贵州省贵都高速公路K281+135～K281+215段路基滑坡整治研究

盛斌（中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州730000）



贵州省贵都高速公路K281+135～K281+215段路基滑坡整治研究

盛斌
（中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州730000）

摘要：贵州省贵都高速公路K281+135～K281+215段路基滑坡，是运营中的高速公路一处路基滑坡灾害。滑坡治理应考虑抢险施工以便于施工、尽快处治为原则，尽量减小扰动以降低对滑坡整体稳定性的影响。该滑坡的处治是在查明路基工程地质条件的基础上，对路基变形情况和滑坡病害产生原因进行分析，提出微型钢管桩、锚索和排水工程综合处理的工程措施，成功根治了滑坡病害，为类似工程提供参考。

关键词：高速公路；滑坡；微型钢管桩；锚索

2011年10月，贵州省贵都高速公路通车运营约7个月，建设单位发现贵都高速K281+150～K281+215段路面出现环状裂缝和下沉变形现象，路堤下挡土墙在伸缩缝处拉开，挡墙上泄水孔局部有渗水现象，通过监测发现，裂缝仍在继续发展，有形成路基滑坡病害的趋势。

根据勘察结果，该段路基位于采空区上部，区段内填土层较厚，斜坡上部堆载较大，受长期地下水的浸润作用和连续降雨影响堆载作用等因素作用，（路基）斜坡体稳定性逐步降低，该段路基上部岩土体沿着堆填接触面和风化界面滑移，以及沿煤层顶部的软弱夹层产生顺层滑动变形，形成路基滑坡病害。

运营中高速公路路基滑坡病害较普通滑坡病害产生危害更大，影响更广，损失更严重，工程设计中不但要考虑治理工程措施的可靠性，还要考虑高速公路运营及治理工程施工安全等，而微型钢管桩桩锚支护对场地要求低,施工便捷高效的优势[1]，正好符合本工程特点。通过对该路段工程地质条件详细勘察，制定了独立锚索墩、微型钢管桩，结合排水工程的综合治理措施，实施后治理效果较好，近年内无再次变形迹象。

1　路基滑坡病害状况

贵都高速公路K281+135～+215段路基受2011 年10月上旬持续降雨的影响，线路右侧局部出现路面下沉、开裂变形、路堤挡墙拉开下沉变形现象，墙身泄水孔出现渗水，通过现场监测，裂缝在不断变宽、变形范围扩大，路基变形病害恶化，变形表现为明显滑坡变形特征，逐步向线路左侧和（大里程端）大沙坡高架桥发展，有形成整体滑动的趋势。上述变形迹象表明，滑坡变形有加速发展趋势，已危及路基和桥台的稳定，影响到高速公路运行安全。

2　路基病害路段工程地质概况

2.1边坡地形、地貌、地层及分布情况

贵都高速K281+130～K281+220段位于贵州省龙里县大井关村附近，有一乡村道路，交通较为方便，地貌属低中山斜坡堆积地貌，自然斜坡横坡坡度一般在10°～35°之间，地面标高在1170.00～1230.00之间，相对高差最大约60.00m。

根据区域地质调绘资料和勘察资料[2]，场地地层分布有筑路人工填土层（Qml），第四系坡残积（Qdl+el）成因的角砾土、碎石土，二叠系吴家坪组（P2w）泥岩、页岩、硅质岩、灰岩及煤层组成。其中，强风化泥岩、页岩、泥灰岩、炭质泥岩、煤层，薄层状，岩层局部褶曲发育，岩层破碎，节理裂隙发育，风化强烈，遇水易软化，岩层顺倾，为易滑地层，层厚1.0～8.0m。

2.2地质构造

受多期构造影响，岩层破碎，节理裂隙发育，风化强烈。场地附近岩层小褶曲发育，岩层产状略有变化，该区岩层的总体走向大致为NE向，倾向NW，产状300°～330°∠12°～32°，顺向坡倾斜和略向大里程端倾伏。自然坡度10°～35°左右，岩层倾角与自然坡度基本一致，这种岩层层面与山坡自然坡度的关系对山坡的稳定性是不利的。

场地附近未发现区域断裂构造通过。

2.3水文地质条件

根据钻孔水文地质观测，结合地形地貌、岩性和构造特征分析判断，场地处于斜坡地带，地下水不发育。地下水的主要来源为降水补给，以及采煤巷道和基岩张节理裂隙水补给。

3　路基稳定性分析

3.1路基变形情况分析

根据现场调查以及补充地质勘察情况，该段路基变形严重，逐步发展，稳定性差，后缘裂缝下错明显，且大里程端向线路左侧山坡方向牵引发展，小里程端侧界清晰，路基下衡重式挡墙外错明显，变形增大，持续发展，挡墙墙身未见剪断，墙体位移由下沉拉裂变形为主转为整体外错滑动变形为主，挡墙“坐船”，路基滑坡病害变形处于挤压蠕动变形向滑动变形发展阶段。

3.2边坡病害原因分析

路基位于大沙坡采空区上部，煤层埋深较浅，一般位于9～20m，煤层产状较为平缓，一般在10°～30°之间，因无序乱掘，巷道大部未支护，形成较大的采空区，造成斜坡地表塌陷较为明显，形成塌陷坑，地表裂缝发育，表水及雨水易沿变形裂缝和采煤巷道下渗，构成路基的储水构造和排泄通道。组成路基坡体岩层顺倾向外，采空区上部岩层主要为强风化泥岩、页岩和软弱风化硅质岩，薄层状，岩层破碎，页岩和泥岩遇水易软化，岩土体强度降低较大，存在沿页岩泥岩软弱夹层顺层滑动的可能性，斜坡体稳定性较差。

路堤下衡重式挡墙基础位于强风化泥岩、页岩中，岩层软弱遇水易软化，挡墙附近地下水易于富集，岩土体含水量相对较大，墙体荷载较大，基础岩土在长期载荷作用下可能产生蠕变，岩土强度逐步降低，造成墙体下沉形变作用，上部土体产生沉降，表水下渗，墙踵范围岩土含水量增大，加剧墙体基础的蠕动变形作用，路堤边坡稳定性逐渐变差。受长期地下水的浸润作用和连续降雨影响及堆载作用等因素作用，路基斜坡体稳定性逐步降低，稳定性差，路基坡体沿着堆填接触面和风化界面滑移，以及沿煤层顶部的软弱夹层产生顺层滑动变形，形成路基滑坡病害，路面下沉开裂，推挤大沙坡0号桥台，危及线路行车安全。

4　治理工程设计

滑坡处理过程比较复杂，技术性比较强，在实际操作中一定要根据滑坡的成因、类型，制定出合适的治理方案，以取得好的治理效果[3]。该路基变形目前已经出现了明显的滑动变形迹象，而且，滑坡有向大里程端桥台向后部发展的趋势，如果引起较大规模的滑动变形很有可能会影响到高速公路的安全运营，甚至造成断道等危险。因此，病害治理工程设计需适合抢险施工的需要，以便于施工，尽快处治为原则，尽量小扰动以降低对滑坡整体稳定性的影响，在雨季期间工程措施尽快发挥作用，而且，考虑到路基的长久安全，需技术可行，经济合理，一次根治，不留后患。

基于以上设计思路，经过治理工程方案的比选，采取对坡体扰动较小的主动防护工程对坡体予以加固处理，确保坡体的长久稳定安全。本病害治理工程设计采用微型钢管桩+锚索+排水工程设计方案，该方案在路堤下衡重式挡墙上设置预应力锚索加固路基，在挡墙墙趾前设置一排微型钢管桩注浆加固支挡，结合坡体疏排水措施综合治理。微型桩指桩径小于300mm的灌注桩[4]，具有施工方便、对岩土体挠动小、场地适应性强等优点[5]。

4.1微型钢管桩

在路堤下衡重式挡土墙墙趾前K281+160～+ 220段以及K281+220处0号桥台锥坡与路基结合部端头挡墙前设置一排微型桩，每单元微型桩由3× 3根钢管桩为一单元，每单元钢管桩顶采用C25钢筋砼承台将各钢管桩连接在一起，微型桩排采用顶部设置连系梁进行整体连接，每单元微型桩由9根φ108钢管桩组成。

4.2锚索墩

在桩号路基下衡重式挡土墙上设置上、中、下三排预应力锚索，锚索间距水平间距为3.0～3.5m，垂直间距为2.5m，锚索由6束ΦS15.24高强度、低松弛的1860级钢绞线组成；锚垫板采用两块钢板叠加组成。

4.3排水工程

为疏排坡体地下水，在路堤下挡墙上结合挡墙泄水孔位置和渗水情况，在挡墙设置两排仰斜疏干排水孔。

4.4施工顺序

治理工程应在在应急临时坡体疏排水工程的基础上，首先施工锚索工程和桥台锥坡处微型桩，其次为挡墙前微型钢管桩工程，然后坡体疏排水工程，最后为挡墙和排水系统的修复完善以及路面的修复工程。

5　治理效果及结论

该路段实施微型钢管桩+锚索+排水工程的综合治理措施后，在截止目前的四个雨季中，该路段无明显变形，根治了路基滑坡病害。综合该路段工程地质条件和滑坡产生的原因分析，得出以下主要结论：

1）该段滑坡路基位于大沙坡采空区上部，受长期地下水的浸润作用和连续降雨影响及堆载作用等因素作用，路基斜坡体稳定性逐步降低，稳定性差，路基坡体沿着堆填接触面和风化界面滑移，以及沿煤层顶部的软弱夹层产生顺层滑动变形，形成路基滑坡病害。

2）该滑坡路基位于运营高速公路上，变形速度快，且变形范围有继续扩大的趋势，因此，治理工程设计需适合抢险施工的需要，以便于施工，尽快处治为原则，尽量小扰动以降低对滑坡整体稳定性的影响。基于以上设计思路，采用非开挖式微型桩+独立锚索墩+排水工程设计方案，对该滑坡进行综合治理。

3）在贵州山区营运中高速公路抢险治理中，提出非开挖式微型桩应急处置方案，由3×3根钢管桩为一单元，每单元钢管桩桩顶采用C25钢筋砼承台将钢管桩连接在一起，加上钢管内注浆，在推力作用下，微型桩、顶板和岩土体组合形成“桩-土”复合结构，可视为等效的抗滑桩，对类似工程具有一定参考意义。

参考文献：

[1]杨婧,吴延宏.微型钢管桩桩锚支护在工程中的应用[J].土工基础,2009.23(1):13-15.

[2]盛斌.贵都高速K281+135～K281+215段路基滑坡病害治理工程地质勘察[R].兰州:中铁西北科学研究院有限公司,2011.

[3]蔡加伟.滑坡防治措施[J].价值工程,2014.12：135-136.

[4]Bruce D A,Dimillio A F,Juran I.Introduction to micropiles: anin ternational persepective [A]. In: William F K ed. Foundat ion U pgrading and Repair for Infrastructure Im provement[C].NewYork:Geotechnical Special Publication, ASCE,1995.50:1-26.

[5]陈双庆.古田隧道山体滑坡病害处理设计[J].石家庄铁道学院学报,2004.17(增刊):25-27.

中图分类号：P642.22