复杂地质条件滑坡的动态设计与稳定性监测

李献勇 于 洋 王建国

(1.浙江诸永高速公路有限公司，浙江 杭州 311203;2.浙江大学，浙江 杭州 310058)

在山地丘陵地区建设高速公路，不可避免地会碰到滑坡稳定问题。对高大滑坡而言，只有清楚地认识影响滑坡的主要因素，才能既经济又合理地提出滑坡治理方案。人为因素、工程地质环境和水文条件一般是影响滑坡的主要因素[1-3]，人为因素一般是指工程活动，这是在边坡施工前根据设计方案可以确定的因素。工程地质环境和水文条件却存在着较大的不确定性，地质勘查只能大致确定几个剖面的地质情况，水文条件对边坡的具体影响在短期内是不确定的。如果在施工过程中通过边坡开挖以及对边坡变形和水文条件进行监测，经过系统的分析可以基本确定地质环境和水文条件对边坡的影响。将分析结果反馈给设计与施工单位，便于合理的修改设计与施工方案，既保证了施工进度又确保了工程安全。红岩村滑坡位于诸永高速台州段，地处深切峡谷地区，岩体破碎，坡脚河流发育，因高速公路施工开挖坡脚诱发滑坡，滑坡平面特征见图1。对于地质环境与水文特征复杂的滑坡区域，施工和运营期的监测是非常重要的[4-7]。本工程在施工期和运营期对坡体表面变形和降雨量进行了监测。通过对监测结果的分析并结合滑坡区水文地质特征，对治理工程设计与施工作出反馈，以便及时发现问题，修改设计与施工方案，实现边坡动态施工[8]。根据这一思路，将原方案坡脚处的单排抗滑桩换为双排抗滑桩支护，结果证明这一变化消除了边坡一大安全隐患，提高了边坡整体安全系数。

图1 红岩村滑坡平面图

1 滑坡治理措施

1.1 初始滑坡治理措施

根据边坡发生灾害的情况与勘查结果，对其采取削坡的治理措施，以清除表层破碎岩土体。分七级开挖:第一级:台阶宽度B1=0.5 m，坡率i1=0.25，坡高H1=8 m，采用仰斜式挡墙防护;第二级:B2=2 m，i2=0.7，H2=12 m，平台增设埋入式抗滑桩，坡面采用系统锚杆+双层钢筋网+15 cm厚喷射混凝土防护;第三级:B3=4 m，i3=0.75，H3=15 m，平台增设埋入式抗滑桩，坡面长短锚杆结合+单层钢筋网+12 cm厚喷射混凝土防护;第四级～第五级:B4=3 m，i4=1.0，H4=12 m，坡面长短锚杆结合 +单层钢筋网+12 cm厚喷射混凝土防护;第六级:B6=6 m～10 m，i6=1.0，H6=5 m，坡面系统锚杆+双层钢筋网+15 cm厚喷射混凝土防护;第七级:B7=2 m～3 m，i7=1.0，H7=14 m，坡面长短锚杆结合 +双层钢筋网+15 cm厚喷射混凝土防护。初始边坡治理措施见图2。

图2 初始边坡治理方案

1.2 基于工程地质条件修改边坡治理措施

1)高速公路从坡脚通过，要挖除坡脚一部分岩土体，使滑坡体失去坡脚部分支撑，降低了坡脚部位的抗滑力;2)降雨，降雨是影响滑坡的外在因素，但往往是诱发滑坡的关键因素。滑坡区地处亚热带气候区，年降水量1 185 mm～2 029 mm，多年平均降水量为1 623 mm。雨水经地表渗入坡体内部，不但使土体重度迅速增加，而且使滑动面岩土体软化，在加大下滑力的同时又减小了抗滑力，导致滑坡迅速趋向临界状态甚至失稳。滑坡降雨主要集中在5月下旬～6月下旬的梅雨期和8月上旬～9月中旬的台风期。滑坡区全年雨量充沛，对边坡的稳定不利;3)岩体破碎、松散堆积土厚度大，虽然边坡区所在山体坡度达25°～40°，地形陡峭，但一直到山顶位置，坡面上残坡积碎石土厚度仍较大，平均厚度约3 m～8 m。A抗滑桩和B抗滑桩建成后，对挖桩部位进行了补充勘察，结果发现挖桩部位岩裂隙很发育，岩石完整性差。

由于以上三点不利因素的存在，B抗滑桩下部坡体容易再次发生滑动。为了工程和道路安全，必须采取必要的措施予以加固。根据边坡区的水文地质条件和边坡存在的潜在危险，2009年9月确定在坡脚处增设双排抗滑桩，如图3所示。先施工的抗滑桩称为C抗滑桩，于2009年11月施工完成。后施工的抗滑桩称为D抗滑桩，于2010年2月10日施工完成。两排抗滑桩通过桩顶横梁连接，C抗滑桩长35 m，D抗滑桩长30 m，都采用强度等级为C30的混凝土浇筑。

图3 修改后的边坡治理方案

2 安全监测

2.1 监测方法

采用徕卡TCA2003高精度全站仪对边坡施工期间的表面位移进行监测。考虑到边坡区域地貌条件特征，在滑坡体对面山体上建立一个观测站基点，在坡脚出露的基岩上建立后视点，测点布置如图4所示。

图4 全站仪监测点布置图

2.2 监测数据分析

图5和图6分别是位于边坡第2级和第6级的全站仪点监测所得位移曲线。2009年11月初当D抗滑桩施工平台开挖时，第2级和第6级边坡沿滑坡主滑方向的位移都开始迅速增大，且在位移开始增大的时间上第6级边坡早于第2级边坡，这说明边坡变形受坡脚开挖影响明显。

图5 第2级边坡位移曲线

图7是C排10号抗滑桩桩顶位移曲线。在抗滑桩施工完成后的近5个月中，桩顶位移仍然以较大的速率增加，且到桩顶位移稳定时位移增加了30 mm，说明扰动后的边坡具有较大的下滑力，同时也证明坡脚双排抗滑桩的存在消除了本工程的一大安全隐患，增加边坡整体安全性。

图6 第6级边坡位移曲线

图7 10号抗滑桩桩顶位移曲线

3 结语

影响滑坡稳定的因素很多，有些因素很难在滑坡治理的设计阶段加以确定，因此滑坡的治理应该是前期设计结合当地水文地质条件、施工期监测和施工情况的综合工程。本工程通过分析滑坡地质环境、水文特征和补充勘察结果，判断坡体中部两排抗滑桩难以满足边坡安全要求，对原设计方案进行修改，在坡脚处增加两排抗滑桩加固边坡。通过对坡表位移监测与分析证明这一补充治理措施消除了边坡工程的安全隐患，增加了边坡整体安全性。

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