巖溶山區(qū)公路厚層滑坡穩(wěn)定性分析及防治措施

張瀟敏 王約斌

（核工業(yè)西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 614100）

0 引言

山區(qū)公路建設常遇山高坡陡地形，人力無法到達，勘察、設計、施工也受到地形地貌、技術手段的制約。對公路邊坡進行切削開挖，常引起坡腳失去支撐，體內應力場發(fā)生改變，極易在后緣形成裂縫，并逐級向后發(fā)展，形成牽引式滑坡[1-3]，嚴重制約工程建設的順利進行，影響后期運營安全。本文以四川山區(qū)某公路邊坡工程為例，對巖溶山區(qū)公路厚層滑坡穩(wěn)定性進行分析，并提出防治措施。

1 工程地質條件

1.1 地形地貌

場區(qū)地貌單元屬于構造溶蝕中山地貌，屬構造剝蝕、溶蝕作用形成。斜坡整體東南側高、西北側低，原始地形陡峭，植被發(fā)育，坡度約35°～50°。

擬建公路位于斜坡中下部，整體坡向約310°。道路為半挖半填設計，道路內側原設計按中風化灰?guī)r1∶0.3開挖，坡高6～8m，外側采用衡重式擋墻路肩墻支護，設計基礎持力層為中風化灰?guī)r。

1.2 地層巖性

研究區(qū)土體自上而下依次為：（1）第四系崩坡積（Q4el+dl）粉質黏土：紅褐色，可塑狀，含少量角礫；（2）第四系崩坡積（Q4col+dl）含粉質黏土塊石層：稍濕，稍密～中密，母巖粒徑5～40cm，粉質黏土含量約20%～30%；（3）二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r：產狀約225°∠78°，發(fā)育兩組陡傾優(yōu)勢結構面，巖體有明顯溶蝕孔隙，節(jié)理裂隙發(fā)育。

1.3 水文地質條件

場地斜坡位置匯水面積較大，坡頂未見地表水體。坡腳為長江五級支流水系，寬約50m，常水位469.8m。公路為庫區(qū)復建公路，在庫區(qū)蓄水后，庫區(qū)正常蓄水位為562m，該段道路設計標高585.15～585.24m，比庫區(qū)蓄水位高約23m。

場區(qū)內地下水類型主要為巖溶裂隙水，淺表分布少量第四系孔隙水，以上層滯水為主，下伏基巖構造及風化裂隙中含有一定量的基巖裂隙水。

2 滑坡變形特征

施工期間發(fā)現(xiàn)，K3+860～K3+920段路塹邊坡按坡比1∶0.3開挖后，揭露地層巖性為厚層土體。雨季期間，該段路塹土質邊坡發(fā)生淺表溜滑，變形區(qū)平面呈不規(guī)則的“圈椅”狀，主滑方向為307°，順公路縱長約55m，橫向長約60m。滑坡后緣高程約613m，前緣高程約為585m，高差為28m，平面面積約1250m2。溜滑土體總方量約5000m3，堆積于公路路塹邊坡坡腳。

補充勘察查明，本段上覆粉質黏土、含粉質黏土碎塊石土層，基覆界面沿道路縱向呈V字形，兩端淺中部厚，土層最大厚度約30m，為典型巖溶沖溝地形，見圖1所示。沿邊坡剖面方向，土體上薄下厚，基覆界面上陡下緩；左側路肩填土為開挖擋墻基礎未見持力層后回填，見圖2所示。同時，邊坡后緣距坡口線1～2m處及兩側已產生明顯張拉裂縫，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 邊坡橫斷面地質圖

圖2 邊坡縱斷面地質圖

3 滑坡成因及穩(wěn)定性分析

3.1 成因分析

邊坡巖體為反傾層狀灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育。坡面局部地形易于匯水，基巖面逐漸形成自上而下的坡面排水通道。同時，由于場區(qū)巖層為灰?guī)r，地表水易進入基巖裂隙，區(qū)域巖溶發(fā)育，在長期物理化學作用下，排水通道逐漸下切形成V形溶槽。在此過程中，崩積、坡積、殘積物逐漸堆積，形成中間厚兩側薄的碎塊石土堆積體。

因本次工程開挖擾動，破壞土質邊坡坡腳抗滑區(qū)，使得路塹邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，遇連續(xù)降雨，坡體產生局部失穩(wěn)，滑體土堆積于路塹坡腳。

3.2 穩(wěn)定性分析

3.2.1 計算方法及參數(shù)

定量計算采用不平衡推力法計算，計算工況選取見表1所示。

表1 計算工況選取

滑動面根據(jù)地質情況，結合初步計算結果，選擇潛在滑面1、潛在滑面2（見圖2所示）進行計算。根據(jù)室內試驗成果結論、工程類比及相關工程經(jīng)驗，邊坡穩(wěn)定性分析計算的基本參數(shù)取值見表2所示。

表2 基本參數(shù)取值

3.2.2 計算結果分析

選取V形溶槽中部，滑體最厚、坡面最長的剖面作為計算剖面，計算結果見表3所示。

表3 計算結果計算剖面

從表3可知，本滑坡治理設計應著眼于潛在滑面1。基覆界面較陡，計算結果顯示邊坡剩余下滑力較大，可采取措施增強路塹邊坡穩(wěn)定性，減小上部土體剩余下滑力，可降低對下部抗滑段的抗力需求。

4 防治措施

基于邊坡地形特點，采用“治坡先治水”的理念；基于滑體特點，采用“強腰固腳”的措施，重點針對潛在滑面1進行綜合治理（見圖3所示）。

圖3 邊坡剖面布置圖

4.1 路塹邊坡截排水設計

邊坡為溶槽段，匯水條件相對較好。為避免基覆界面繼續(xù)下切，采用后緣及兩側設截水溝截斷坡面水，引流至道路邊溝經(jīng)涵洞排走。坡面設仰斜式排水孔排出土體下滲水流。

4.2 路塹邊坡支擋防護設計

為保證路塹坡腳局部清方的穩(wěn)定性，路塹邊坡設擋墻臨時護腳，而后施作錨索增強抗力。同時第一級路塹邊坡設錨索框架梁防護，保證永久穩(wěn)定性，錨固段進入中風化灰?guī)r，框架內采用噴錨防護進行隔水，二、三級邊坡進行綠化恢復。

4.3 路堤邊坡支擋防護設計

根據(jù)計算結果，并結合現(xiàn)場實際，路堤采用抗滑樁進行支擋。考慮后期蓄水后對坡腳含粉質黏土碎塊石土有一定軟化作用，抗滑樁嵌入中風化灰?guī)r，樁頂縱向設置雙排拉力型錨索，錨固段進入中風化灰?guī)r，路堤坡面采用漿砌片石護面，減少坡面水、雨水下滲。

5 結束語

綜上所述，結論如下：

（1）巖溶地區(qū)地表水匯集部位，由于巖溶溶蝕作用產生的溶槽易分布于斜坡中下部地形變緩處。受地表水的沖刷，溶蝕作用不斷進行，常常形成較厚的崩坡積、殘坡積堆積物。

（2）雨水在V形溶槽處相對易于下滲，溶蝕作用容易繼續(xù)對邊坡進行下蝕；為避免V形溶槽繼續(xù)下切造成邊坡失穩(wěn)，對此類邊坡，應考慮增強坡體排水措施，排走內、外部水流，從而提高坡體穩(wěn)定性。

（3）邊坡滑體厚度較大，滑面較陡，為確保路塹邊坡整體安全性，邊坡防治工程設計時，應確保各防治措施的有效性，可提高防治措施效果。

（4）擬建道路位于庫區(qū)內，水庫正常蓄水位低于擬建路塹位置地面高程，蓄水對斜坡中下部地層具有一定的軟化作用，降低土體抗剪強度，進行穩(wěn)定性分析評價及防治工程設計時，需考慮可能產生的邊坡失穩(wěn)。