公路建设古滑坡激活效应及治理优化设计研究

焦隆华，肖 维

(湖南省永龙高速公路建设开发有限公司，湖南 吉首 416000)

0 引言

高速公路的快速发展，受路线总体的制约，不可避免地需经过古滑坡等不良地质地段。古滑坡由于发生年代久远，上履松散土及植被往往难以事先探明，然而一旦受外界条件的影响而复活，将对人们的生命财产安全造成不可估量的影响。古滑坡复活形成的机制多种多样，已有大量文献研究表明地震［1，2］、水位升降［3－7］、降雨［8，9］等均能诱致古滑坡的复活。在公路建设中出现的路堑开挖工程，与其他因素结合也是导致古滑坡复活的因素，但这一方面的研究尚少。在龙永高速公路修建过程中，因工程建设导致永顺连接线L2K4+460～L2K4+600 段的古滑坡复活。本文在总结古滑坡形成基本条件的基础上，研究古滑坡潜在性的稳定性，并针对公路建设导致的古滑坡复活效应提出相应的优化处治方案。

1 工程概况

湖南省龙永(龙山至永顺)高速公路是湘西州极重要的出省要道，其中永顺连接线L2K4+460～L2K4+600 段横切山腰，中心设计高程为290.524～292.688 m，中心开挖深度为9.0～11.1 m，右侧为两台阶型人工边坡。该区为低山丘陵地貌，线路通过一古滑坡体，由于古滑坡形成时间较长，部分滑体特征已不甚清晰，其主要特征为古滑坡后缘位于线路右侧约140 m 处，坡度近40°的陡坡，呈围椅状，中风化页岩;坡体主要为第四系松散堆积碎石土组成;古滑坡前缘位于ZK5 与ZK6 之间，滑坡舌主要为碎石土组成，已被改造成农田耕土，相对较为平坦;滑床为强～中风化页岩;滑坡基岩产状为14°∠12°，主要发育两组节理 22°∠55°与 55°∠60°。其中第一组发育强烈，裂隙连通性较好，受改组节理影响，在路堑边坡基本开挖到设计值时，该段右侧边坡中线约25、60 m 处出现宽约30～100 cm 的纵向连续弧形裂缝，出现山体滑坡复活，引发二次山体滑坡。该滑坡纵长约140 m，宽度40～60 m，滑体面积约5 000 m2，滑体平均厚度15.0 m，体积约75 000 m3，主滑方向40°，与线路直交，属大层基岩顺层滑坡。

2 古滑坡复活形成机制

2.1 滑坡地形地貌

古滑坡体的后缘距线路约140 m，后缘以外是坡度近40° 陡坡，坡顶标高390.0 m。古滑坡体表面为桔林，坡度约15°。地面高程为288.0～340.0 m。古滑坡体两侧为小冲沟，在公路小里程段的冲沟内有泉水渗出，具有良好的给水环境。古滑坡体前缘为陡崖，高为8～10 m，崖底为小河沟，河沟水面高程为273.5 m。

2.2 滑坡体物质组成及结构特征

滑坡周界以岩土体是否产生变形破坏界定，其沿滑坡体周边分布，滑坡后缘在桔林内，地表可见圆弧形张拉裂缝分布，最高处高程320 m。滑坡壁倾向路线，倾角为 70°～80°，坎高1.5～3 m，顶部为耕田土，其下为第四系碎石土，残坡积碎石层较杂乱，碎石和黏土含量不均，局部碎石含量高，部分地段黏土含量较高。在碎石土层下，局部存在古滑坡之前的原地表的分值黏土层，呈褐色、黑色，含植物根系及腐殖质，软－可塑状，厚0.7～1.3 m。

2.3 滑坡面(带)物质组成及结构特征

滑床与滑体接触主要以下部风化基岩为标志面，在滑体下部主要为碎石土与强风化页岩接触，碎石松散，透水性强，而局部黏土含量高及强风化基岩透水性差，地下水富集，导致黏土浸水软化，从而弱化了土体的抗剪强度，形成滑动面(带)。从钻孔揭露和取样室内试验成果分析，滑动带多饱水，呈软塑状，主要由黏性土夹碎石组成，一般厚几十厘米～几米，碎石含量一般15%～20%，粒径2～3 cm，个别达 10 cm。滑床产状较缓，倾角 10°～12°。

该大型基岩顺层滑坡属于古滑坡地段，因公路修建诱致其复活，其复活成因为:①滑坡母体由砂岩夹泥岩岩堆组成，砂岩体节理、裂隙及空隙发育，持水性好，泥岩透水性差，为隔水层。在持续降水条件下，砂岩体内处于饱水状态，并向泥岩内补给，导致泥岩局部层位受水软化、泥化，抗剪强度降低;②滑体前缘基岩冲沟浸蚀下切，滑坡母体内软弱结构面临空;③坡体中软弱结构面倾向临空一侧。

3 滑坡稳定性分析评价

3.1 滑坡形成因素分析

坡体结构是形成滑坡的物质基础。边坡覆盖层土体是古滑坡堆积体，以碎石土为主，透水性好，下伏基岩页岩作为相对隔水层，阻碍了地下水持续下渗;边坡施工开挖后，地表水下渗到坡体碎石中，受页岩的阻隔，多聚集在土石界面附近，导致碎石土下部的黏土层长期受地下水的浸泡，从而降低了土层的抗剪强度，使得土石分界面附近形成一个连续分布的软弱面，奠定了坡体上的碎石土层沿此软弱面产生蠕动变形的基础 。工程施工是滑坡产生的直接诱因。边坡开挖后，坡角卸载，导致该边坡上部土体临空，在自重应力作用下产生裂缝，诱发边坡滑动。

3.2 滑动面抗剪强度计算

根据现场调查、工程边坡目前的稳定状况、勘察所取得的地质资料等情况，选取典型断面反算滑动面的抗剪强度参数。根据工程断面图，利用1.0 的稳定性系数，反算求得断面碎石土层抗剪强度参数c=10 kPa，φ=26°，结合室内试验成果综合分析，滑动面(岩土界面)的抗剪强度参数为c=16 kPa，φ =11°。采用SLIDE 软件进行计算分析，其滑坡形状如图1所示。

图1 滑坡形状示意图

根据反算出的计算参数，对古滑坡进行稳定性验算，可知公路未切方之稳定性系数为1.14，切方后稳定性系数为0.98。该边坡当前处于蠕滑状态，前缘浅层已崩塌，其滑动速度及范围受大气降水影响明显。随着大气降雨的增加以及时间的推移，边坡的变形与滑动程度将进一步加剧，以及滑动范围将进一步扩大，最终导致边坡整体失稳，致使古滑坡体发生二次滑坡。

4 古滑坡处治优化及监测分析

4.1 滑坡处治措施

根据勘察资料可知，L2K4+460～L2K4+600段位于古滑坡体内，线路右侧的滑塌属于工程滑动，由于工程施工引起碎石土层滑坡，同时因工程滑坡当前处于蠕滑状态，局部浅层已经滑塌，在以后强降雨的再次影响下，将进一步劣化，因此边坡处治设计，应根据滑动面的影响及施工影响进行优化。根据地勘报告及咨询意见对滑坡进行处治优化:

1)调整路线纵坡，减少开挖深度，同时起到反压护道的作用。原设计L2K4+460～L2K4+620 段纵坡为2.8%，L2K4+620～L2K4+980 段纵坡为4.93%。调整后变坡点前移，L2K4+460～L2K4+555.642 段纵坡调为极限纵坡6%，L2K4+555.562～L2K4+980 段纵坡保持4.93%，滑坡位置设计标高调高3 m。

2)加大边坡一级平台宽度至5 m 后，坡比一级调整为 1∶1.0，第二级坡比为 1∶1.5，新增填方6 980 m3，挖方增加9 353 m3。开挖坡面后，二级和三级坡采用人字骨架锚杆防护，同时做好坡面和坡体截水、封水、排水措施，在一级平台和二级平台上设置平台排水沟，防止由于雨水的浸润导致滑坡加剧。

3)在滑段2 采用钢筋混凝土抗滑桩，尺寸为2.0 m×3.0 m，桩长为12.0 m。桩中对中间距均为6.0 m，共布置38 根桩。在桩的两侧分别布置6 根φ12 的构造钢筋，在桩的受压侧布置10 根φ12 的架立钢筋。

4.2 处治后监测分析

位移—时间曲线具有直观的优点，能较好地反映出滑坡体的位移变化率［11－16］。在滑坡处设置4处观测点，以测斜孔地面处累计位移与时间关系表征处治后的滑坡稳定性，其中测斜孔地面处累计位移与时间关系如图2所示。

图2 滑坡处累计位移与时间的关系图

由图2可知，经处治后滑坡特征点处累计位移均先增长，且最大累计位移值为87.8 mm，后期基本从9月18日开始趋于收敛，表明满足工程要求。

5 结论

本文以湖南省龙永高速L2K4+460～L2K4+600 路段为工程背景研究古滑坡复活效应，并依据其复活条件与稳定性状态提出相应的处治措施，主要的研究结论为以下几点:

1)古滑坡所处地段平缓，雨水渗入土体较多，沿线泉水丰富具有良好的给水环境，泥岩局部层位受水软化、泥化，抗剪强度降低，滑体前缘基岩冲沟浸蚀下切，滑坡母体内软弱结构面临空，以及在公路建设过程中，坡体中软弱结构面倾向临空一侧。这些均为古滑坡的复活提供了条件。

2)经过古滑坡地段修建高速公路，需对其稳定性做出稳定性分析，确保其在施工及运营阶段的安全性。考虑滑坡带蠕变效应及受环境影响，故需要对其进行处治。滑坡的处治主要分为调整路线(风险避让)、放坡及雨水处理(风险减轻)及抗滑桩设置(主动防护)。

3)滑坡的处治为一个系统工程，应根据古滑坡复活形成条件及发展趋势相应地提出处治方案，综合运用，因地制宜，做到安全、经济、环保的最优化。

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