汝郴高速公路高边坡稳定性分析及加固措施研究

喻 进 辉

(1.湖南省建筑科学研究院，湖南长沙 410001;2.湖南省建设工程质量检测中心，湖南长沙 410001)

1 工程概况

汝郴高速公路某路段路堑边坡下方靠近坡体的一侧(即右半幅)设计为路基;外侧(左半幅)设计为高架桥，上部设计采用预制空心板、下部为柱式墩。桩型为人工挖孔灌注桩，设计桩端持力层为弱风化灰岩。

该段路堑边坡现状条件下整体处于基本稳定状态，但在不利工况条件下(暴雨)则处于不稳定状态，很可能发生局部滑坡。边坡一旦发生变形破坏，将直接导致高速公路中断，加之本区特殊的地形地貌条件，破坏以后的修复施工难度复杂、修复所需工期长、致灾损失大。为了保障工程安全，需综合考虑多方面因素提出经济有效方案对其进行加固治理。

2 工程地质及水文地质条件

2.1 工程地质条件

该段路堑边坡为一坡向近于正西的斜坡，地貌类型属于构造剥蚀低山。地势东南高、北西低，勘察区高程在440 m～560 m，相对高差120 m左右。坡向280°左右。山坡中上部稍缓而下部较陡，地形坡度一般35°～45°，切坡位置的上方为一段缓坡，坡度角在15°～20°左右。勘察区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35 s。相应的地震基本烈度为6度，设计地震分组为第一组。

根据勘察报告可知，边坡地层主要为第四系松散堆积层及中生界泥盆系地层。含砾(碎石)粉质粘土:为坡洪积成因，呈褐黄色，砾(碎石)成分为石英岩、石英砂岩、灰岩等，本层厚度3.10 m～51.90 m不等，总体分布规律为自北向南厚度逐渐变小。弱风化灰岩:为海相沉积岩，深灰色～灰黑色，隐晶质结构，厚层～巨厚层状构造，除边坡西南角部位该层直接出露地表以外，其他部位埋深在3.10 m～51.90 m不等，平均在20 m左右。与本边坡稳定性分析相关的岩土体主要物理力学参数见表1。

表1 岩土体力学参数

2.2 水文地质条件

根据含水岩组的不同，勘察区地下水类型有第四系松散岩类孔隙水和基岩岩溶裂隙水两大类型。第四系松散岩类孔隙水要赋存于边坡的含砾粉质粘土(局部为碎石)层中，含水层具有结构松散、厚度变化大，富水性较差、含水贫乏、透水性较好的特点，属上层滞水，枯水季节一般无水。对边坡的稳定性影响较大。基岩岩溶裂隙水主要赋存于边坡下伏基岩内，岩性为泥盆系中统棋子桥组的灰岩。由于地下水位埋深较大，对边坡的稳定性影响有限。

3 边坡稳定性影响因素及失稳破坏模式

3.1 影响因素分析

经过调查访问、区域地质灾害情况调研和综合分析后可知，影响该段路堑边坡稳定性的主要因素为降雨和人类工程活动［1］。

1)降雨。该段边坡由于特殊的地理位置及五盖山小气候影响，暴雨及大暴雨通常出现在夏秋季的6月份～8月份，而降水的入渗既可增加土体容重和坡体本身自重，又会降低潜在滑动面(带)抗剪强度，导致地质灾害的发生。大量的历史资料表明，地质灾害的发生与降雨量波动往往呈正相关关系。因此，降雨是引发该边坡地质灾害的主要因素之一。

2)人类工程活动。该边坡位于居民村庄附近，人口密度较大，人类工程经济活动较强烈，主要表现为工程建设，高速公路的建设不可避免对原始斜坡进行挖方、切坡改造，如切坡、支护等不合理，将严重影响原始斜坡的稳定性。因此，人类工程活动是引发该边坡地质灾害的另一个主要因素。

3.2 失稳破坏模式分析

该段路堑边坡东侧斜坡陡直，地形坡度一般35°～45°，勘察区斜坡总体上缓下陡，为斜坡的滑动变形提供了临空条件;坡面植被破坏以后十分有利于雨水下渗，在水的长时间浸泡软化作用下易形成软弱结构面，结构面逐渐向外扩展，成为潜在滑移面;此外，坡体地形坡度较陡，在自身重力的作用下，尤其在饱水状态下坡体自重进一步增加，大量的第四系松散层物质极易沿潜在滑移面向下蠕滑。在上述不利条件的组合下，YK107+670～YK107+920段路基边坡存在产生滑动变形的可能性，其主要失稳破坏模式是沿着潜在滑移面向下蠕滑。

4 边坡稳定性分析评价

考虑到汝郴高速该段路堑边坡存在巨厚层的洪坡积松散土体，而下伏基岩为灰岩，土岩接触面起伏较大。参照DZ/T 0218-2006滑坡防治工程勘查规范，分别对三条计算剖面按照附E.1.1推荐的假定滑动面为圆弧形的计算模型及附录E.1.2推荐的假定滑动面为折线形的计算模型两种计算模型，采用传递系数法公式分别计算边坡的稳定性。参考DZ/T 0219-2006滑坡防治工程设计与施工技术规范，选择以下两种工况进行计算:工况一:自重，安全系数定为1.15;工况二:自重+100年一遇暴雨，安全系数定为1.05。采用传递系数法进行稳定性分析评价，计算时取坡体单位宽度1 m，按两种工况对三条剖面进行计算，得到自重条件下:剖面Ⅰ—Ⅰ'线及剖面Ⅱ—Ⅱ'线均处于稳定状态;而剖面Ⅲ—Ⅲ'线处于基本稳定状态;自重+暴雨条件下:剖面Ⅰ—Ⅰ'线及剖面Ⅲ—Ⅲ'线均处于不稳定状态，而剖面Ⅱ—Ⅱ'线处于基本稳定状态［2］(计算结果见表2)。

表2 各计算剖面的稳定性系数结果

对上述计算结果进行综合分析后可知，该段路堑边坡现阶段整体处于基本稳定状态，但在不利工况条件下则处于不稳定状态，很可能发生局部滑坡。因此需采取经济有效的处治方法对本段边坡进行工程治理。

5 治理措施

在综合考虑多方面因素以后，结合稳定性分析评价结果，提出本边坡加固治理措施如下:自路基以上分级放坡，并对植被破坏区域整体采用框架锚杆进行锚固;在第一级边坡的下方(根据计算，此处的剩余下滑力最大)设置一排抗滑桩;路基上方自基岩裸露区往北设置一道重力式挡墙，并在路基下方采用悬臂式挡土墙进行支挡。此外在边坡后缘及切坡形成的各级台阶处分别设置截水沟，坡体两侧及路基靠坡体一侧分别设置排水沟，将坡面水流导入路基处的排水沟后最终排向坡脚下方的自然冲沟。

6 结语

1)地质条件较为复杂的高速公路路堑高边坡，受多种因素的影响，容易发生失稳垮塌，因此，在边坡治理前需对边坡的稳定性及发展趋势做详细分析评价，结合稳定性分析结果提出经济有效的治理措施。2)由于该段边坡地质情况和周边环境较为复杂，建议在边坡开挖施工期间及施工后一段时间内，对边坡进行变形监测，同时在雨季加强坡体内水位动态监测，出现失稳时及时采取预防和加固措施。

［1］籍延青.苛临高速公路边坡稳定性分析及治理措施研究［J］.山西建筑，2012，38(28):144-145.

［2］耿东阳，孙云飚，丁海鹏.边坡滑坡的影响因素与防治措施［J］.山西建筑，2007，33(29):106-108.