S215 清水鋪至安龍線災毀邊坡穩定性評價及治理設計

■吳熙勝

（貴州省水城公路管理局工程處，六盤水 553001）

由于貴州山區公路邊坡較多， 雨期時間較長，對邊坡的穩定性非常不利，為保證邊坡的安全穩定性，避免滑坡對公路的通行以及過往車輛的安全造成影響，以S215 清水鋪至安龍線K328＋500～K329＋500 段公路左側邊坡為依托，開展災毀邊坡穩定性評價分析。已有學者針對邊坡穩定的穩定性進行了大量分析，如楊毅凡[1]采用數值模擬的方法對邊坡穩定性進行了分析與優化設計；文俏壯[2]以開陽高速擴建項目為依托，針對邊坡失穩原因及安全系數的變化規律進行研究， 并提出了相應的施工要點；武飛等[3]針對某露天煤礦的高陡邊坡穩定性進行分析，并提出相應的治理方案；王前[4]針對公路路基邊坡穩定性進行了優化設計；孫東哲等[5]將基于Midas GTS 的二維邊坡穩定性分析與實際情況進行對比，結果顯示計算結果與實際情況相吻合；陳新德等[6]研究了赤平投影在巖質邊坡穩定性分析中的應用。本文基于上述研究， 對S215 清水鋪至安龍線K328＋500～K329＋500 段公路左側邊坡的災毀穩定性進行評價分析，并針對穩定性差的邊坡提出相應的治理措施，以及保證邊坡穩定性的建議。

1 工程概況

S215 清水鋪至安龍線K328＋500～K329＋500段，公路等級為二級，雙向兩車道，設計速度40 km/h，汽車荷載等級為公路-II 級，標準路基寬度為12 m。

2021 年7 月2 日晚S215 清水鋪至安龍線K328＋500～K329＋500 段公路左側上方坡體發生滑動，堆積體阻塞路面，造成交通中斷，養護部門及時對滑坡口及路面的堆積物進行了清運，搶通了道路，并對被滑坡摧毀的路側擋墻及混凝土護欄進行了修復， 然而坡頂滑坡后緣仍有大量松散臨空的危巖、塊石，坡腰仍有大量松散堆積的巨石和巖上體，且滑坡體中部及滑坡后緣頂部已經發生開裂。 滑坡全貌如圖1 所示。

圖1 滑坡全貌

2 邊坡災毀特征

2.1 滑坡邊界、規模及形態特征

該滑坡位于六盤水六枝特區中寨苗族彝族布依族自治鄉。 根據地質調繪基本確定了滑坡范圍，滑坡前緣位于S215 線K328＋500～K329＋500 段公路上，滑坡后緣位于離S215 內側路邊102 m 的山坡上。 滑坡山體下方為在建的貴州省納雍至晴隆高速公路，滑坡體前后緣高差58.5 m，長約102 m，最寬處約62.5 m?；旅娣e約3980 m2（投影面積），崩積層厚度在19.4～29 m，滑坡體積約4.18 m3。 滑坡的主滑方向為246°?；抡w為中層—牽引式—崩積土—中型滑坡。

該滑坡發生過滑動，養護部門及時對滑坡口及路面的堆積物進行清運，搶通道路，并對被滑坡摧毀的路側擋墻及混凝土護欄進行修復，然而坡頂滑坡后結仍有大量松散臨空的巖、塊，有大的體，且滑體中部及坡后緣頂部已經發生開裂；強降雨影響下，有進一步發生滑動的可能。 現場圖如圖2 所示。

圖2 現場邊坡情況

2.2 滑坡影響因素分析

針對滑坡區的地質狀況，經現場調查及分析，得出該段滑坡屬于屬中層—牽引式—崩積土—中型滑坡，滑坡區覆蓋層和下伏基巖分別為崩積塊石土和棲霞茅口組灰巖。 通過對滑坡區地質的綜合分析，總結出該滑坡區的影響因素主要有以下幾點。

2.2.1 地形地貌

該段滑坡區的地質災害位于單斜坡區域。 滑坡區內的原始坡體較陡，相對高差達到58 m，并且呈現由東向西逐漸降低的地勢趨勢，此地形地貌是造成滑坡的主要原因。

2.2.2 地層巖性

滑坡區的覆蓋層和下伏基巖主要為崩積層塊石土和中風化灰巖， 土層整體上表現出堆積厚、松散、不均勻、透水性強的特性，滑坡區的土層整體的抗剪強度低。 由于土層的特性，導致其遇到雨水時極易軟化崩解，強度極劇下降，是造成滑坡的重要原因。

2.2.3 強降水

滑坡區位于昆明準靜止鋒東側， 降水豐富，近兩年滑坡區的強降雨現象頻繁發生。

2.3 滑坡形成機理分析

滑坡區呈現出由東北向西南方向逐漸降低的趨勢，屬于單斜地帶，整體高差達58 m?；聟^內的坡度較陡，且有形成滑坡的厚崩積層地質。 區域內的降雨量豐富，強降雨頻繁，極易導致松散的土層軟化，遭受雨水的沖蝕，造成泥土流失。 滑坡體內的水量急劇增加，導致土層強度指標急劇下降，使土層整體的穩定性大幅度下降，最終使土體的容重增加，發生滑坡，且沿著圓弧滑動破壞。

3 滑坡穩定性計算分析

根據相關規范及該工點的實際情況，場區巖土體的物理力學指標如表1 所示。

表1 計算工況及參數

選擇K328+950 斷面為典型斷面，根據JTG D30-2015《公路路基設計規范》及JTG/T 3334-2018《公路滑坡防治設計規范》的相關要求，取穩定系數為0.98，恢復到原始地面線后進行反演綜合分析確定滑動面抗剪強度指標。 經計算， 正常工況下滑面c=3 kPa，φ=26.5°，暴雨工況下滑面c=2 kPa，φ=25.3°。 邊坡現狀穩定性計算模型簡圖如圖3 所示，邊坡現狀穩定性系數計算結果如表2 所示，邊坡治理穩定性分析計算結果如表3 所示。

表2 邊坡現狀穩定性系數

表3 邊坡清方后穩定性系數

圖3 邊坡現狀穩定性計算簡圖

由表2、3 計算結果可知，潛在滑動穩定性系數不滿足JTG D30-2015《公路路基設計規范》中穩定安全系數的相關要求，即使邊坡清方后，邊坡亦僅處于臨界穩定狀態，須進行工程處置。

4 邊坡治理設計及施工要點

4.1 邊坡治理設計

根據路基現狀及穩定性分析， 綜合考慮安全、經濟等因素，對該滑坡采取“清方放坡＋窗式護面墻＋框架錨桿植草＋鋼錨管框架梁＋截排水”的綜合治理方式。

4.1.1 清方放坡

在既有擋墻內側按實際地形選擇合適的坡率進行放坡（1∶1.25～2.9），并設置2～5 m 不等的平臺，清方平臺設置10 cm 厚C20 砼硬化，清方量為165 10.5 m3。

4.1.2 窗式護面墻

第一級邊坡設置窗式護面墻對坡面進行防護，防護面積為880 m2。

4.1.3 框架錨桿植草

第二、四、六、七、八級邊坡及邊坡與自然坡漸變段，坡面設置框架錨桿進行防護，錨桿長9 m，錨桿間距為2×2 m，傾角30°。格構由C30 砼及鋼筋骨架構成，格構寬30 cm，厚30 cm。 防護面積4 840 m2。

4.1.4 鋼錨管框架梁

對第三級和第五級邊坡清方后的坡體設置鋼錨管框架梁進行防護，鋼錨管為φ108 mm 鋼管，長15 m，鋼錨管間距3×3m，傾角30°。格構由C30 砼及鋼筋骨架構成，格構寬30 cm，厚30 cm。 防護面積約1 850 m2。

4.1.5 截排水

放坡坡口線外5 m 設置截水溝，截水溝共計67 m，坡頂來水由坡側設置的2 道排水溝引至坡底，坡側排水溝共計310 m，每級邊坡平臺設置排水溝，共計315 m，坡面來水由每級排水溝引流至坡體中部的急流槽（兼檢修步道）引至坡底涵洞處。

4.1.6 檢修步道

每級邊坡中部設置檢修踏步（兼急流槽），考慮到邊坡坡高，除了一級邊坡外，每級邊坡設置單側安全扶手，在每級平臺口設置3 m 長的安全柵欄。

4.1.7 路面恢復

對K328＋900～K329＋000 段路面進行修復，采用4 cm 厚的中粒式瀝青混凝土（AC-16C）、5 cm 厚的中粒式瀝青混凝土（AC-20C），同時恢復道路標線，標線寬度0.15 m，中線為黃色，兩側邊線為白色，路基路面恢復長度為100 m。

4.1.8 消能池

于涵洞出口設置消能池，長3 m，內徑寬2.5 m，高出地面線70 cm。

4.2 施工要點

（1）施工時按照“臨時排水→清方放坡→框架錨桿植草＋鋼錨管框架梁→窗式護面墻→截排水＋檢修步道→路面恢復”的順序，自上而下，逐級防護。 （2）土石方開挖應自上而下，分層、分段開挖支護。 每段長度不得大于10 m，邊坡土開挖應分段分次，每次開挖高度不得大于2 m，且第一次開挖高度不得大于1.5 m， 待上一步驟支護結構完成并達到設計強度的80%后方可進行下一層、 段的開挖施工。 （3）鋼錨管框架梁的框架由C30 砼及鋼筋骨架構成，格構寬30 cm，厚30 cm。 格構應嵌入坡面至少10 cm，格構底部應嵌入地面至少30 cm。 格構每隔10～20 m 設一伸縮縫，縫寬2 cm，內填瀝青防水材料，填深不小于5 cm。 （4）鋼錨管鉆孔直徑為130 mm，鋼錨管采用外徑108 mm，壁厚5 mm 低壓流體輸送用焊接鋼管加工制成，鋼管前端加工成錐形，管壁四周鉆φ12 mm 漏漿孔。鋼錨管中放置3 根HRB400φ22 鋼筋（15 m）。 鋼管采用螺紋絲口連接，絲口搭接長度不小于20 cm，連接時不能加潤滑油，絲口加工工藝宜符合國家現行相關規范、規程的有關條文。 （5）格構梁縱筋采用HRB400φ16 鋼筋，箍筋采用HPB300φ8 鋼筋，箍筋為封閉式四肢箍，且彎鉤直線段長度不小于5 cm。為防止施工過程中骨架發生偏移和下垂，骨架下面由φ8 錨釘錨固于坡面，錨釘錨固深度不小于0.4 m，以固定為準。 （6）鋼筋骨架節點應固定于鋼錨管上。 鋼錨管的固定深度為14.7 m，錨固角度為30°，其外露端頭與φ8 鋼筋架焊接連接，鋼筋架與格構主鋼筋綁扎連接。 （7）孔徑及傾角必須按施工圖標注執行；錨孔施工須嚴格定位、定向，孔距偏差不大于20 mm，偏斜度不大于2%，孔深偏差不大于50 mm；（8）鋼錨管安裝前，應嚴格檢查錨孔深度、鋼錨管長度；加強孔口保護，嚴防泥土、石塊等雜物落入孔內。 導管注漿壓力為0.6 MPa（需試驗注漿后反算實際所需注漿壓力），水泥漿參考水灰比0.75∶1，水泥標號為P042.5。 花管注漿必須采用活塞（接頭）封閉管口，以保證注漿壓力。

4.3 工程監測

監測目的是保障施工的安全，在滑坡施工過程中，可能會發生再次滑坡事件，主要是通過巡視監測手段對邊坡施工過程中可能發生的災害進行預警，保障施工人員安全。 通過對邊坡長時間的監測和分析，了解滑坡的變形特征和規律，為滑坡防治效果檢驗及營運期該邊坡穩定性評價提供依據。 針對該邊坡主要對坡頂位移（水平、豎向）、地表裂縫、周邊房屋變形及裂縫、支護結構變形情況進行監測。施工監測周期為10 個月，防治效果檢驗及營運期監測周期為12 個月。 施工期的監測頻率為滑坡變形活躍時，宜每天監測1 次，滑坡變形基本穩定情況下，宜每周監測2 次；抗滑樁施工期間，監測頻率宜每天監測1 次。 防治效果及營運期：監測頻率宜每月不少于1 次。 監測預警值應滿足邊坡工程支護體系、被保護對象以及監測對象的控制要求，并結合現行規范及現場情況綜合確定，本項目監測控制值、報警值如表4 所示。

表4 監控控制值及報警值

當出現下列情況之一時，必須立即報警，若情況比較嚴重，應立即停止施工，并對支護結構和周邊的保護對象采取應急措施：（1）監測數據達到報警值時；（2）坡體出現新增裂縫、原有裂縫有新發展；（3）坡面出現熱、氣、地下水異常，動物出現異常時；（4）邊坡的支護結構中的重要部件出現應力急劇變化、構件破損、破壞現象；（5）坡體整體上已出現剪切破壞的現象或其他安全隱患的預兆；（6）依據地區實際地質情況，根據經驗判斷的其他已出現報警的情況。 出現監測報警信息時，監測處理措施如下：（1）立即提高監測頻率，加強監測數據的分析研判；（2）立即上報業主部門，提交監測結果；（3）派技術人員至現場，對預警信息進行核實，做好現場技術溝通工作。

5 結論及建議

5.1 結論

通過對工點位置邊坡穩定性分析，主要得出以下幾點結論：（1）該段邊坡覆蓋層厚度大，整體穩定性差，現邊坡已經出現變形開裂、失穩，需對邊坡進行加固治理，并作長期監測；（2）場區地震基本烈度為Ⅶ度；（3）場區水質類型為[C]CaⅠ型，對混凝土具有微腐蝕性。

5.2 建議

為保證邊坡施工過程種的安全，提出以下幾點建議：（1）建議放緩邊坡并設計支擋措施，具體支擋加固形式及強度由設計計算確定；（2）設計完善的防排水措施，確保水不漫流至場區，甚至下滲至坡體中；（3）建議在治理前、治理期間及治理后，對滑坡體進行地表及深部位移監測，及時了解滑坡動態，以便及時進行相應處置，避免滑坡活動造成人員傷亡及經濟損失；（4）本工程應按有關規范要求采用動態設計和信息化施工；（5）由于地質復雜性和不均勻性，施工中若發現新的地質問題，及時解決。