瀏大公路滑坡穩(wěn)定分析及治理技術(shù)

何 方

(湖南省公路管理局，湖南長沙 410000)

滑坡是山區(qū)公路一種常見的自然災(zāi)害，往往對公路運營造成嚴重安全隱患。引起滑坡的因素很多，因此滑坡處理技術(shù)也很多，下面介紹瀏大公路k31+380處滑坡穩(wěn)定分析及治理技術(shù)。

1 項目簡介

瀏大公路k31+380山體滑坡，地處瀏大公路k31+260～k31+440為路塹式高邊坡，東端北側(cè)東接江西境約1 km，屬丘陵地帶，邊坡依山脊走勢而生，北高南低，相對高差約80～120 m，植被稀疏，坡腳40°～50°。原邊坡已設(shè)置了擋墻、截水溝、草皮等簡易防護，經(jīng)過2002年和2009年滑坡后，擋墻已出現(xiàn)裂痕，部分地段已坍塌，近期由于地質(zhì)與氣候等因素作用，致使坡體不斷變形，坡體出現(xiàn)明顯的坍塌，位移、滑動面大，特別是k31+380處，滑動、位移尤為突出，出現(xiàn)極其嚴重的險情，對公路運營和周邊居民生產(chǎn)生活形成重大安全隱患。

2 地質(zhì)水文情況

2.1 地層巖性

經(jīng)過地質(zhì)勘察和物理勘察，結(jié)合現(xiàn)場路勘，k31+380邊坡此處地質(zhì)情況非常復(fù)雜，坡體的斷層多，山體下可能存在采空區(qū)。該處邊坡內(nèi)部巖層由新及老為:

1)第四系全新統(tǒng):

人工雜填土:褐紅色、灰褐色，松散－稍密狀態(tài)，以碎石、煤屑為主，含水量在50%左右，厚度0～1.1 m，分布在邊坡表層。

土夾石:褐黃色，稍密－中密狀態(tài)，以石英砂巖和頁巖為主，含水量在70%左右，厚度3.2～8.4 m，系坡積成因。

2)第四系更新統(tǒng):

塊石:灰褐色，稍密－中密狀態(tài)，以石英砂巖和頁巖為主，含水量多大于70%，厚度0.7～5.9 m，系坡積、殘積成因。

3)三疊系上統(tǒng):

頁巖:全－強風(fēng)化層，灰色、褐灰色，巖石較軟，遇水浸泡表層易軟化，手易折斷，成碎片狀、土樁狀，分布在滑坡東部，厚度0～3.2 m。

石英砂巖:強風(fēng)化巖層，褐黃色、灰白色，砂粒結(jié)構(gòu)，中厚層角礫狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石堅硬，遇水浸泡后呈散狀，場內(nèi)均有分布，厚度0～7.2 m。

煤層:黑色，鱗片狀結(jié)構(gòu)，巖石富水性較好，膠結(jié)較弱，巖石較軟，含硅質(zhì)巖角礫，僅分布在滑坡體東部，厚度0～12.5 m。

2.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，區(qū)域附近無大的區(qū)域構(gòu)造通過，受其影響而產(chǎn)生的次級褶皺，在滑坡體附近有所表現(xiàn)，巖層產(chǎn)狀變化較大，總體走向120°～150°，傾角21°～35°。軟質(zhì)巖層有明顯擠壓擦痕，無較大的斷裂構(gòu)造。

2.3 水文地質(zhì)條件

邊坡水文地質(zhì)條件較簡單，地下水主要為第四系覆蓋層中孔隙水和基巖裂隙水，邊坡北部以石英砂巖為主，含水性弱，地下水位埋深較大，多在9.8 m以上，東南部下伏煤層，富水性較好，地下水位埋深較淺，多在2.3～4.8 m之間，且附近多處泉水出露，出露泉水最大流量為10 L/s。

區(qū)段以大氣補水為主，地下水隨季節(jié)變化不均，水交替迅速，直接排泄于溪溝，由于煤系地層的強富水性，對邊坡的穩(wěn)定會產(chǎn)生一定的影響。

3 滑坡成因及穩(wěn)定分析

k31+380地質(zhì)非常復(fù)雜，坡體斷層面多，強度低，容易產(chǎn)生滑坡。煤系地層主要分布在邊坡東南地勢較低地段，強度低，富水性好，周邊可見人工采挖的痕跡，在覆蓋層的自重和地下水的侵蝕等多重作用下，沿巖石界面和侵蝕產(chǎn)生滑動，其附近可見泉水露頭和邊坡坍塌現(xiàn)象。由于軟弱夾層和巖石分界面等綜合作用，本區(qū)域存在深層(第三系)主控滑動面，另外第四系內(nèi)部，及第三系與第四系分界面存在淺層滑動。受不均勻風(fēng)化的影響，邊坡北部險峻山崖經(jīng)常有崩塌落石，最大直徑達5 m，滾動距離可延綿幾公里，落石巨大的沖量能破壞邊坡的穩(wěn)定。

滑坡剩余下滑力采用傳遞系數(shù)法，把整個邊坡分成四段，見圖1。

圖1 傳遞系數(shù)法計算剩余下滑力

計算滑坡推力時應(yīng)考慮的荷載:滑體重力、滑坡體上建筑物產(chǎn)生的附加荷載、地下水產(chǎn)生的荷載(包括靜水壓力和動水壓力)、動荷載(如汽車荷載)等永久荷載，以及地震水平作用力、作用在滑體上的施工臨時荷載。

根據(jù)《公路橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》和《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》以及巖土室內(nèi)試驗資料、極限平衡反算值、工程地質(zhì)類比經(jīng)驗數(shù)據(jù)，結(jié)合原位測試數(shù)據(jù)，確定主要的巖土力學(xué)指標如表1。

表1 主要的巖土力學(xué)指標

根據(jù)現(xiàn)場滑坡區(qū)地形、地質(zhì)資料及目前邊坡的穩(wěn)定情況，選取k31+380作為典型的橫斷面計算，滑坡的安全系數(shù)為0.896，根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30－2004)規(guī)定:滑坡體計算的穩(wěn)定系數(shù)Fs小于1.15，與當(dāng)前滑坡體的狀態(tài)比較吻合，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)抗滑安全系數(shù)設(shè)定為1.1時，經(jīng)計算得出設(shè)計支擋結(jié)構(gòu)所承受的推力為774 kN/m。

4 處理方案

治理工程的設(shè)計在貫徹安全、合理、經(jīng)濟的設(shè)計原則，保證安全和正常使用的前提下，尋求方便施工、對環(huán)境影響小、最經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式。

滑坡治理方案為先削坡，減小下滑力，再以“抗滑樁+格構(gòu)錨桿+截排水+裂縫封填+人字形骨架護坡+樹根樁加固坡腳+修復(fù)已建擋墻”治理(見圖2)，削方時，應(yīng)從上往下分層分段開挖。削坡后，設(shè)置兩級平臺寬5.0 m，下部為格構(gòu)錨桿支護，上部為人字形骨架護坡支護，一級平臺設(shè)置抗滑樁，并設(shè)置樹根樁穩(wěn)固坡腳后，再對下部擋墻進行修復(fù)。

抗滑樁為矩形截面，采用人工挖孔樁，尺寸1.6 m ×2.0 m，樁心距 4.0 m，樁長L=20.0 m。

錨桿采用Ф28的螺紋鋼，長度為15 m，骨架為C25鋼筋混凝土。

截水溝分為 A型和 B型，A型水溝尺寸600 mm×450 mm，布設(shè)于滑坡體內(nèi)，B型水溝尺寸600 mm×600 mm，布設(shè)于滑坡體周界以外?；麦w深層排水采取用軟式透水管將地下水引排出滑坡體。

采用人字形骨架植草進行護坡和加固，滑坡體坡面采用人字形片石骨架護坡，縱橫間距為2.5 m×3.5 m，M7.5 砂漿漿砌片石砌筑，網(wǎng)格骨架間鋪設(shè)草皮或種植灌木等綠化護坡，以防雨水沖刷，保證坡體表層土體的穩(wěn)定，消除其對道路與居民安置區(qū)的威脅。

對坡體裂縫進行封閉。擋墻變形破壞嚴重處，應(yīng)拆除重建，其余部分擋墻輕微變形裂縫采用1∶1純水泥漿灌漿嵌補加固，對路面破損較嚴重處進行修復(fù)。

圖2 滑坡處理方案圖

5 處理效果

雖然滑坡體地質(zhì)條件比較復(fù)雜，按上述施工方法施工現(xiàn)已安全治理結(jié)束。經(jīng)過一個雨季的考驗，通過對抗滑樁固定和滑坡體深部位移監(jiān)測，沒有明顯位移突變，治理措施有效地抑制滑坡體變形失穩(wěn)，達到預(yù)期的效果。

［1］JTG D30—2004，公路路基設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］JTJ 064－98，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

［3］馬惠民，王恭先，周德培.山區(qū)調(diào)高速公路高邊坡病害防治實例［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［4］瀏大公路k31+260～k31+440段路基邊坡工程地質(zhì)詳細勘察報告及滑坡處治設(shè)計［Z］.2010.