劉廷偉

(1.重慶市勘測院 重慶市 401121； 2.重慶市巖土工程技術(shù)研究中心 重慶市 401121)

近年來廣東省高速公路發(fā)展建設(shè)迅速，路網(wǎng)發(fā)達(dá)，其中沿海部位地處丘陵臺地與沖積平原相間的地貌格局，高速沿線深挖低填高邊坡分布范圍廣，在暴雨季節(jié)滑坡變形時有發(fā)生。水是滑坡誘發(fā)的重要原因，滑坡的形成和發(fā)展與水有著極為密切的關(guān)系，其作用機(jī)理主要表現(xiàn)在物理作用、化學(xué)作用、力學(xué)效應(yīng)、地震效應(yīng)等多個方面。截排水是滑坡治理工程中一項(xiàng)重要措施，工程實(shí)踐證明，排水對于提高滑坡的穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的作用，通常也是一種比較經(jīng)濟(jì)的工程方案。

1 工程概況

1.1 工程簡介

西部沿海高速公路K21滑坡位于珠海市北部，因高速公路建設(shè)于珠海段K21+060～K21+466右側(cè)切割山丘坡腳而形成路塹邊坡，長406m，高約55m。邊坡所在區(qū)域每年均會經(jīng)歷持續(xù)特大暴雨，大量地表水滲入坡體，致使該邊坡在施工及運(yùn)營期間幾次較嚴(yán)重滑塌后，最終形成了較大規(guī)模的滑坡變形，需要對其進(jìn)行綜合治理。

1.2 工程地質(zhì)條件

(1)地形地貌?；聟^(qū)為丘陵臺地與沖積平原相間的地貌，地勢總體由北西向南東傾斜。 滑坡相對高差最大約75m，地表植被茂密，自然山坡坡率較緩，坡度約在10°～25°左右。

(2)氣象、水文?；滤诘貐^(qū)氣候?qū)倌蟻啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，溫暖潮濕，雨量充沛，年均降水量1700～2231mm，每年3～9月雨季的降水量占年降水量的50%～88%。5～9月份熱帶風(fēng)暴襲擊，平均每月約有一次暴雨發(fā)生。

(3)地層巖性。該滑坡地層從上往下依次為粉質(zhì)黏土，砂質(zhì)黏性土，全～微風(fēng)化火山角礫巖，其中土層及全～強(qiáng)風(fēng)化巖層遇水易軟化，弱～微風(fēng)化巖層巖質(zhì)較硬。

(4)地質(zhì)構(gòu)造與地震。路線所經(jīng)區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，縱橫交錯成網(wǎng)格狀，整條線路位于斷裂的挾持部位，滑體巖體結(jié)構(gòu)面傾角為20°～50°，絕大部分為40°左右。該結(jié)構(gòu)面為本滑坡的控制性結(jié)構(gòu)面，對滑坡的穩(wěn)定起至關(guān)重要的作用。

1.3 水文地質(zhì)條件

本滑坡體賦存的地下水類型包含第四系松散層孔隙水、基巖裂隙水、巖層承壓水。第四系主要為坡積和殘坡積物，其含水層位變化較大，由于裂隙較發(fā)育，該層地下水主要為孔隙水。滑體范圍內(nèi)出露的巖體主要為火山角礫巖，強(qiáng)～弱風(fēng)化火山角礫巖為風(fēng)化裂隙水和構(gòu)造裂隙水的主要富水層。承壓水主要賦存于微風(fēng)化火山角礫巖與下伏花崗巖不整合接觸帶，接觸帶花崗巖風(fēng)化嚴(yán)重，裂隙發(fā)育，其上下均為不透水層，富水量大。地下水主要為大氣降水補(bǔ)給，由于邊坡周圍匯水面積較大，降雨量大且集中，區(qū)內(nèi)邊坡所在匯水區(qū)域內(nèi)未形成深切沖溝，地表徑流不發(fā)育，地表水滲入地下形成豐富地下水，邊坡排水斜孔長期流水，坡面長期處于滲水狀態(tài)。邊坡周圍多見當(dāng)?shù)鼐用裨O(shè)置排水管引水。從雨后第三天現(xiàn)場調(diào)查，坡體后緣地表水下灌達(dá)30m3/h。根據(jù)前期勘察在現(xiàn)場鉆孔中的提水試驗(yàn)，場地地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性。

2 滑坡性質(zhì)及變形特征

(1)滑坡為復(fù)合型滑坡，具有多層、多級的特點(diǎn)。包括堆積層、全風(fēng)化層內(nèi)的淺層滑動，全風(fēng)化層沿強(qiáng)風(fēng)化層面的中層滑動，強(qiáng)風(fēng)化層沿弱風(fēng)化層的深層滑動及坡體沿不利結(jié)構(gòu)面的追蹤剪切滑動。

(2)上層屬土質(zhì)或類土質(zhì)滑坡，下層屬巖質(zhì)滑坡。滑體體積較大，滑坡總體積約90萬方。

(3)滑坡平面分區(qū)明顯，呈M型。其中K21+060～+115段(I區(qū))約1.1萬方，主滑方向116°；K21+115～+225段(Ⅱ區(qū))滑坡體積約28萬方，主滑方向118°；K21+225～+330段(Ⅲ區(qū))滑坡體積約15萬方，主滑方向118°；K21+330～+466段(Ⅳ區(qū))滑坡體積約42萬方，主滑方向125°。

(4)滑坡為人工邊坡受水影響多次滑動演變而成， 2004年9月、2006年8月、2008年6月暴雨期間，分別發(fā)生三次變形及坍塌，最終發(fā)展為牽引式滑坡。

3 水對滑坡的作用機(jī)理

滑坡雖然是由地質(zhì)、水文、工程活動等綜合因素作用形成的，但水對本滑坡的作用是綜合且復(fù)雜的，主要體現(xiàn)在以下方面：

(1)區(qū)內(nèi)匯水面積較大，坡體徑流不發(fā)育，無集中地表水排泄途徑，降雨時大量雨水易形成漫流而滲入坡體形成地下水。

(2)上部滑坡體范圍內(nèi)覆蓋層較松散易滲水，下部滑床范圍中微風(fēng)化火山角礫巖相對隔水，且該區(qū)域節(jié)理裂隙交錯發(fā)育，雨水易通過裂隙入滲從而形成軟弱滑動面。

(3)人工邊坡的開挖改變自然坡體的地表水流向及地下水的滲流方向，使人工邊坡成為地表水及地下水的優(yōu)勢排泄面，降水大部分滲入滑坡體內(nèi)部，增大滑體容重，降低滑面強(qiáng)度，形成較大的動、靜水壓力。

(4)滑坡所處區(qū)域每年5～8月份均有密集臺風(fēng)影響，臺風(fēng)帶來強(qiáng)降雨，是誘發(fā)滑坡的主要因素。

4 滑坡綜合截排水系統(tǒng)

運(yùn)用極限平衡法，對各個區(qū)域代表性斷面的剩余下滑力進(jìn)行計算，得出相應(yīng)滑坡推力，根據(jù)滑動面情況及計算分析結(jié)果，以“排水減重、強(qiáng)腰固腳”為原則，最終采用“錨索抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索框架+綜合截排水”方案進(jìn)行治理。支擋工程以“以樁為主，樁錨結(jié)合，錨為輔”的思路進(jìn)行，治水工程則以“以線串點(diǎn)，截排結(jié)合”的思路進(jìn)行，對其設(shè)置綜合截排水系統(tǒng)。

4.1 截水工程

(1)坡頂截水溝

邊坡整個塹頂開口線外5m設(shè)置截水溝，滑坡體外5～10m設(shè)置截水溝，截水溝形狀與滑坡平面形狀對應(yīng)，呈M型，最終經(jīng)急流槽排出邊坡?？捎行r截滑體外地表水，以阻止水流入滑坡范圍。

(2)平臺封閉

由于坡體的滑動及工程施工的影響，造成坡面平臺的截水溝大部分破壞，對邊坡各級平臺采用30cm厚M7.5漿砌片石全封閉并對平臺截水溝進(jìn)行修補(bǔ)或新建，平臺截水溝通過急流槽匯入塹頂截水溝。

(3)坡面截水

整個坡面均采用了錨桿錨索框架梁的形式進(jìn)行加固，在豎向框架梁兩側(cè)及橫向框架梁底部，設(shè)置截水肋條，有效分隔坡表徑流，防止坡面沖刷，表水沿肋條經(jīng)平臺水溝排出。

4.2 排水工程

滑坡地段地下水豐富，設(shè)計采用穿過中層、潛在深層滑面的排水斜孔結(jié)合在滑體后緣的適當(dāng)區(qū)域設(shè)置的若干個直徑約為4.0m的集水井，以更有效地疏排滑體后部來水，減小坡體的地下水壓力，有效地提高滑體的自穩(wěn)性。

(1)集水井(點(diǎn)的布置)

在滑坡Ⅰ區(qū)(K21+060～K21+115)及Ⅱ區(qū)(K21+115～K21+225)后緣設(shè)置直徑為4.0m的集水井，共計四孔；在滑坡K21+330～+466段(Ⅳ區(qū))后緣及側(cè)界設(shè)置直徑為4.0m的集水井，共計四孔。井底深入弱風(fēng)化層或深層潛在滑動面以下不小于2.5m。集水井的井壁均采用C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆制作，壁厚為0.4m。

(2)放射狀仰斜集水孔(點(diǎn)的擴(kuò)散)

為了加大集水井疏排地下水的范圍及能力，在井壁設(shè)置放射狀集水斜孔以疏排滑體中的地下水?？孜恢饕O(shè)置在各個集水井的出水點(diǎn)、滑面或風(fēng)化界面以上1.0m處，每井設(shè)置2～3層仰斜集水孔，長度為18.0～45.0m，同一層集水孔的夾角約為30°，鉆孔直徑為Φ130mm，仰角為5°～13°，集水井開挖中有多層滲水現(xiàn)象處，設(shè)置多層斜孔集水措施。仰斜集水孔直徑130mm,內(nèi)插Φ100mm軟式彈簧透水管，在孔口1.0m的位置插入Φ110mm高強(qiáng)度PVC管，并伸出井壁0.2m。

(3)井間導(dǎo)流管(以線串點(diǎn))

為使集水井中的地下水能順利排出，集水井用井間導(dǎo)流管連通，井間導(dǎo)流管為2孔，孔徑130mm，孔距0.5m，內(nèi)插Φ110mm不帶孔高強(qiáng)度PVC管，進(jìn)水口約位于井底以上1.0m，出水口位于井底以上0.5m，其方位角及縱向坡度結(jié)合兩井位置、地形及井底高程設(shè)置，所有集水井的匯水最后通過在JSJ1集水井中的以近垂直邊坡走向的角度的井中導(dǎo)流管疏排到坡腳處而引出坡外。導(dǎo)流管出口在一級邊坡處，地下水從一級邊坡排出時需用PVC管接入路基側(cè)溝以防沖刷坡面。

(4)坡面排水斜孔的設(shè)置(面狀排水)

表1 集水井排水系統(tǒng)統(tǒng)計表

滑坡里程(分區(qū))集水井(點(diǎn))孔號(m)孔徑(m)孔深(m)放射狀仰斜集水孔(點(diǎn)的擴(kuò)散)層數(shù)/孔數(shù)孔深(m)井間導(dǎo)流管(以線串點(diǎn))方位縱坡孔深K21+115～K21+225(Ⅱ區(qū))JSJ1412.52層/10孔35116.61038JSJ24203層/15孔30～3591.5738.8JSJ3422.53層/15孔18～4575.51940JSJ44264層/21孔29～4548.7540K21+330～K21+466(Ⅳ區(qū))JSJ5419.52層/12孔30116.61058JSJ64263層/21孔30150.5940JSJ74263層/21孔30168.11136JSJ8425.53層/21孔45116.61535

為了疏排集水井影響范圍外的Ⅲ區(qū)滑坡地下水，特在K21+220～K21+320段的三級邊坡坡腳以上1.0m處設(shè)置一排仰斜排水孔，鉆孔直徑為Φ130mm，孔內(nèi)填充Φ100mm軟式透水管，里端采用2層無紡布包封，仰角為6°。長度為26.0m，孔間距9.0m，但為了提高坡體的排水率，可根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。為了防止排水斜孔在運(yùn)營期間的人為破壞，特需在孔口插入長1.0mΦ110mm PVC管加以保護(hù)。

5 結(jié)語

通過對西部沿海高速公路K21滑坡治理中水的作用機(jī)理分析及其綜合治理，得出以下結(jié)論：

(1)對地表水采用截、排、封相結(jié)合，對地下水采用集水井、排水孔、導(dǎo)流管形成的點(diǎn)、線、面排水網(wǎng)絡(luò)，有效地截留和疏導(dǎo)地表與地下兩個層面水的影響，對本滑坡治理是綜合有效的。

(2)滑坡水的有效治理，降低滑坡體中的水壓力，減輕了滑體重量，提高滑面抗剪參數(shù)，使滑坡剩余下滑力大幅降低，節(jié)約支擋工程的造價，經(jīng)濟(jì)效益顯著，該滑坡最終采用樁、錨措施得到有效治理。

(3)在各工程中，由于自然條件、路線布置等其他因素的不同，情況往往比較復(fù)雜，更因因地制宜地重視截、排水措施的綜合設(shè)計，提高排水效果，發(fā)揮各種截、排水措施的優(yōu)點(diǎn)，降低工程費(fèi)用。