公路填方软弱层地基滑坡成因机理与防治

2013-12-05李永杰

淮北职业技术学院学报 2013年1期

李永杰

（六安市公路管理局，安徽六安 237000）

1 滑坡区基本工程地质概况

1.1 地形地质

安徽省某高速公路路基宽44m，填方边坡坡率1：1.5。该处地形南高北低，地势起伏不大，路基1号滑坡后部开裂位于路基中线附近，中前部为缓斜坡及梯形稻田，平均坡度11°。目前，滑坡已发生整体滑动，变形严重，滑坡前缘和后缘周界清晰。主滑方向320°，与公路基本垂直，滑坡面积为1730m2。

根据该滑坡的详细岩土工程勘察成果，该段路基滑坡中后部滑体主要由路基填土、粉质黏土、粉质黏土夹碎石及角砾等组成，中前部滑体主要由粉质黏土及淤泥质土组成。路基填土主要为中风化的泥岩碎块石，泥岩碎块石呈灰黑色，棱角状，岩质较软，粒径15cm～35cm、最大47cm，填土厚度为2.6m～5.4m；粉质黏土呈黄色，可塑～软塑，岩芯呈柱状、柱长4.5cm～21.0cm、最长42.0cm，层厚2.1m～3.7m；粉质黏土夹碎石或角砾呈灰褐色、黄褐色，可塑～软塑，碎石含量约占15%、角砾含量约占15%～20%，碎石及角砾的母岩均为强风化泥岩，岩芯呈柱状，柱长3.0cm～8.5cm、最长11.0cm，层厚0.5m～2.4m；淤泥质土呈灰色、灰绿色、灰褐色，软塑～流塑，岩性为粉质黏土及全风化泥岩混合物、粉质黏土夹角砾，角砾含量15%，层厚1.0m。滑体中地下水发育，5个钻孔均见地下水，且地下水位埋深较浅。

1.2 滑坡结构特征

滑面（带）：该路基滑坡滑面（带）特征较明显，滑坡中上部滑面主要为全风化泥岩，中下部滑面主要为淤泥质土。全风化泥岩主要呈灰黑色，岩质极软，岩芯呈柱状、块状，局部岩性颜色混杂为全风化泥岩［1］与粉质黏土的混杂物，局部岩芯具有挤压痕迹，手搓呈湿泥状。淤泥质土呈灰色、灰绿色，流塑～软塑，岩芯呈软泥状、柱状，为全风化泥岩与粉质黏土的混杂物，滑面埋深5.0m～8.7m。

滑床：经详细岩土工程勘察，该滑坡滑床为下伏三叠系中统上段（T2fb）全强风化泥岩。全风化泥岩呈灰黑色，岩质极软，泥质结构，构造不清晰，手搓呈泥状，岩芯呈柱状，柱长6.0cm～12.0cm、最长28.5cm；强风化泥岩呈灰黑色，岩质软，泥质结构，薄层状构造，节理裂隙发育，岩芯呈碎石状，粒径1.5cm～5.5cm、最大粒径7.5cm，遇水易软化、崩解。

2 软弱土路基滑坡的成因机制、性质及分类

经分析，影响该段路基滑坡稳定性的因素，主要为地形地质条件、大气降水及地下水、施工因素等。

（1）地形地质：主滑段为路基填方，填方主要为泥岩，大小不均，最大粒径约50cm，地表汇水极易下渗，导致路基土含水量上升；全风化泥岩顶部遇水泥化，形成一隔水层，致使路基土含水量进一步上升，强度降低；加之填方基底原地形为一冲沟，坡降约11°，亦为易滑地层［2］。所以，易滑的地形地质条件为路基产生滑动提供了宏观的有利条件和地质背景。

（2）降雨及地下水：该滑坡区位于亚热带湿润季风气候区，气候温和、热量丰富，雨水充沛，降雨主要集中在6月～9月，区域内年降水量1300mm～1600mm。

（3）施工因素：路基滑坡的产生往往与施工因素关系密切，除了上述地形地质、雨水入渗等原因外，往往与填方路基的填方加载、基底处理、填料选择、分层厚度、碾压工艺、密实度控制、临时排水等因素密切相关，路基的稳定安全将直接影响路基施工进度及路面铺装效果。

从该段路基滑坡区所处的宏观地形、地貌角度分析，该滑坡位于一山沟冲积带上，地形变化较大。由于右幅线路填方的堆载，加之连续的降雨，导致线路中部出现纵向裂缝。因此，根据对勘察、施工等方面的资料综合分析，认为该段滑坡主要是由路基填方施工、连续降雨等因素所诱发的工程滑坡，属于推移式滑坡。

3 滑坡稳定性分析

3.1 定性评价

1号滑坡现处于蠕变阶段，总体上处于欠稳定状态，前缘剪出口及滑坡后缘裂缝已经形成，地表降水沿裂缝入渗，不仅会造成前部滑体的进一步滑动，还将会产生牵引作用，造成整体滑坡的加速和大规模滑动，对高速公路的建设构成极大的威胁。

3.2 定量评价

根据详细工程地质调绘和前期勘察成果，按《公路工程地质勘察规范》（JTJ 064－98）定性评价，路基1号滑坡已产生了明显的变形剪出，处于不稳定（滑动）状态；2号路基滑坡仅有后缘及路基坡脚处出现裂缝，未贯通，为潜在滑坡。

根据勘察成果，并结合类似滑坡治理工程经验及滑坡反算成果，滑坡稳定性评价选用如表l所列的岩土物理力学参数指标。

表1 路基滑坡岩土主要物理力学参数指标表

根据上述计算模型和公式，该段路基二个滑坡稳定性计算结果如表2所列。

按刚体极限平衡理论，根据滑体物质结构特征、出现的变形迹象及滑面形态，采用折线滑动法即传递系数法为计算模型进行滑坡稳定性计算。

表2 路基滑坡稳定性计算成果一览表

由综合评价可以看出，该段路基1号滑坡在正常工况、非正常工况I的状态下均处于不稳定状态，由于该滑坡为工程活动引起的推移式滑坡，如不及时治理，遇到连续强降雨，滑坡的稳定性将会进一步降低，很有可能造成边坡的整体失稳。

4 治理工程设计

4.1 滑坡推力计算

（1）滑坡推力公式

滑坡推力计算采用《公路路基设计规范》（JTGD30－2004）推荐的折线形滑面传递系数法推力计算公式，公式如下：

（2）滑坡推力计算结果

经计算，各滑块在设计支挡工程位置的滑坡推力计算结果如表3所列，并以2种工况下的大值作为设计滑坡推力。

4.2 治理措施

该段路基滑坡变形一直在缓慢发展，根据岩土工程详细勘察成果，经过综合分析比选，在路基换填和加强排水的基础上，采用抗滑桩等综合治理措施进行治理。

（1）路基挖填方工程

表3 路基滑坡推力计算结果一览表

对已发生滑移变形的路基土进行挖除，降低标高，提高滑坡的稳定性，为抗滑桩施工创造条件。挖方范围主要为该段右半幅路基。将路基右幅已发生变形滑动的松散石方换填为碎石土，换填厚度3.0m～5.0m；将路基边坡下伏的软弱淤泥质土换填为碎石土，换填厚度2.0m～4.0 m，；在换填基底铺筑厚度1.0m的片石渗透层，底部铺设双层隔水土工布、片石。在抗滑桩工程实施完成后，进行路基填筑，应选择合格填料分层填筑，分层压实，填筑至原设计路基标高［3］。

（2）抗滑支挡工程

在路基边坡坡脚设置一排抗滑桩，桩横截面1.8×2.4 m，桩间距6m，共7根，其中桩长10m的2根，桩长12m的2根，桩长14m的3根，桩身混凝土强度为C30。

（3）排水工程

在路基边坡坡脚设1.0m×1.5m纵向填石渗沟，沟底埋设3根ф200带孔硬塑透水管，渗沟与换填基底的片石渗透层相连［4］，将路基土中地下水引排至涵洞出口；填石渗沟之上设40cm×40cm矩形 M7.5浆砌片石排水沟，将地表汇水排至涵洞出口处。