实例探析高速公路滑坡稳定性评价及防治

2014-08-01许江坤

黑龙江交通科技 2014年6期

许江坤

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司)

1 工程概况

厦蓉高速公路贵州境榕江格龙至都匀段是国务院审批通过的国家高速公路“7918”网中的16 横厦门至成都高速公路(M70)贵州省境内的重要路段，也是贵州省规划的“三纵三横联八支”骨架公路网中横贯东西，连接黔南、黔东南州苗岭山区的重要组成部分。

BT23 施工合同段(以下简称本合同段)里程桩号为K203 +800 ～K206 +420(YK206 +417)及都匀互通式立交。本合同段起点位于沙井街，经过风光电工厂、温铁砂厂，到达火石坡，最后在坡头与拟建的都匀至贵阳高速公路相接。所处行政区都匀市。都匀互通式立交H 匝道K0 +430 ～K0 +564 右侧发育滑塌一处，长134 m，宽160 m，厚度约6 ～26 m，主要由碎石土夹粘土组成，下伏粉砂岩、灰岩，基岩走向倾角102°∠52°，属于古滑塌。

2 滑坡工程地质条件及成因分析

滑坡区位于剥蚀侵蚀的中低山地貌区，地形坡面倾向东，倾角25° ～35°。坡体出露地层包括第四系全更新统滑塌堆积层(Q4del)，中泥盆统石家沟组(D2sh)褐黄色粉砂岩、浅灰色灰岩。

滑塌堆积层主要为含砂岩块石土，结构松散，局部有架空现象，稳定性差;下伏基岩顺倾。滑坡后缘山体高、大，坡面汇水大多渗入地下沿基岩表层向坡下渗流，滑坡前缘出水点多，水量大。

由于该段边坡自身稳定性差，开挖切脚使边坡土体受扰动，在雨水作用下共同促成了滑坡的产生。其中地下水对边坡稳定性影响大。

3 滑坡稳定性评价

3.1 定性评价

根据地质资料显示，该坡体下伏强风化粉质砂岩，顺层倾向，路基开挖到设计标高后有10 m 左右高度的临空面，本次评价过程中根据开挖后的坡角为假定剪出口，岩石部分采用内摩擦角为27°(根据工程地质手册第四版经验数据为27° ～45°)，对典型剖面进行了试算，该边坡稳定系数为1.38，剩余下滑力为负，说明下卧层岩体稳定性良好。所以该工程的滑塌定性为浅层土体滑塌。

3.2 稳定性计算

3.2.1 计算方法

以相关规范中指定的计算公式对滑塌的稳定系数进行有效的计算和确定。

其中:

式中:Fs为稳定系数;wi为第i 块段滑体所受的重力，(kN/m);Ri为作用于第i 块段的抗滑力，(kN/m);Ti为作用于第i 块段的滑动分力，(kN/m);ci为第i 块段土的粘聚力，kPa;φi为第i 块段土的内摩擦角，°;Li为第i 块段滑动面长度，m。

滑塌推力计算公式为

式中:Ei为第i 块剩余下滑力，(kN/m);Ei－1为第i－1 块剩余下滑力，(kN/m);k 为安全系数;其余参数同前。

3.2.2 滑塌稳定性计算

(1)选取滑塌1－1 剖面计算稳定性。

本工程主要采用极限平衡法对滑坡的稳定性进行计算，计算参数主要包括滑坡面的摩擦力、内聚力以及滑坡土体的重度。经过地质勘查发现本工程滑坡性质为土质滑坡，具有较差的均匀性，在正常的状态下，滑体土的重度参考土工试验成果取19 kN/m3，浮容重取13 kN/m3;饱水状态下滑体土的重度取23 kN/m3。

在滑面强度参数选取的过程中，需要根据相关试验结果以及其他方面的因素综合考虑之后进行确定。根据地质勘查发现本工程滑坡已经处于蠕动的状态，在正常的状态下稳定系数取0.98 ～1.03 之间，在主滑方向选取勘探剖面进行反算，建立两个方程组以求得滑面抗剪强度参数。

在对滑塌推力的安全系数进行确定时，需要对高速公路的等级以及滑坡产生的危害的大小进行综合考虑，确定安全系数取k=1.25，经过计算详见H 匝道右侧滑塌剖面稳定性计算表(1－1 剖面稳定性计算表)，可见1－1 滑塌面天然正常工况下最终滑塌推力E1=327 kN/m，稳定系数为1.125，连续暴雨土体饱和后滑塌推力E1=525 kN/m，稳定系数为1.05，说明在连续降雨的条件下，坡体欠稳定。

(2)选取滑塌2－2 剖面计算稳定性。

根据土工试验成果另结合经验和反算结果，给定滑动面的滑动面强度参数取值c=23 kPa，φ=13.0°，遇持续特大暴雨后假定土体饱和，选取计算参数c=22 kPa，φ=12.0°。

经过计算详见H 匝道右侧滑塌剖面稳定性计算表(1－1 剖面稳定性计算表)，可见2－2 滑塌面天然正常工况下最终滑塌推力E1=400 kN/m，稳定系数为1.1，连续暴雨土体饱和后滑塌推力E1=591 kN/m，稳定系数为1.03，说明在连续降雨的条件下，坡体欠稳定。

(3)选取滑塌3－3 剖面计算稳定性。

经过计算详见H 匝道右侧滑塌剖面稳定性计算表(1－1 剖面稳定性计算表)，可见3－3 滑塌面天然正常工况下最终滑塌推力E1=144 kN/m，稳定系数为1.16，连续暴雨土体饱和后滑塌推力E1=279 kN/m，稳定系数为1.08，说明在连续降雨的条件下，坡体欠稳定。

4 边坡治理方案

4.1 工程措施

4.1.1 支挡措施

根据工程相关调查研究可以发现，本工程滑体规模较大，因而无法将滑坡进行完全的清除，因为如果对其进行清除，那么会因为清除的规模过大而导致后面的边坡因为失去支撑而产生下滑的现象，所以本工程可以采用抗滑桩或者是挡土墙等支档措施。

4.1.2 截排水措施

降雨入渗是加剧该滑塌活动的触发因素，所以有效的减少地表水对边坡的危害是非常重要的，对动水压力以及孔隙水压力进行降低，以防岩土产生分解或者软化现象，以防地表水对边坡产生冲刷，造成滑坡事故的产生。修建截水沟及排水沟，在截水沟以及排水沟上方利用浆砌石进行覆盖，这样可以有效的防止地表水的下渗对边坡的稳定性产生影响。此外，还可以在边坡表面喷射钢筋网混凝土或者是喷射混凝土护面，设置排水沟需要对排水沟中的淤泥进行及时的清除，这样才能够使得排水沟的作用充分发挥。

4.2 植物防护

植物防护的方式也是一种非常有效的滑坡治理措施。针对本工程滑坡特点，主要采用的植物防护的形式为种植灌木、种草皮的方式，主要原理是利用植物根系对边坡覆盖，对边坡起到一定的加固作用，从而保证边坡不被地表水冲刷，产生滑坡灾害。在进行植物防护的处理时，应以当地的气候以及滑坡所在地的土壤的含水量和土地的性质为依据，选择经济、容易养护的植物进行种植。进行植物防护的一项重要的工作就是要加强植物的养护管理工作，保证种植植物的成活率。利用植物防护不仅能够较好的稳定土层，还能够对当地环境起到美化作用。