昭待公路高粱地地段滑坡与崩塌的综合治理

王庆东

(中铁三局集团第四工程有限公司，北京 102300)

1 工程概况

昭待公路高粱地地段的里程桩号为K307+715～K308+070，路线以路堑呈北东～南西向穿越一河谷的左岸谷坡，由于内外地质应力的作用，沿河谷左岸沿线K307+715～K308+070段形成一规模较大的崩塌，崩塌体由大量的厚度较大的碎块石质土组成，沿陡峻的谷坡堆积，结构松散。在路基开挖过程中，K308+000～K308+070段路右侧崩塌体发生复活形成滑坡，滑体发生剧烈变形和位移，坡面出现多条拉张裂缝，滑面已贯通，周界清晰，稳定性极差。滑坡变形及松散崩塌体的存在，对工程施工及今后的安全营运有很大的影响和危害。

2 滑坡地段状况

2．1 滑坡特征

1)滑坡的变形破坏特征。

K308+000～K308+070段原为一老崩滑体，前缘以滑为主，后缘以崩为主，从坡面形态及坡体结构特征都可证实该坡体曾经发生过变形，发生年代不详。经工程作用，K308+000～K308+070段老崩滑体于2005年11月复活，坡面的崩滑堆积体发生拉裂变形，中、后缘发育的拉张裂缝宽0．5 m～1．2 m，近北东～南西向延伸，长15 m～30 m，可见深1 m～1．5 m，土体已错落成阶梯状，坎高0．5 m～1 m，中部坡面发生沉陷(见图1)，两侧剪切裂缝已贯通(见图2)，前缘前出口明晰，土体隆起，在勘察过程中，坡体仍在滑移，钻孔中多次出现垮孔或套管被剪弯现象，目前该滑坡还在滑动，稳定性极差。

图1 K308+000～K308+070右侧滑坡中部发生沉陷

图2 K308+000～K308+070右侧滑坡两侧剪切裂缝已贯通

2)滑坡周界确定及规模。

该滑坡目前变形较严重，斜坡后缘为早期老滑坡形成一低缓平台和崩滑壁，陡壁的后缘仍见早期的拉张裂缝，长约10 m，宽0．5 m，陡壁与平台之间发育新的拉张裂缝，呈弧形贯通，土体错落，由于老滑壁具有临空条件，岩体已松脱，欠稳定，所以滑坡后缘以老崩滑体的最后一级裂缝为界。滑坡两侧的剪切裂缝已形成，土体错位，贯通性好，侧界清晰。前缘土体于一层浅灰、灰色泥岩中剪出、隆起，剪出口已形成、贯通，依该界面确定滑坡前缘。滑面及滑床依据钻探资料的软弱泥岩、炭质泥岩及垮孔、套管被剪弯位置确定。滑坡沿滑动方向长120 m，宽70 m，面积8 400 m2，滑坡体积10．08万m3，属大型牵引式堆积层滑坡。

3)滑坡成因。

a．形成条件。该地段属岩溶槽谷地貌，构造活动强烈，一条次级断层于路线右侧呈北东～南西延伸，沿断层南东侧破碎带发育一条河谷，切割深达150 m，呈“V”字形，坡度30°～50°，断层带内及断层的下盘分布有二迭系梁山组页岩、砂岩、炭质页岩，局部为石炭系灰岩夹砂岩、煤线，以上岩性段质软，风化强烈，呈土状或碎石土状，强度低，上覆为厚层状的栖霞茅口组(P1q+m)灰岩，厚层状，岩体较完整、坚硬，在断层及河流的侵蚀作用下于河左岸形成一连续的陡壁，高10 m～40 m，由于下伏为软质岩层和断层破碎带，陡壁上的灰岩体在侧向拉张力及自重作用下而发生崩塌，岩块沿坡堆积形成一长条状的岩堆，厚度大，结构松散，稳定性差，K308+000～K308+070段斜坡相对低凹，分布有石炭系灰岩夹砂岩、煤线及二迭系梁山组的页岩、炭质页岩及砂岩，这些岩层沿坡分布，大量的风化岩屑也沿坡堆积，经长期内外应力及地下水作用，在崩塌体与原斜坡堆积间断和软弱结构面，为滑坡堆积体的复活创造了内部条件。b．激发条件。滑坡激发主要因素:一是降雨，雨季有大量雨水渗入地下，使坡体重度和下滑力增大，坡内软弱泥化层强度降低。二是工程切坡，路堑开挖揭穿了斜坡前缘的软弱层，并形成临空面，使坡脚失去支撑点，这是该滑坡产生的主要原因。其次是路段内的爆破使坡体松弛，致使松散堆积体产生变形。

2．2 滑坡稳定性评价

1)滑坡定性评价。

滑坡形成的工程地质、水文地质条件是:滑坡地段堆积大量的松散崩塌块石，厚度大，稳定性差，下伏分布有软弱的页岩、炭质页岩及以上两者岩屑沿坡连续堆积形成的软弱层，地下水作用，降低软弱层的强度，易产生滑坡。激发滑坡的因素:降雨、爆破及工程切坡。据野外地质调查，K308+000～K308+070段滑坡变形较大，拉张裂缝、剪切裂缝和滑坡阶坎非常发育，滑体上的土体已分离、松脱，滑坡周界、滑动面已贯通，在陡阶坎上形成多层的次级滑动面和滑块，并已发展到滑动阶段，目前仍在往前滑移变形，稳定性极差。

2)滑坡定量分析。

根据勘察资料，滑坡滑动面(带)呈折线形，选用GB 50021-2001岩土工程勘察规范5．1～5．4公式计算该滑坡稳定性系数为0．88 ～0．96。

2．3 滑坡发育阶段及发展趋势

K308+000～K308+070滑坡现处于滑动阶段;根据滑坡所处地段的地形、工程地质条件和降雨、人工开挖路基情况，结合滑坡变形特征和滑坡稳定性计算结果作综合分析推断，滑坡将缓慢向前滑动，待应力调整接近平衡时，短期内会出现暂时的稳定，如受工程活动或降雨的影响将会发生大规模的快速滑动，范围也将向四周扩展。

3 崩塌地段状况

3．1 崩塌特征

1)崩塌形态。K307+715～K308+000段的北西侧为一长条形的崩塌体，沿河谷左岸斜坡分布，据崩塌堆积体微地貌，确定了崩塌可能失稳的边界。平面呈不规则状，周界清楚，发育完全，崩塌后壁参差不齐，总体呈条带状，崩塌壁高10 m～40 m，近直立，崩塌体沿坡堆积(见图3)，前缘抵达河谷，海拔1 800 m，横向长70 m，沿路线延伸285 m，崩塌堆积体面积约14 250 m2，前缘至后壁高差141 m，坡面平均坡角30°～45°左右，公路在该段以路堑及桥梁形式通过，崩塌后缘陡壁发育较多的卸荷裂隙和分布有危岩体，自然条件下，崩塌堆积体处于极限平衡状态。在工程状态下，陡壁危岩体具有进一步崩塌、扩大的趋势，斜坡上的崩塌堆积体和巨型块石失稳的趋势。K307+955～K308+000段为灰岩成整体向临空面折断位移，由于前缘有较好的支撑岩体，岩体保存较完好，与斜坡形成一凸起的脊梁，现状受工程破坏较弱，所以该崩塌体没有发生变形，目前较稳定。

图3 K 307+715～K 308+000右侧崩塌堆积体

2)崩塌成因。a．该地段分布有二迭系灰岩及页岩、炭质页岩、砂岩，以灰岩为主，岩体坚硬，页岩、炭质页岩、砂岩分布局限或呈夹层状，路线右侧为一条次级断裂，由于构造的活动，岩层被切断、破坏，沿断层带形成一条河谷，在内外应力的作用下，该地段形成了岩溶槽谷地形。河谷两岸谷坡陡峻，有连续的直立陡壁分布，为岩体崩塌创造条件。b．K307+955～K308+070段的斜坡前缘有二迭系梁山组页岩、炭质页岩、砂岩分布，该岩性段较软弱，易风化，加之分布于坡脚，形成了“头重脚软”的坡体结构，在风化、上覆岩体在重力及斜坡侧向拉张力等共同作用下，岩体发生崩塌。c．地震作用也是崩塌形成的主要因素，因该地区位于小江断裂带附近，区内频繁发生强烈地震，造成陡坡地段发生地质病害。

3．2 崩塌的稳定性评价

1)定性评价。

K307+715～K308+000段的崩塌体沿坡堆积，最厚达36 m，由块石、巨型块石组成，块石间为高液限粘土充填，结构松散，形成的岩堆坡度30°～45°，生长稀疏的灌木，其前缘为狭窄的河床，下切强烈，在自然状态下，堆积体处于极限平衡状态。后缘崩塌壁较高陡，岩层节理裂隙、溶隙及卸荷裂隙极发育，部分岩体摇摇欲坠，如有地震、爆破及工程活动影响，将会发生局部崩塌和堆积体的坍塌，如今，堆积体的前缘、中部已开挖施工便道，部分地段形成临空面，破坏了坡面的完整性，打破了坡体的应力平衡，如进行大面积和大规模的工程活动，会诱发新的地质病害，对工程施工带来很大的危害。K307+955～K308+000段的岩体为整体向临空面折断变形，形成局部的顺向坡，由于斜坡前缘有较好的岩层支撑，岩层保存相对完整，形成一凸起的脊梁，自然状态下较稳定，但是，其前缘局部支撑段已被开挖，坡体的稳定性受到一定的影响，应属欠稳定坡体，若继续往深部挖掘，将造成凸起脊梁岩体的全部复活变形。

2)定量分析。

根据钻孔资料，崩塌堆积体与下伏基岩的接触界面为折线形，故崩塌体具有潜在的变形条件，按照GB 50021-2001岩土工程勘察规范5．1～5．4公式进行稳定性计算，该崩塌体的稳定性系数为1．15 ～1．27。

3．3 崩塌体的发展趋势

根据崩塌体现状的地形地貌条件及物质组成、结构及工程状态作综合分析，K307+715～K308+000段的崩塌体堆积体趋于极限平衡状态，基本稳定，在工程状态下，局部地段会发生变形，对桥墩、基础或路基的稳定有较大影响，崩塌壁上有少量危岩体，稳定性较差，在任何条件下都有可能发生岩块坠落或小规模的崩塌。

4 综合治理方案

根据崩塌、滑坡的地形条件、物质组成、变形特征、工程位置状况及勘察资料，提出以下防治方案:

1)因为沿该路段的崩塌体、滑坡分布较长，规模大，崩滑体结构松散。滑坡体已处于滑动阶段，要实施治理工程量及难度较大，而且后期维护较困难，工程活动还会诱发新的地质病害，可以考虑改线，把路线往外侧偏移，在山谷中设置桥梁，以避开地质灾害的威胁，但是，造成的废置工程量较大，工期长，资金投入大。对这两方案论证和比较，选择较为经济、安全、可实施强的改线处治方案。

2)支挡工程:于K308+010～K308+070右侧滑坡段路基内侧布设两排抗滑桩板墙进行支挡，其中一排桩长26 m，桩径(2×2．5)m，共11根桩，另一排桩长 24 m，桩径(2 ×2．5)m，共10根桩。在施工抗滑桩之前应对滑坡前缘进行反压，因滑坡仍在滑移，前缘剪出口已被揭穿，否则，很难进行抗滑桩施工。在K307+705～K307+897段桥梁桩基及墩柱右侧设置桩板墙，桩长28 m～33 m，桩径(1．5×2)m，共54根桩。在每段桩板墙设置6 m的挡土板。

3)锚索框格梁防护:根据地质勘察报告，确定K307+672～K307+720右侧、K307+836～K307+920右侧边坡采用从上往下设置长为15 m，20 m，25 m，30 m，共4排6φj15．24的锚索 C25钢筋混凝土框格梁。

4)柔性防护:K307+620～K307+760段崩塌壁上有危岩体分布，随时都有可能坠落，对施工及后期运营有较大威胁，在陡壁上以柔性网作主动防护。

5)生态防护:坡面以灌木进行生态防护，防止雨水对坡面的冲刷，坡面做好截、排水工程。

5 结语

公路通车已经5年，该段边坡没有继续发生变形，桥梁运行状况良好。根据现场实际地形地貌地质情况进行边坡防护的施工综合治理是成功的。故边坡的治理必须根据现场的实际地质、地形地貌，分析边坡变形形成机制，因地制宜地确定施工方案。

［1］昭待公路K307+715～K308+070工程地质勘察报告［R］．

［2］GB 50021-2001，岩土工程勘察规范［S］．

［3］昭待公路K307+715～K308+070边坡治理施工设计图［Z］．