高速公路路堑高边坡滑坡成因分析及防治措施

■　卢治松（福建省第一公路工程公司，泉州　362000）



高速公路路堑高边坡滑坡成因分析及防治措施

■卢治松
（福建省第一公路工程公司，泉州362000）

摘要高边坡滑坡前均存在一个或多个潜在滑坡面，边坡地质条件较差，地下水较发育，施工时常因施工外力作用改变了坡体的应力场，从而导致了边坡滑坡情况发生。本文以某高速公路工程路堑高边坡为背景，从工程地质、水文条件勘查和滑坡体变形情况等方面对滑坡成因进行了分析，并提出防治措施。

关键词路堑高边坡滑坡成因分析防治措施

1　工程概况

1.1滑坡区地质概况

某高速公路工程路堑高边坡边坡位于线路左侧，地形较陡，原地表植被较发育，场址区为剥蚀低山丘陵区地貌，山坡自然坡度约18～26°。根据地质调绘和钻探揭露，该边坡地质条件较为复杂，局部风化严重，且风化极不均匀，上覆残坡积粘性土（Qdl+el），下伏基岩为侏罗系南园组（J3nb）凝灰熔岩及风化层。场地表层见较多中风化岩孤石，块径多在0.5～1.5m之间。场地为西南向展布的山脊前缘，大气降水排水通畅，无常年性地表水流，但在下雨时地表流水量较大；地下水主要为孔隙裂隙潜水，存于各类岩土层的孔隙和裂隙中，受降雨影响较大。

1.2滑坡区变形及监测情况

该边坡原设计为七级边坡，因该边坡上部风化土层厚，地质较差，原设计采用预应力锚索（杆）+锚索抗滑桩加固的方案，锚索抗滑桩设置于第三级坡顶平台处。在该边坡四级坡面以上已完成锚固工程，进行第三级抗滑桩施工时，四阶坡面以上出现开裂及局部小溜塌，第三级平台已施工抗滑桩桩顶出现位移，最大位移累计达15cm。抗滑桩桩基检测结果显示6根抗滑桩桩体出现不同程度断裂，框架梁及平台多处开裂，已施工锚索锚头检测未见受力反应。坡顶截水沟外侧发育有数道裂缝，并有贯通趋势，裂缝宽度最大约30cm。设计共设置6个监测孔，由七级坡顶至第四级边坡平台处布置，监测曲线显示距监测孔口下方13m 至20m处坡体出现明显滑动。从裂缝形态和变形监测结果分析，边坡变形已经发育为长约100m高约65m的滑坡病害。

2　高边坡滑坡变形成因分析及评价

2.1高边坡滑坡变形成因分析

滑坡产生的原因往往都是多方面的，内在影响因素主要有地形地貌、岩土性质和地质条件，外因主要有地震、水文条件、地质勘查深度和施工外力作用影响等。通过现场勘查分析，造成该边坡滑坡的影响因素主要有以下几点：

2.1.1地质方面原因

该边坡滑坡体后侧山体较为高陡，坡体上覆残坡积土层较厚，风化深度约20～30m，风化极其不均匀且孤石发育，土质松散，造成该坡体稳定性差。地质条件复杂是该段边坡产生滑坡变形的主要原因。

2.1.2水文方面原因

滑坡体植被丰富，地下水补给充足，加之降雨时雨水入渗坡体，使土体饱水软化，增加土体自重，降低其抗剪强度，使得边坡易发生变形失稳现象。因此，地下水发育是该段边坡产生滑坡变形的重要原因。

2.1.3地质勘查深度影响

地质勘查深度不足将直接影响我们对潜在滑坡体存在的判断，而设计单位对边坡采取的防护加固措施也是以地质勘查资料为依据的，施工时也将忽视潜在滑坡体的存在而产生较大的施工安全隐患。如有些滑坡勘察对地下水问题重视不足，如含水层层数、位置、水量、水压、补给来源等未分析清楚，给整治工作造成困难，甚至失败。

2.1.4人类活动等施工外力影响

因边坡均按要求进行逐级开挖后，逐级防护完成再施工下级边坡，因此开挖时施工外力对潜在滑坡体产生的扰动主要体现在边坡孤石的爆破和抗滑桩入岩时的爆破外力作用。

2.2滑坡体稳定性分析计算及评价

滑坡体稳定性分析依据主要来源于边坡深孔位移监测情况、抗滑桩桩检及预应力锚索应力监测结果。此外，还须根据勘察规范文件对坡体稳定性进行计算后得出分析及评价结果。

2.2.1深孔位移监测情况

设计共设置6个监测孔，由七级坡顶至第四级边坡平台处布置，ZK1和ZK4监测孔位于坡顶，监测曲线显示分别距孔口18m和20m处变形增大，疑似存在滑动变形迹象。ZK2监测孔位于四级平台，测试过程中发现距孔口17.5m位置监测管变形过大导致仪器无法测试。ZK3、ZK5监测孔位于六级平台，分贝距离孔口16m和20m位置出现明显滑动变形。ZK6监测孔位于四级平台，监测曲线表明距孔口12.5m处有变形反应，其中在距孔口孔深12.5m处，监测管变形严重。

2.2.2桩基检测情况

边坡发生滑坡变形后，检测单位对所有原检测合格的抗滑桩桩身进行了重新检测，结果六根桩为Ⅳ类桩，均发生断桩现象。

2.2.3锚索应力检测情况

根据边坡发生滑坡变形后，锚索应力检测结果显示原设计拉力500kN的预应力锚索只有不足30％的锚索存在应力，其余滑坡变形区锚索已不能起到加固效果。

2.2.4滑坡体稳定性分析计算及评价

滑坡体取中段最具代表的两个断面，按滑坡土体天然含水量的情况进行稳定性计算。对处在正在滑动的滑坡体，稳定系数取0.95～1.00；对处在暂时稳定的滑坡体，稳定系数可取1.00～1.05。根据GB50021-2001《岩土工程勘察规范》中关于滑坡体稳定性计算安全稳定系数的公式：

式中，FS为稳定系数；Ri为作用于第i块段的抗滑力（kN/m）；Ti为作用于第i块段滑动面上的滑动分力（kN/m），出现与滑动方向相反的滑动分力时，Ti应取负值；为第i块段的剩余下滑动力传递至i+1块段时的传递系数（j=i）；Ni为第i块段滑动面的法向分力（kN/m）；φi为第i块段土的内摩擦角（°）；ci为第i块段土的粘聚力（kPa）；Li为第i块段滑动面长度（m）。

最终得出两个断面稳定系数分别为0.982和0.978，该滑坡体稳定系数均小于1。

从深孔位移监测、抗滑桩桩身检测、锚索应力检测情况判定和稳定性计算结果表明，边坡整体处于不稳定状态，任何外力的扰动都将致使该边坡出现整体滑坡情况，结果将可能出现施工安全事故，并大大加大后续的治理难度，因此必须及时进行滑坡综合治理。

3　滑坡体综合治理方案及措施

该滑坡体上覆残坡积土层较厚，且孤石发育，土质松散，加上地下水发育，造成该坡体稳定性差。因此，该边坡最有效的治理方法为对滑坡体上方覆盖的土层进行减载，同时对所有失去应力的预应力锚索及其框架全部进行凿除后重新施工打预应力锚索及框架。此外，抗滑桩共设计21根，桩基检测结果显示6根抗滑桩桩体出现不同程度断裂，且均在滑坡区中部受力最大处。综合分析后，该滑坡体采用刷坡减载+预应力锚索框架+补强抗滑桩的综合治理方案。在对滑坡体进行综合治理前，须采取应急措施，以确保滑坡体安全和稳定。

3.1应急处理措施

（1）立即停止滑坡区域内所有施工项目，并对坡顶裂缝采用粘土回填夯实并用彩条布覆盖，防止雨水和地表水直接渗入坡体。

（2）立即对边坡继续进行反压，高度至第三级平台抗滑桩位置处，顶宽8～10m，面坡1：2.0，压实度不小于80％。已施打的排水平孔，用管接长引至反压路基外。

（3）在坡顶裂缝范围外设置截水沟，地表水往滑坡体范围外截排，防止地表水直接渗入坡体，进一步降低边坡的稳定性。

（4）加强进行变形监测工作，雨季加密观测，并及时反馈。

3.2刷坡减载

对边坡中、上部三阶以上已变形坡体进行适当的刷方减载，减载土石方图数量为3万m3，减载后边坡最高为九阶，并在边坡第四、五、六阶平台及第三级新增抗滑桩位置设置宽平台。

3.3锚固工程

刷坡后坡面设置预应力锚索框架，单片框架宽6.0m，高8.0 m，框架上设置3排6孔预应力锚索，设计长度单孔设计拉力700kN。预应力锚索施工前须先行在每级边坡坡脚处施打仰斜排水孔，数量及间距应根据实际地质水文情况及坡体渗水量大小调整确定，正常工况时排水孔径Φ110mm，间距为3～5m可满足要求。锚索钻孔须采用采用CSJ90以上大功率钻机进行跟管施工，以免出现塌孔、卡钻等情况。对于陡开挖边坡或正在变形的滑体，按设计要求，在锚索（杆）施打并注浆后，注浆体强度达到设计强度的80％后进行预张拉详见图1。

3.4补强抗滑桩

（1）因6根抗滑桩桩体出现不同程度断裂，首先需对已受损的桩体进行补强，然后在紧贴受损桩边侧补充设置截面为2.0m×2.5m锚索抗滑桩，桩顶设2孔锚索，单孔设计拉力900kN。桩坑开挖时采用跳一挖一的方式，跳槽施工，同时加强桩坑护壁变形监测，若有变形迹象，立即采用槽钢和角钢，按照对撑或剪刀撑的方式进行加强支撑。若桩坑开挖需要爆破时，应采用小剂量爆破，严禁放大炮。

（2）在开挖抗滑桩时，根据桩基检测报告进一步确认原设计抗滑桩受损位置，对受损桩采用注浆、植筋加强的方法对桩身进行补强（详见图2）。钻孔补强的位置位于靠山侧，共钻4个孔，每个孔集取样、注浆、补筋为一体，植入的钢筋采用φ32精轧螺纹钢筋，钻孔从桩顶钻至断桩处，然后跟套管穿过断桩范围，并穿过孔底1米以上，最后进行注浆。在新增抗滑桩开挖到达受损桩受损部位时，进行钻孔植入φ32精轧螺纹钢筋，并在端头露出50cm长度与新增桩体钢筋连接一并浇筑。

图2　原设计抗滑桩补强示意图

4　施工注意事项

（1）对于设有锚固工程的边坡工程开挖，要求严格按照从上至下的开挖施工顺序逐级开挖，待上级边坡锚固工程全部实施并产生加固作用后（根据实际情况可采用有效可行的临时加固或预加固工程措施）方可进行下级边坡的土石方开挖作业，逐级开挖，逐级加固，直至全部防护工程结束，确保坡体稳定和结构安全。

（2）锚索（杆）预张拉方法一般是采用轨枕或槽钢等构件作为坡面反力抑制结构，预张拉宜在锚孔注浆施工完成7日后进行，预张拉力值一般为设计拉力值的30％。框架梁砼施工时，应按设计框架或地梁间隔分批解除预张拉，严禁大面积一次性解除。逐片解除，逐片浇灌框架或地梁混凝土，并及时按设计要求进行张拉锁定，必要时在地梁或框架混凝土浇灌完成7日后进行预张拉，预张拉力值不超过设计拉力值的50％。对于不卸除张拉荷载的（每孔需两套锚具），在浇筑框架梁时，须严格保持锚索（杆）孔道保护钢管的平顺、通畅，严禁使孔道发生变形。锚索（杆）保护钢管应套住预张拉锚具，并与槽钢焊牢；在框架梁正式张拉之后，应予以注浆封孔（从框架梁锚具注浆孔中注浆）。对于坡面潮湿、土质松软的坡面，若预张拉后槽钢有明显下陷的，则可在槽钢下垫设枕木，或挂φ12 @150钢筋网，并喷射10～15cm砼后，再对槽钢进行张拉。

（3）路堑边坡施工期监测主要采取地表位移监测，必要时采用深孔位移监测，根据坡体变形数据来修正设计，指导施工，以确保施工安全和检验工程效果。运营期的监测有地表位移监测、地下位移监测、地下水位监测及锚索预应力监测等，监测周期为坡体开挖至建成营运后不少于两年，对于重点复杂边坡或滑坡区坡体变形情况予以延长，监测的频率如下：

施工期间：①地表位移监测1次/天，变形剧烈时每天数次；②地下位移监测1～2次/周，变形剧烈时1 次/天；③锚索应力监测在张拉锁定后头两个月内1次/周，其后2～3次/月。

5　结语

该滑坡体采用刷坡减载+预应力锚索框架+补强抗滑桩的综合治理方案，有效地保证了边坡的稳定和安全，取得了良好的滑坡治理效果。边坡滑坡由于其地质条件复杂，其他项目应结合现场实际开挖揭示地层信息、水文条件、监测信息及坡体结构条件进行深入的分析和研究，即进行动态设计和信息化施工，从而达到经济合理和安全可靠的目的。

参考文献

［1］GB50021-2001，岩土工程勘察规范.中国建筑工业出版社，2009.10.

［2］JTG D30-2015，公路路基设计规范.北京：人民交通出版社，2015.5.

［3］GB50330-2013，建筑边坡工程技术规范.中国建筑工业出版社，2014.6.

［4］JGJ8-2007，建筑变形测量规范.中国建筑工业出版社，2008.3.