低地下水位，增加坡體的穩定性。缺點：①需要多道施工工序，難度大。②建設耗時長，所需資金量大[8]。

綜合考慮當地征地難度及棄方因素，選定方案2。

4 主要施工工序及治理效果

主要施工工序：①針對已發生滑坡的坡體上出現的拉張裂縫，將黏土填充其中。②開挖截水溝，并設計為環形。③由上向下處理滑坡產生的虛土，分為不同段落，刷坡的坡率設定為1∶1.5。④建造支撐滲溝。⑤選定推力小的側坡，并沿中軸線建造支撐滲溝，同時，建造基坑。⑥向基坑內分層填土并夯實。⑦采用植灌防護措施，設計為拱形[9]。

滑坡治理工程已竣工兩年多，每年多雨季節，支撐滲溝都實現順利排水，通過實地勘察滑坡體，未出現任何裂縫及變形，具有良好的穩定性。由此證明，該工程的治理效果顯著[10]。

5 結語

綜上所述，該文以某滑坡治理工程為例，闡述了其滑坡病害演變及成因，并結合滑坡病害體量，制定了兩套治理方案，所得結論如下：

（1）此邊坡滑塌病害演變過程：表層—淺層—深層。分析其原因，是工程建設人員未采取有效的防護排水措施，滑塌出現后沒有及時處理，最終病害加劇。

（2）高液化土的水穩定性較差，極易吸水、失水，工程開工前，應采取相應措施，實現截排水。

（3）治理滑坡病害，應先解決水患，建設支撐滲溝可截排積水，另建造擋土墻，可明顯增強其抗滑力。制定滑坡病害治理方案，要綜合考慮項目施工量、征地規模以及建造成本，在此基礎上，選定最佳方案。

參考文獻

[1]李先德. 路塹高邊坡穩定性及滑坡治理加固措施探討[J]. 福建交通科技， 2021（12）： 17-20.

[2]吳書旺，王宗城. 某高速公路工程高液限土下堤填筑方案研究[J]. 山東交通科技， 2023（2）： 35-38+53.

[3]林少英. 淺談層次分析法在高液限土改良方案中的應用[J]. 四川水泥， 2022（11）： 335-337.

[4]肖海生，蔡楊，駱鵬飛，等. 石灰改良廣西地區高液限土強度分析[C]. 2021年工業建筑學術交流會論文集（上冊），北京：工業建筑雜志社， 2021： 270-274+248.

[5]夏華盛. 高液限土場地陡坡路堤滑坡處治及穩定性分析[J]. 北方交通， 2021（1）： 62-65.