广南、广巴高速公路连接线边坡分析与治理

张 磊

(四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，四川成都 610041)

广元至巴中高速公路黑水塘至元坝段K12+800～K13+250(AK0+400)段路线以路堑形式从斜坡(右高左低)前缘通过，挖方边坡高度15～28 m。K12+800～AK0+320段斜坡覆盖6～14 m厚的坡残积粉质黏土夹碎石角砾；AK0+320～AK0+320段上覆粉质黏土0～3 m，下伏砂泥岩互层(优势产状337°∠8°)。在路堑部分开挖前提下，该工程迎来了2010年雨季，区内强降雨频发，给山体斜坡的稳定带来隐患。K12+800～AK0+320段斜坡土层出现多道裂缝(裂缝宽0.1～0.4 m)，后缘基岩陡斜坡处(距设计线160～220 m)出现了多道弧形基岩裂缝(裂缝宽0.2～3.5 m、错台高0.6～1.8 m)，致使斜坡上个别房屋产生轻微裂缝，坡体前缘未见鼓胀变形及地下水渗出；AK0+320～AK0+400段斜坡后缘陡坡处出现基岩裂缝，未贯通，裂缝宽1～10 cm。斜坡体裂缝、错台呈逐步扩大的趋势，严重威胁了高速公路施工安全。

1 地质条件

1.1 地形地貌

场区属构造侵蚀剥蚀低山地貌，附近最低点为长滩河，海拔514 m，最高点为官梁包，海拔783.2 m，整体地势南高北低。路线穿越斜坡中部缓坡平台前缘，下部自然坡度一般为25°～35°，上部地形顺倾向坡缓，其自然坡度与岩层倾角相近，多为3°～10°。两岸植被发育，斜坡主要生长柏树，平缓处种植农作物。

1.2 地层岩性

1.3 水文地质条件

场地多为旱地，仅在斜坡缓坡处有少量水塘等地表水体分布。地表水主要为降雨时的坡面水流。场地地下水主要有第四系松散层孔隙水、基岩裂隙孔隙水两种类型。

基岩裂隙孔隙水主要富存于基岩强风化带裂隙、构造裂隙及砂岩孔隙之中，接受降水及上覆地层中的地下水补给，顺地形向坡下排泄。因其含水层薄，富水性、透水性受岩性、裂隙发育的制约而量小，具动态变化大，与气象关系密切的特征。

2 成因分析及对高速公路的影响评价

2.1 裂缝成因分析

根据斜坡变形体平面图、路基施工开挖横断面图以及裂缝发展的观测、监视情况，并结合斜坡体的裂缝变形大小不等，性质不同等因素，将该段边坡分为3个区，见图1。

图1 变形斜坡平面示意

Ⅰ区基岩滑坡，顺坡长77 m，宽约147 m，滑体平均厚度约9 m，距设计线160～220 m，主滑方向角250°。该段斜坡后缘陡斜坡处出露砂泥岩互层，节理裂隙发育，风化解体严重，呈碎裂镶嵌块状结构。受“5·12”汶川特大地震影响，后缘陡倾裂隙进一步张开变形，地形上有利于地下水的汇入，在连续暴雨工况下，地表水从裂缝处下渗，形成静水压力，挤压、推移岩体(裂缝宽0.2～3.5 m、错台高0.6～1.8 m)；强风化泥岩是较好的隔水层，地下水运移至该岩层，容易产生富集并浸润软弱接触面，从而导致强风化破碎岩体沿软弱结构面发生滑坡破坏，造成前缘个别房屋产生轻微裂缝(图2)。

图2 Ⅰ区基岩滑坡后缘错台裂缝

Ⅱ区覆盖层滑坡，坡顺坡长288 m，宽约475 m，滑体厚度4～14 m。该段以后缘基岩陡坎为界，呈台阶状地形，上缓下陡，地势较低，有利于地表水及地下水的汇集；上覆粉质黏土夹碎石角砾厚度约4～14 m，坡向与下伏基岩倾向基本一致，属顺向土质边坡。在连续暴雨的工况下，受地表水及地下水的综合作用，斜坡的土体自重增加，土石界面处抗剪强度降低，从而导致上覆土层沿土石界面发生滑动，造成后缘的土体开裂，形成多道裂缝，处于蠕滑阶段(图3、图4)。

图3 Ⅱ区覆盖层滑坡前缘开挖变形

图4 Ⅱ区覆盖层滑坡后缘错动裂缝

Ⅲ区蠕动变形边坡，自然坡度一般为25°～35°，零星出露中生界侏罗系上统莲花口组(J3l)粉砂质泥岩、粉砂岩，剥蚀风化严重，卸荷裂隙发育，完整程度较差，岩体呈块状结构，结构面外倾且结合程度差。在连续暴雨工况下，受地表水及地下水的综合作用，地表水沿基岩节理裂隙下渗，裂隙中形成静水压力，挤压、推移岩体，后缘形成基岩裂缝，裂缝宽1～10 cm(图5)。

图5 Ⅲ区蠕动变形边坡局部裂缝

2.2 对高速公路的影响评价

Ⅰ区推移式基岩滑坡，滑动方向与设计线走向近似平行、距离远，故对高速公路无影响。

Ⅱ区覆盖层滑坡，由坡面第四系坡残积松散堆积的粉质粘土夹碎石角砾沿土石界面发生滑移引起。设计路线位于滑坡前缘通过，右侧最大挖方边坡高度约14 m。K12+800～K12+990施工现场部分开挖3～5 m，已造成边坡浅表层滑塌，后缘水塘产生多道裂缝，施工完成的线外截水沟错台、断裂。进一步施工开挖，将破坏了推移式滑坡的前缘阻滑段，稳定性降低，须对该滑坡进行及时的工程治理。

Ⅲ区蠕动变形边坡，自然边坡处于整体稳定临界状态。设计路线位于边坡前缘通过，右侧最大挖方边坡高度约28 m。该段路堑右侧边坡为顺层边坡，待边坡开挖完成后，将削弱坡脚的支撑力、改变坡体的应力状态和地下水的渗流场。在动水压力的影响下，边坡整体易沿泥岩隔水层发生顺层滑动，形成工程滑坡；受节理结构面控制，在地下水的影响下，局部边坡也易发生楔体滑动。

3 处治措施

3.1 Ⅱ区覆盖层滑坡处治

(1)滑体重度的取值：滑坡体物质主要为粉质黏土夹碎石角砾，考虑暴雨工况，其重度取20.7 kN/m3。

(2)滑面参数的确定:结合地勘钻孔资料，现场勘察及滑坡现状稳定状态，拟合1-1、2-2、3-3三个代表断面，取安全系数1.0分别计算各坡面的滑面参数，计算结果见表1。

根据滑坡形态，对该滑坡进行分段研究。K12+130～AK0+120段以剖面1-1、2-2为代表，地势相对较陡，滑体厚度7～14 m，相对较大。该段滑面参数取值粘聚力C

=7.558 kPa，内摩擦角φ=8°。 K12+800～AK0+130以剖面3-3为代表，地形平缓，滑体厚度4～8 m。该段地下水丰富，土体含水量大，滑面参数取值粘聚力C=3.176 kPa，内摩擦角φ=4°。

表1 安全系数1.0反算参数

(3)处治方案：根据滑面参数，取安全系数(暴雨工况)K=1.15，边坡开挖后，计算1至3剖面的滑坡推力分别为1 307.1 kN/m、1 639.7 kN/m、596.9 kN/m。设计分段采用2.0 m×3.0 m、 2.5 m×3.5 m、1.8 m×2.5 m三种桩径埋置式抗滑桩支挡加固；桩后按1∶1.5放坡至第一级边坡平台，坡面采用菱形骨架植草防护，并设置挡土墙收缩坡脚；其中K12+800～AK0+130挡土墙上方桩间设置仰斜式排水孔，以减小地下水的影响(图6)。

图6 覆盖层滑坡处治设计示意

图7 蠕动变形边坡加固设计示意

(1)重度的取值：路堑边坡物质主要为强风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，在边坡整体稳定计算中，其综合重度取24.0 kN/m3。

(2)参数的确定:采用K=1.00反算临界状态自然边坡参数，边坡结构面参数C值为14.217 kPa、φ值为6°。

(3)处治方案：根据滑面参数，取安全系数(暴雨工况)K=1.15，计算开挖后边坡下滑力为480.6 kN/m。设计采用压力注浆锚杆、锚索框架梁植草防护，分级高度10 m，机耕道边坡分级高度8 m，边坡平台宽度2 m。锚杆采用φ32螺纹钢筋；锚索由4φs15.2高强度、低松弛钢绞线组成，强度级别为1 860 MPa。锚杆、锚索入射角度25°(图7)。

4 结论与建议

上陡中缓下陡的缓坡平台地貌是四川红层地区较为常见的一种地貌形态，一般缓坡平台上覆较厚的土层。路线通过此类地形时，应贯彻地质选线原则，选择合适位置通过斜坡体，以减少工程活动的扰动。同时应查明地下水的排泄路径，重点评价水的影响。该类地形的基岩陡斜坡，因岩体构造应力的释放、卸荷，以及裂隙充水受压、地震、河谷下切等因素的影响，形成蠕动变形边坡。设计路线通过该区域时，应加强边坡的支挡防护，必要时需进行预加固处治。

[1] 交通部第二公路勘察设计院.公路路基设计手册[M].第2版. 人民交通出版社, 1996

[2] 马惠民,王恭先,周德培. 山区高速公路高边坡病害防治实例[M].人民交通出版社,2006

[3] 郑颖人,陈祖煜,王恭先,等. 边坡与滑坡工程治理[M].人民交通出版社,2007