四川广巴高速公路红层滑坡成因分析及防治措施

袁晓波，向 波，2，赵 丹，何云勇，2

(1.西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031;2.四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，四川成都 610041)

四川广巴高速公路红层滑坡成因分析及防治措施

袁晓波1，向 波1，2，赵 丹1，何云勇1，2

(1.西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031;2.四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，四川成都 610041)

四川北部山区高速公路红层滑坡灾害广泛存在。根据广巴高速公路木门段滑坡的现场勘查，从地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质及滑坡形态等方面对滑坡形成机制进行分析，指出该滑坡属滑移—牵引型滑坡。通过对滑坡稳定性分析计算，得出其稳定系数K在1.05～1.15，且滑坡前缘在河床中，洪期受河水冲刷，加之匝道路堑和桥梁基坑开挖均对滑坡稳定不利，其稳定系数正逐步降低，处于欠稳定—基本稳定状态，需进行处治。结合工程实际，提出了于二级滑体前部设置抗滑桩、一级滑坡后部设置小直径钢管排桩，并辅以排水、截水设施的防治措施。

红层滑坡;高速公路;成因机制;防治措施

1 工程概况

红层在四川北部山区有较广泛分布，其地质力学性质特殊，开挖后坡体自稳能力较差，公路工程在该地区施工期间和施工后，易诱发古滑坡、溜塌等地质灾害，导致该地区公路建设相对困难［1-7］。广巴高速公路木门互通立交位于旺苍县木门镇洪石滩红层古滑坡，公路主线及A、B、C、D匝道均从该滑坡中前部通过(图1)。红层堆积滑坡对此公路建设及安全运营都有着极为重要的影响，有必要从地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质及滑坡形态等方面对该滑坡进行详细研究，评价其对公路建设的影响，提出经济有效的防治措施。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

场地属于构造侵蚀低山区，附近山峰海拔在800～900m，从场地流过的木门河水面海拔400m左右，相对高差400～500m。由于岩层倾角平缓，岩性为砂、泥岩互层，山坡呈阶梯状，山顶呈桌状。在厚层砂岩处，多形成高10～20m的陡崖;A匝道中后段及B、C匝道起点附近木门河左岸为普济至木门公路的路堑边坡，非常陡峻，基岩裸露;木门河两岸有不对称的侵蚀堆积形成的阶地，木门河左侧一级阶地宽100m，长200m，阶面高于水面7～10m;木门河二级阶地仅在普济至木门公路左侧残留很小面积，阶面高于木门河水面16～18m，阶地为居民集中区及耕地。木门河右岸阶地已被滑坡铲掉或掩埋，滑坡体地面受下部基岩及岩性影响，微地貌呈具有三个平台的梯状滑坡堆积体，滑坡平台多为水田，民房较多。

图1 互通工程及滑坡平面图Fig.1 Plain view of engineering and landslide

2.2 地层岩性

滑坡堆积层岩性以块石夹土为主，次为块石质土、低液限粘土、含块石低液限粘土或小块石质土。块石夹土主要为砂岩，次为粉砂岩，呈褐黄-褐红、褐灰色，粒径大多为20～200mm，并夹有透水性差的砂土和粉粘粒，土层岩性极不均匀，厚度约为3～23.5m。块石质土主要砂岩和粉砂岩，最大粒径可达2m，岩性也不均匀，局部为含碎石低液限粘土。小块石质土:主要是砂岩、粉砂岩，棱角状，呈褐黄、褐灰色，粒径大多为20～60mm，岩性不均，厚度约6m，局部含有块、碎石低液限粘土。低液限粘土分布在地表或在滑体中、下部，呈棕红-灰色，软塑-硬塑状，钻孔资料显示低液限粘土带有擦痕和光滑镜面，构成了滑带土［8］。

2.3 地质构造

场地具体位置在新华向斜(新华向斜轴部在南3km处，向斜轴向总体为60°～80°方向)的 NW 翼上，靠近向斜轴部，岩层倾角平缓，岩层产状在145°～160°∠2°～5°。优势产状152°∠3°，构造裂隙主要有两组，L1:11°∠72°;L2:100°∠89°;泥岩、粉砂岩中间距0.2～1.0m，延伸＞2m。厚层砂岩中间距多＞2m，延伸＞5m。场地附近，地质构造比较简单，岩层产状较平缓，未发现断层。新构造运动以持续间歇式上升为特点，场地地震基本烈度低于VI度。

2.4 水文地质条件

场地内地下水主要类型有松散层上层滞水、孔隙水和基岩裂隙水，前者主要赋存于Qdel4、Qc+dl4层中，孔隙水主要赋存于Qal+pl4-2层中，接受大气降水、农田灌溉用水、河水的补给，沿斜坡向下排泄，该层含大量粘粒，透水性差，富水性弱，此种地下水贫乏，于滑体中后部，有一下降泉水呈浸润状或滴水状浸出，其水量受外界降水影响明显;后者赋存于岩石节理和强风化带岩石中，主要接受大气降水、地表水补给，该套地层多呈砂泥岩互层，赋水性较差。但由于场地地处低山区，地形切割深，纵坡大，地下水径流距离短，排泄快，该地下水普遍较贫乏。

3 滑坡形成机制及工程地质评价

3.1 形成机制

木门红层滑坡前缘进入木门河河床中，并呈圆弧形向河床偏上游凸出，将木门河挤压成S形;后壁为巨厚砂岩、粉砂岩夹泥岩形成的陡崖，两侧边界已不明显，除前缘弧形凸出，后缘可见滑坡形成的洼地(地面向山体倾斜)外，其它滑坡要素已不明显，是一个由古岩堆(古崩塌体)移动所形成的大型古滑坡。根据平面(图1)和剖面形态(图2)，该古滑坡分为三级。

第一级滑坡平面形态呈圈椅状，受第二级滑坡影响，前部呈向上弯曲的弧形，轴长250m，平均宽170m，厚7～36m，现残留体积104×104m3。滑体以块石夹土、块石质土为主，底部滑带土为低液限粘土。滑坡后壁处滑面很陡，滑坡中前部地面及滑床均呈倒坡，向山里倾，表明滑坡滑动时，曾旋转，致使前部反翘［8］。

第二级滑坡轴长170m，平均宽170m，平均厚17m，体积51×104m3。滑体物质以块石夹土、块石质土为主，滑带为软塑低液限粘土。后缘与前部分别与第一级前部和第三级后部衔接，后部地面与滑面均较陡，有地下水溢出，近期有缓慢移动现象［8］。

第三级滑坡前缘插入木门河中，地形上呈向河中心外凸的圆弧形。主轴长200m，平均宽180m，平均厚20m，体积72×104m3。滑体物质主要是块石夹土，局部夹有朽木，滑坡前部因受河水冲刷，细小颗粒被水带走，余下巨大的砂岩块，滑带为软塑状灰色低液限粘土，滑床平缓，约 5°左右［8］。

根据滑坡形态与物质组成分析，滑坡成因是由于更新世时期，木门河右岸巨厚层砂岩陡壁不断产生崩塌，特别是第一级滑体(地名天井坝)后缘的两级陡崖，总高＞130m，在天井坝形成巨大岩堆。木门河冲刷岩堆前部，岩堆移动形成第一级滑坡，并把木门河推向左侧。随着第一级滑坡体上的崩塌堆积物不断增加，加上木门河冲刷滑体前部，同时河床下切，使前缘临空，牵引加巨大的推力将滑体物质推到第二级滑坡体位置，形成第二级滑坡;随着滑坡的推挤，木门河不断向左岸移动、下切，同时冲刷第二级滑体前缘物质，使第二级滑坡产生次生滑动，形成第三级滑坡，并堵塞木门河，尔后第三级又产生次生滑动，所以第三级滑体上有两个平台，并将主流推挤到现在河床位置。

三级滑体形成三级平台，平台成为耕地和居民集中区。通过访问当地居民，在自然条件下滑坡整体数十年没有发生过移动，但第二级滑坡后部，由于地面坡度及滑床坡度均较陡，且地下水位较高，近年来有局部缓慢移动现象。BK0+360右侧滑坡，分布在BK0+340～400右侧，轴长40m，厚3m左右，体积＜10000m3近期未见明显整体滑动，但有多级田坎垮塌现象，成因主要是雨季地表水在沟中集中形成。

3.2 稳定性评价

木门互通滑坡:规模较大，分为三级，各级在自然条件下的稳定程度各不相同，各级受路基、桥梁施工开挖的影响程度也不相同。

图2 滑坡横剖面图Fig.2 Cross-section view of landslide

第一级滑坡:滑体虽厚，规模虽大，但滑面平缓，抗滑段较长，滑面倾向及倾角对稳定有利，结合访问，该滑坡现在处于基本稳定状态。第一级滑坡前缘局部的稳定性取决于第二级滑坡的稳定性，也就是说，二级滑坡后缘移动或对一级滑坡前缘进行扰动，会引起一级滑坡前缘局部复活。

第二级滑坡:经访问，几十年来没有产生过总体移动，但后缘有缓慢移动现象，在自然条件下局部处于不稳定状态。滑体物质为块石土或块石质土，平均容重 γ=21kN/m3，饱和容重 γ=22kN/m3，取滑带φ=9°;C=16.73kPa(按 K=1.05反算)，计算出在自然条件下，滑坡推力见表1。C匝道经过二级滑体前部，且以挖方路堑通过，在滑坡的前部挖方，对滑坡稳定不利，C匝道路堑开挖后总体稳定系数K＜1.05，处于欠稳定状态，需进行处治或加固。

第三级滑坡:从纵剖面上看，滑床较平缓，滑体物质为块石夹土，滑带物质为具有光滑镜面的软塑低液限粘土，取滑体饱和容重γ=22kN/m3，按现在稳定系数 K=1.15 反算，得滑带 φ =8°，C=12.57kPa，按γ =22kN/m3，φ =8°，C=12.57kPa，计算在自然条件下及路基填方加载后的滑坡推力见表1。由于滑坡前缘在河床中，洪期受河水冲刷，对滑坡稳定不利，其稳定系数正在逐步降低，现在处于欠稳定-基本稳定状态，有必要进行处治或加固。

表1 滑坡推力计算结果Table 1 Calculation results of landslide pushing force

3.3 滑坡对公路影响分析

主线跨木门河大桥及引道:主线木门河大桥首先跨普济至木门公路，穿过木门河左岸阶地，跨过木门河，通过木门互通滑坡的第三级滑坡和东凡(木门)至水坝公路，广元岸(木门河左岸)工程地质条件简单，木门河岸边基岩(砂岩)裸露，阶地上基岩埋藏深度大多小于6m，局部9～10m，下为砂岩、粉沙岩夹泥岩，砂岩强风化带厚度2m，粉砂岩/泥岩强风化带厚度2～5m，弱风化带基岩为良好地基。巴中岸(木门河右岸)，大桥墩台在滑坡的前缘第三级滑坡上，滑体最厚处达27.84m，地下水较丰富，滑坡稳定系数达不到规范要求，工程地质条件较差，是必须重视的重点地段。主线大桥广元岸引道基岩裸露或埋藏不深，未发现重大不良地质;木门河右岸桥头引道在滑坡体中，左侧挖方对二级滑坡稳定不利，右侧填方，对第三级滑坡稳定不利，设计和施工均需注意。

A、B匝道及普济至木门公路改线:这三条路线都在木门河左岸，线位处基岩裸露或埋藏不深，无重大不良地质，路线上的桥、涵、路基工程地质条件比较简单。但需注意的是，B匝道右侧部分段经过小型危岩体，易产生小型崩塌，挖方边坡需适当削缓或对边坡进行加固;A匝道右侧部分段，填方较高，宜设挡墙。C匝道大桥及引道:C匝道起点在木门河左岸较陡岸坡上，砂岩、粉砂岩夹泥岩基本全裸，除砂岩陡坎处，裂隙较发育外，未发现不良地质。但C匝道大桥部分桥墩在滑坡体中，桥台及引道右侧为挖方边坡，挖方对三级滑坡稳定有利，相当于在三级滑坡后部减载;但对二级滑坡稳定不利，因为挖除了滑坡前部部分抗滑段，施工开挖极易引起二级滑坡局部复活。需要对滑坡进行处治，对边坡进行加固。D匝道大桥及引道:D匝道起于木门河右岸，止于木门河左岸基岩裸露的陡坡上，其填方对二级滑坡前部起反压作用，对二级滑坡稳定有利，但在三级滑坡后部起加荷作用，对三级滑坡稳定不利，设计时应考虑此不利因素。

木门河左侧，危岩崩塌规模虽小，但直接影响A、B、C匝道边坡，宜清除加固或削缓边坡。A、B、C匝道在木门河左岸，通过陡坡地形，路堑开挖易形成高边坡，土坡较少，以岩质边坡为主，基岩为粉砂岩、泥岩、砂岩互层。建议对堆积层及强风化泥岩、粉砂岩开挖边坡不陡于1∶1，对弱风化泥岩、粉砂岩边坡开挖边坡不陡于1:0.5，厚层砂岩不陡于1:0.3。每8～10m设一级平台，厚层砂岩底宜设一级平台。开挖不宜采用大爆破，以免加剧边坡岩体裂隙的进一步发展。对于开挖后泥岩、粉砂岩暴露地段需进行防风化的处治。

4 防治措施

该滑坡体目前总体稳定性较好，但是由于该处拟建互通式，路线布置较为复杂，滑坡体上布设有桥梁、深挖路堑以及填方，加之前缘长期受水流冲刷淘蚀，滑坡稳定性受到极大的削弱，因此，建议对该滑坡分区进行处治。

第三级滑体的稳定性，除了受工程施工影响外，还受木门河冲刷的影响，木门河直接冲刷滑体前部，对滑坡稳定不利。应在木门河右岸设置防冲护岸工程。

针对第二级滑坡，在主线、A、D匝道深挖路堑和填方段，采用钢筋混凝土抗滑桩处治，横截面2m×3m，桩中心间距4m，桩长18～20m，共25根，桩身采用C30混凝土现浇。

互通立交工程布设于第二级滑坡范围内，主要采用清方减载完成工程建设，据计算清方将对第一级滑坡前缘进行扰动，可能引起第一级滑坡前缘局部甚至更大范围的复活。因此，采用小直径钢管排桩处治，钢管桩型号为140mm×5mm，桩长10～18m，桩间距为1.5～1.8m，排间距为1.7m。钢管桩采用钻孔灌注桩，成孔直径为170mm，钢管内高压灌注水灰比0.45的水泥砂浆，桩顶用400mm×400mm钢筋混凝土梁连接。

为防止大面积雨水通过节理裂隙面或较破碎岩体直接下渗，对下切较深裂隙灌浆封闭，并于滑坡后缘设置截、排水沟，加强坡面排水，防止地表水下渗。由于木门互通滑坡前部，地下水丰富，地下水位较高，位于木门互通滑坡体上的主线桥、C、D匝道桥的墩台及抗滑桩的桩孔开挖，应充分考虑地下水的影响。

5 结论

(1)根据滑坡形态与物质组成分析，该红层滑坡属滑移—牵引型滑坡。木门河右岸巨大岩堆不断产生崩塌，伴随河流冲刷移动形成第一级滑坡;随着第一级滑坡体上的崩塌堆积物不断增加，滑体前部受到冲刷，同时河床下切，使前缘临空，牵引加巨大的推力将滑体物质推到第二级滑坡体位置，形成第二级滑坡;随着滑坡的推挤，木门河不断向左岸移动、下切，同时冲刷第二级滑体前缘物质，使第二级滑坡产生次生滑动，形成第三级滑坡。

(2)通过对滑坡稳定性分析计算，得出其稳定系数K在1.05～1.15，且滑坡前缘在河床中，洪期受河水冲刷，加之匝道路堑和桥梁基坑开挖均对滑坡稳定不利，其稳定系数正逐步降低，现在处于欠稳定-基本稳定状态，有必要进行处治或加固。结合工程实际，提出了在二级滑体前部设置抗滑桩、一级滑坡后部设置小直径钢管排桩，并辅以排水、截水设施的防治措施。

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Analysis of cause and treatment measures for a landslide in red mudstone in Guangyuan-Bazhong expressway

YUAN Xiao-bo1，XIANG Bo1，2，ZHAO Dan1，HE Yun-yong1，2
(1.School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China;2.Highway Survey and Design Research Institute，Sichuan Provincial Department of Communication，Chengdu 610041，China)

Red bed landslide disaster is widespread to the Northern mountainous expressway in Sichuan province.According to the field exploration on Guangyuan-Bazhong expressway，the formation mechanism of landslide is analyzed through landforms，rock character，geologic structure，hydrological geology and landslide morphology，so the type of the landslide is proved to be sliding-traction.Through the analysis and calculation of the landslide，the stable coefficient K ranges from 1.05 to 1.15，the front part of the landslide is in river bed which suffers flood flushing，and the ramp cutting and foundation pit excavation is harm to the landslide stability，which causes the decrease of stable coefficient in to a critical state，so the landslide needs to be reinforced.Combined with the engineering practice，treating measures are putting forward which are piles setting to the front part of secondary landslide，small diameter steel pipe piles setting to the backside of first order landslide，and assisting with draining and intercepting of water.

red bed landslide;expressway;formation mechanism;control measure

1003-8035(2012)03-0013-05

P642.22

A

2012-02-10;

2012-04-01

四川交通科技计划项目(2007 A15-2)

袁晓波(1989-)，男，硕士研究生，主要从事岩土工程方面的勘察设计与研究工作。

E-mail:328086966@qq.com