西宁甘河工业园区道路滑坡原因分析及整治措施

童景盛

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

长期以来，路基边坡的综合防护技术一直是城市道路建设中的一个薄弱环节。城市道路因填挖量相对较小，高边坡地段不多，由此引起的损失亦不大，因而防护工程不作为城市道路建设的主体工程，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。但近些年来，由于城市的扩展建设，处于城郊地带的道路也纳入了城市建设的规划范围，出现了较多的高挖深填的地段，边坡治理与防护也大量出现。尤其是位于青藏高原的青海省更是条件恶劣，地质条件复杂，各种地质灾害频繁发生。因此，道路两侧的边坡滑坡设计与治理显得越来越重要。

1 工程概况

甘河工业园区四号路位于甘河工业园区境内的北侧，总体走向为北偏西20°～24°左右，按照城市II级次干道标准实施修建，采用整体式路基，路面宽17.00 m。K2+400～700段左侧山体陡坡，在修建四号路时，将左侧高约20～30m的山体挖除近一半。在路床修建后，土、岩体出现向右侧塌移，在塌移后施工方已将崩塌物铲除，塌移后的边坡为一高陡欠稳定边坡，陡坡体后缘出现了拉张裂缝迹象，稳定程度较差。期间，恰逢连场大雨，导致部分山体发生滑坡，滑坡体宽度约60 m，滑体高度约13 m，滑体体积约6 000m3。滑坡事故发生后，经各方紧急商讨，决定先做临时保护措施以控制滑坡的继续发展，再实施永久整治措施以消除滑坡病害。

2 工程地质及边坡稳定分析

2.1 工程地质

甘河工业园区位于甘河河谷，四号路的右侧为甘河河谷Ⅰ级阶地，左侧为低山丘陵区，边坡体形态呈梯形。根据工程地质测绘及探井成果表明：边坡顶部土层主要为第四系：①层耕土（Q4pl）、②崩积物（Q4col）、③－1层黄土状土（湿陷性）（Q4al）和③－2层黄土状土（非湿陷性）（Q4al），坡体岩性为第三系泥岩（E）地层。

第四系耕土属欠固结，松散土；黄土状土属以粉粒为主的松散土，为上部土层的崩塌创造了条件；边坡土层主要为第四系黄土和第三系强风化泥岩，堆积层厚度大，边坡呈陡坡地形，坡度在60°～80°之间，这是影响边坡稳定的地貌因素。在第三系泥岩中，裂隙及解理较发育，同时，发育有一组近垂直的裂隙组，这是影响边坡稳定的构造因素。

2.2 边坡稳定性分析

从后缘拉裂来看，边坡顶部的荷重很高，仍有新的接缝裂隙在发育。通过现场踏勘，发现在坡面上每天都有新的小范围的掉块在产生，少至几立方，多至几十立方。以上表明，坡面坡度仍大于主要裂隙组的倾角。同时，坡顶的荷重是使边坡不稳定的另一主要原因。以上仅能产生小的、次生的崩塌，短期内大的崩塌发生的可能性已不大。但随着小的崩塌不断发生，边坡不断接近直立，同时，暴露出的泥岩不断进行风化和雨季的雨水作用，加剧了泥岩的软化，破坏岩体的原有结构，在今后，有可能形成较大的崩塌，即边坡随着时间的推移，将更加不稳定。

3 滑坡原因分析及稳定计算

3.1 滑坡原因分析

滑坡的形成既有内在因素，也有促成其形成的外在条件。如地质、地貌、降雨及人类工程活动因素等。

（1）地质因素。该工程边坡体主要组成为覆盖层黄土状土及下覆强风化泥岩。滑坡范围内的地层上部为第四系全新统堆积层，中部为角砾土，下覆基岩为志留系云母片岩。坡体的岩性为页岩风化残积土或全风化土，该层为软弱层，一旦暴露和遇水即易软化，这就为滑坡的形成创造了天然条件。

（2）人工切坡是造成陡坡土体塌移的主要诱发因素。由于开发建设，在古滑坡体前缘开挖要地，在滑坡滑动前，前缘切坡已达20 m以上，并未进行有效支护，破坏了原陡坡地形的平衡系统而引起工程崩塌。

（3）挖土坡度影响。施工时为预留回填土，在山体挖土时未按设计要求进行放坡，造成部分山体坡度过大。

（4）排水设施影响。山体土方开挖前，未在边坡周边设置排水沟，故地表水未能及时排走。

（5）天气影响。施工期间正值雨季，且在边坡、管坑土方开挖后突降连场大雨，雨水不断渗入坡体内，使土的含水量和重度增大，内摩擦角减少，抗剪强度降低。边坡体在天然状态条件下处于欠稳定—基本稳定状态，在暴雨条件下处于不稳定状态。

以上各种影响因素均与滑坡发生的成因吻合，根据现场调查观察，发现滑坡体水平位移不大，滑坡后壁不高，主裂缝宽度较小，滑坡体前缘未形成鼓包，该滑坡按滑坡体规模划分属于小型滑坡，按照滑动受力状态特征划分则属于牵引式滑坡。

3.2 稳定计算

（1）滑坡推力的计算

采用条块分割法，在顺滑动主轴方向的地质纵断面图上按滑带的产状和岩土性质划分为若干铅直条块，由后向前计算各条块分界面上的剩余下滑力即是该部位的滑坡推力，其基本公式如下：

式中：K——稳定系数，上部取1.1，中部取1.15，下部取1.20；

ψi——传递系数，由公式cos（ai-1－ai）－sin（ai-1－ai）tgφi计算；

Wi——第i条块滑体的重量，kN/m；

ai——第i条块所在滑面的倾角；

ai-1——第i-1条块所在滑面的倾角；

φi——第i条块所在滑面的摩擦角；

ci——第i条块所在滑面的单位粘聚力，kPa；

li——第i条块所在滑面的长度，kPa。

依据上述公式及勘察试验资料计算可得该滑坡的下滑推力如表1。

表1 推力计算汇总表

设计滑坡推力E=536.61 kN/m(主轴)。分三级抗滑，每级设计滑坡推力：E1=200 kN/m，E2=200 kN/m，E3=186.7 kN/m。

（2）滑坡稳定性分析

滑坡稳定性分析的目的是判断滑坡的稳定状态，为其整治提供分析数据。取单位宽度有代表性的剖面分析。见表2、表3。

表3 各种极限平衡条分法安全系数计算结果对比

根据以上结果，以Spercer法为基准，进行误差分析：简化Bishop法计算结果最接近严格条分法，其误差很小；瑞典法未考虑土条间有利的相互作用，其安全系数值最小，偏于保守。

滑坡推力安全系数K=1.06～1.356。边坡处于极限平衡状态，随着地下水的作用，边坡的稳定性还会降低，因此需要治理。

4 整治措施

4.1 滑坡整治方案

滑坡整治应针对滑坡发生的原因采取相应的措施，消除触发滑动的不利因素，使山体长期稳定。该工程的滑坡整治方案中主要包括以下技术措施。

（1）排水：必须尽快实施边坡周边排水设施，防止地表水渗入滑坡地段土层，特别要保证在大雨和暴雨期间所有排水沟排水顺畅。

（2）反压：加快排水管道敷设施工进度，及时回填管坑，回填土要分层压实至路基标高，在滑坡体的牵引段增加竖向荷载，以提高滑体的抗滑安全系数。

（3）卸载：对滑体土体适当削方，将原设计的1∶1坡度调整为1∶1.25，在滑坡体的主滑段卸载。

（4）护面：在滑体面进行平整和修坡，夯实坡体表面裂缝；坡面做浆砌片石骨架网格；山体坡面采用喷草籽绿化措施，防止坡面水渗入坡体。

（5）支挡：根据地质资料和滑坡稳定分析，取单位宽度计算出滑坡体几个有代表性剖面的推力大小、方向和作用点，然后根据各断面滑坡推力分段设置挡土墙。

由于甘河园区四号路K2+400～700段边坡影响到四号路建设和运营，失稳后产生的推力巨大，人工切坡后边坡体下伏泥岩出漏，属极软岩，且节理极发育，极易导致其牵引垮塌。因此在路线左侧其前缘有利部位采用挡墙支护。

对现崩塌坡面进行三级放坡错台处理。自下而上，第一级坡面高宽为1∶0.75，设碎落台宽2.0 m；第二级坡面高宽比为1∶1，碎落台宽度2.0 m；第三级坡面高宽比为1∶1.75。对于顶部的黄土状土全部剥除，在总体考虑安全与经济的条件下，对于强风化泥岩采取部分剥除，并做好坡体及坡面的排水措施，防止大气降水渗入坡体内。

4.2 各种工程布设及注意事项

（1）坡面防护工程的布设

挡土墙上设等截面护墙，场坪四周的斜坡采用液压喷播植草防护，顶边坡设拱型骨架内液压喷播植草护坡，护墙墙身部分，上、下、左、右间隔2～3 m交错设置泄水孔，挡土墙、护墙与挡土板相接处，设伸缩缝一道，骨架护坡每10～20 m设伸缩缝一道。

（2）排水工程的布设

在滑坡体最外裂缝外侧设置一道截水沟，以最高点为分水岭，向两侧包含所有裂缝后，排入泄水渠。骨架下部的排水沟底部设一道塑料盲沟，沿道路侧边排出。

（3）其他工程措施

滑体范围内所有裂缝，开挖后均用三七灰土回填夯实。在已开挖的平台靠既有铁路一侧边缘做码砌砂袋，防止开挖面土体错落冲向铁路。砂袋顶宽1.0 m，底宽2.0 m，高2.0 m，长100 m。

（4）施工注意事项：

a.场坪开挖前须事先做好天沟、排水沟等排水设施，以防地表水流入场坪和基坑。

b.护墙墙背必须与挖方坡面密贴，边坡有局部超挖或凹陷时应先行挖台阶，然后用与墙体相同砌体砌筑，不可回填土或干砌片石。

c.边坡开挖后，如有松动岩石，应先行清除，再施工。

d.石料应选用不易风化的硬石，其抗压强度不小于30 MPa。

e.墙身砌体不得有水平通缝，墙址台阶应与墙基同时砌筑。

5 滑坡变形检测

为了检验该工程滑坡整治效果，对滑坡、挡墙、路面的位移、沉降等变形情况进行观测，经过几年的跟踪观测，各项指标均稳定收敛，完全满足要求，达到预期目的。

6 结语

对于边坡的防治，要贯彻以防为主，整治为辅的原则。在设计防治措施之前，应详细勘察场地地形、地质和水文地质条件，分析滑坡性质及其发展阶段，了解滑坡产生的原因，以便“对症下药”，严格按照施工规程进行操作。否则一旦发生岩土工程意外，不但影响工期，还将额外增加投资，造成不同程度的经济损失。

本滑坡按上述整治方案整治，于2007年8月开工，10月整治工程竣工。现道路正常运营3年多时间，经历3个雨季未发生任何斜坡变形和其他病害现象，证明对该滑坡的整治是有效的和成功的。