巖體交界面高大順向邊坡滑塌綜合處治方案

作者簡介：曾志友（1993—），工程師，主要從事高速公路建設管理、施工質量管理工作。

摘要：文章通過分析廣西西北部山嶺重丘地區天峨至北海公路（天峨經鳳山至巴馬段）高大順向邊坡滑塌處治及高性能無土噴播技術聯合防護案例，介紹可溶巖與非可溶巖交界處邊坡的工程特性，并探索應用多種措施穩定邊坡及生態復綠，包括采用削坡減載、增設寬平臺、錨噴防護、錨索格梁、高性能無土生態噴播等措施進行處治，同時對可溶巖與非可溶巖交界面高大順向邊坡的塌方處治設計進行介紹，為類似地形邊坡滑塌處治提供設計參考和建議。

關鍵詞：可溶巖與非可溶巖交界面；順向邊坡滑塌；無土生態噴播；品質綠色雙示范

0 引言

隨著廣西中心盆地及沿海三市地區的高速公路路網逐步完善，路網向廣西北部、西北、東北、西南等方位延伸勢在必行，廣西高速公路建設向大石山區、山嶺重丘區、巖溶發育地區等“三區”推進成為今后建設的新常態。了解典型邊坡失穩破壞的成因及采用適當的工程生態綜合防護，是當前交通領域亟待解決的問題。本文以天峨至北海公路（天峨經鳳山至巴馬段）高速公路邊坡綜合整治的實際案例，提出整治巖體交界面高大順向邊坡滑塌的措施，并分享一些設計和施工經驗。

1 邊坡滑塌概況

本文所討論的高速公路邊坡案例位于廣西西北部鳳山縣某鄉，邊坡滑塌發生于2022-01-03的開挖過程中，滑塌長度約為110 m，塌方總面積為766 m²，塌方體平均深度為3.5 m，且坡面多處可見寬度約為5～8 cm的裂縫，呈楔形狀，塌方體上方巖土脫空，兩側巖體及截水溝有多處裂縫，但并未貫通，坡面有進一步滑動趨勢。2022-01-18，邊坡進一步沿巖層面崩塌，形成較大的崩塌面，滑塌長度約為140 m，塌方總面積為4 360 m²，塌方體平均深度為7.5 m，屬于典型的推移式滑坡。

2 滑塌形態特征

該滑塌體總體呈現出頭部小、中下部寬，類似反轉90°的梯形形狀，經現場地質復核，為褐黃色碎石，厚度變化大，基巖為二迭系下統茅口階灰巖夾泥質灰巖，中風化，薄層狀構造，巖體破碎，巖質較硬。該邊坡位于天峨箱狀背斜南翼的隆梅-砦牙向斜褶皺區內，受褶皺作用影響，邊坡不同區域產狀變化較大。巖層產狀整體朝正東方向，第1級～第3級邊坡中部巖層傾角相對較平緩，頂部及兩側較陡，整體呈上陡下緩特征。局部坡面發育全風化鈣泥質粉砂巖，呈硬土狀，主要集中在邊坡的兩側邊角及最頂部坡面。

滑塌體碎石主要堆積于該邊坡前緣，呈扇形分布，形成高約40 m、坡度為40°～60°的高陡堆積體，這對下緣路基及附近互通區匝道橋有產生次生地質災害的風險隱患。因此，對該滑塌邊坡的處治有利于消除安全隱患，保障高速公路運營安全。

3 滑塌處地質地貌條件

沿線表層為第四系（Q）覆蓋，下伏基巖為泥盆系、石炭系、二迭系、三迭系的碎屑巖-碳酸鹽巖地層。滑塌區屬于二迭系棲霞組，上段為灰巖段，灰-深灰色中厚層致密石灰巖；下段為砂巖段，灰白色薄-中厚層石英砂巖夾頁巖。位于峰叢洼地與剝蝕低山的過渡地貌，自然橫坡為30°～35°，植被以雜草-灌木為主。表層為褐黃色碎石，厚度變化大，基巖為二迭系下統茅口階灰巖，中風化，中厚層狀構造，巖體破碎，巖質較硬。邊坡開挖線位于巖性碎屑巖與灰巖的交界面附近，巖性界面變化復雜，巖層傾向總體向外側，屬于順向邊坡，對邊坡穩定性不利；邊坡整體穩定性較差，位于巖體交界路段，巖體風化強烈，開挖過程中易沿碎屑巖與灰巖的交界面發生滑動，易產生許多邊坡失穩的問題。

4 滑塌失穩機理分析

4.1 地質構造的控制作用

該邊坡位于天峨箱狀背斜南翼的隆梅-砦牙向斜褶皺區內。受褶皺作用影響，邊坡不同區域產狀變化較大，且巖體破碎。

4.2 巖性接觸帶的風化作用

該邊坡位于可溶巖與非可溶巖的接觸帶，由于接觸帶巖性差異大，巖體間結合不緊密，風化作用強，巖性界面埋深淺，降雨易入滲，下伏的可溶巖更易發生溶蝕作用，故在巖性界面易發育風化土，從而形成軟弱結構面或者夾土層，對邊坡穩定性不利。此外，巖性分界面的在邊坡工點空間尺度往往是不規則的，而邊坡按標準坡率放坡，二者空間組合往往導致同一坡面不同巖性交替出現、軟弱結構面被反復切割暴露，導致邊坡易產生滑塌。

4.3 薄層構造的發育作用

巖體為薄層狀灰巖，層間巖體抗剪能力差，受不可避免的施工擾動影響（如臨近隧道的施工爆破），易發生剝落、掉塊，根據巖層組合易形成楔形體滑動。在順向軟弱結構面發育的情況下，易沿巖層面發生順向滑動。

4.4 人的因素作用

除了自然因素之外，該邊坡的滑塌還有一部分原因歸咎于人的因素。在設計勘察階段，設計單位地質勘察手段有限，設計深度和針對性不足，實際揭露地質位于構造發育的可溶巖與非可溶巖接觸帶，邊坡整體穩定性較差，與設計勘察地質不符^[1]。設計單位對邊坡地質勘察補點較少，對地質情況分析不到位，沒有勘察出高大邊坡開挖后臨空面和潛在巖性交界滑動面組成的新滑坡，邊坡防護設計時未能有預見性地采取冗余設計和容錯設計。同時，施工單位施工組織不合理，未能及時結合現場實際地質情況采取加強防護和坡面防排水等措施；原巖體內經邊坡開挖施工活動，巖體應力場平衡被打破，未嚴格落實“開挖一級、防護一級、綠化一級”建設理念。

綜上所述，本次邊坡滑塌失穩的機理主要是地質構造的控制作用、巖性接觸帶的風化作用、薄層構造的發育作用、人的因素作用，使邊坡在可溶巖與非可溶巖接觸帶的位置，巖土體抗剪強度明顯降低，沿巖層面發生順向滑動，產生推移式滑塌。

5 原設計情況

本案例路塹邊坡的最大坡高約93 m，共7級坡，根據原“一坡一設計”工點圖，各級坡率均采用1∶1進行放坡，每15 m開挖1級，每級設寬1.5 m平臺，放坡后各級坡面均采用“掛主動防護網+12 m隨機錨桿+植藤”的方式進行防護。

6 綜合整治措施研究

根據專家評審意見及結合現場塌方情況，推薦采用“削坡減載+寬平臺+全坡面錨噴防護+錨格梁^[2]+無土生態噴播復綠”等組合方式進行處治。

6.1 削坡減載

為了避免該滑塌體上部未擾動山體及兩側陡峭山體繼續發生失穩滑塌。采用全坡面削坡減載，在清除坡腳前緣滑塌體后，各級按1∶1坡率重新放坡，每15 m分1級，消除各級滑動面和坡面裂縫，確保邊坡整體穩定。

6.2 增設寬平臺

為避免地質情況誤判，設計階段宜采用一級或多級寬大平臺等冗余設計和容錯設計。在第2級邊坡增設10 m寬平臺，碎落臺及其余各級平臺寬1.5 m，取消各級平臺花壇和坡頂截水溝。

可溶巖與非可溶巖接觸帶邊坡風化土十分發育，不可控因素較多，通過設置10 m寬的大平臺，形成類似高填路堤反壓護道的效果，可提升第2級以上邊坡穩定；同時預留足夠的緩沖空間，可防止發生突然性、大范圍的邊坡滑塌和落石，威脅運營過程中的行車安全；設置寬平臺也可為中長期預留村道改路空間，促進當地交通建設發展。

6.3 全坡面錨噴防護

為將該邊坡受水的影響降到最低，第1級采用錨索格梁+坡面掛網噴混凝土進行封閉，第2級～第6級各級均采用錨固掛網噴混凝土進行防護，采用Ⅰ型錨桿，第2級～第4級錨桿長12 m，第5級～第6級錨桿長9 m。

褶皺帶、薄層順向可溶巖發育路段、巖性交界路段，節理裂隙十分發育，建議采用全坡面封閉措施。結合本案例情況，建議設計階段宜采用傳統的（掛網）噴射混凝土^[3]進行防護，以滿足坡面防沖刷及坡面穩定要求，最大限度隔絕水分滲入破碎巖面，減少掉塊風險，同時能有效減少主動防護網清理落石的費用，明顯節約人、材、機的成本，并綜合考慮周邊巖土開挖、構造物施工影響，避免爆破震動對地質薄弱帶造成潛在損傷。

6.4 錨格梁

為了整體提升坡腳穩定性并降低順層再次滑動的風險。第1級采用錨索格梁進行防護。采用Ⅰ型錨索，單根長20 m，共5排，入射角θ=15 °，抗拔力設計值為400 kN。

邊坡因巖體應力場平衡被打破與開挖臨空面無反力支撐而導致的順向坡滑動，是最常發生的一種破壞形式。該類順向坡滑坡治理在設計階段應盡量避免采用抗滑樁，本案例邊坡第1級采用錨索格梁進行防護，該防護形式可在連續強降雨下、邊坡前緣第一級坡切坡、坡腳不穩等較極端因素共同影響下，配合錨索控制其變形，與格梁共同作用，起到阻滑作用和位移限制作用，這對邊坡穩定至關重要。

6.5 無土生態噴播復綠

為了契合“綠水青山就是金山銀山”的綠色發展理念，更有利于實現人與自然和諧發展，采用高性能無土噴播木纖維技術進行復綠。

在坡面混凝土全封閉穩定一段時間后，采用高性能無土噴播木纖維復綠技術，開啟大面積混凝土坡面生態修復新思路，在該邊坡應用過程中，生態修復措施復綠效果明顯，具有大面積高效機械作業效率高、儲水保溫復綠快、復綠飽和度及復綠率均勻性好、整體構成立體互鎖巖石坡面永久持綠效果好等優點。該措施主要是用于邊坡封閉穩定后采用，有效消除了高速公路可視范圍內大面積混凝土坡面裸露造成的視覺影響。

7 結語

根據天峨至北海公路（天峨經鳳山至巴馬段）高速公路高大順向邊坡滑塌處治案例，本文可總結經驗如下：

（1）在高速公路選線階段，應重點避免山體大挖大填大防護；如無法避免，可通過優化設計，降低坡體高度，盡量不超過四級邊坡，減少開挖深度，降低安全風險。

（2）勘察設計階段巖溶地區可行性研究勘察和初步勘察應查明擬建場地巖溶發育規律和巖溶形態的分布規律，宜采用工程地質測繪和多種物探方法進行綜合判釋。勘探點間距宜適當加密，勘探孔深度揭穿對工程有影響的表層發育帶即可。設計單位要加強山嶺重丘地區的地質勘探工作，減少地質誤判的情況發生。

（3）施工階段應組織相關單位有針對性地開展地質復核工作，針對高大邊坡、各種地質薄弱帶的開挖條件進行動態確認，并建立“一坡一設計”動態管理臺賬，設計時應依據實際工程性質，并充分考慮“人、機、料、法、環”五要素，結合工期與費用等條件，選擇最適宜的施工方法。

（4）高邊坡滑塌治理作為災害整治的重要組成部分，各參建單位應高度重視高邊坡滑塌治理。高邊坡滑塌治理不僅要達到基礎的防護作用，還要盡量做到減少工程費用、保持防護美觀、尊重自然和諧的效果。否則以破壞自然規律作為代價來防治滑塌只會導致未來更多問題的出現。高邊坡滑塌的防治實質上就是采用人工措施保持和恢復邊坡的長期穩固，但不可一味削坡減載，在建設用地與環境保護政策愈加嚴格的情況下，采用各類工程技術手段穩固坡面將是我國未來邊坡治理大趨勢。

參考文獻：

[1]GB 50021-2001，巖土工程勘察規范（2009年版）[S].

[2]GB/T 38509-2020，滑坡防治設計規范[S].

[3]GB 50086-2015，巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范[S].