石红高速公路茴水加水站滑坡分析及整治措施★

沈康鉴　张美杰　张元峰

(1.云南石红高速公路建设指挥部，云南 昆明　650041；

2.中国公路工程咨询集团有限公司，北京　100078；　3.北京工业大学，北京　100124)



石红高速公路茴水加水站滑坡分析及整治措施★

沈康鉴1张美杰2张元峰3

(1.云南石红高速公路建设指挥部，云南 昆明650041；

2.中国公路工程咨询集团有限公司，北京100078；3.北京工业大学，北京100124)

介绍了石红高速公路的工程地质及水文条件，根据滑坡的变形机理，分析了该公路茴水加水站滑坡的稳定性，并提出了科学有效的滑坡整治措施，保证了该边坡的安全性。

高速公路，滑坡，地质条件，稳定性

0　引言

滑坡是山区高速公路建设中的常见现象，它可能发生在工程建设的各个阶段，尤其在公路建成后出现滑坡，对经济损失和社会影响重大。国内外针对工程滑坡的研究，意义在于尽可能地减少其发生的可能性，达到加快工程建设进程，降低工程成本和节省投资的目的。为了对滑坡产生机理和处置措施进行研究，首先根据滑坡特征及其发生、发展规律进行分类，以便对不同的滑坡类型采用相应的预防和处置措施。根据铁路部门在1977年提出的“三级分类”方法[1]，滑坡分类主要有以下三种：

1)按组成滑坡的物质及其成因将滑坡分为：堆积土滑坡、堆填土滑坡、黄土滑坡、粘性土滑坡和岩石滑坡等五大类；2)按主滑移面成因分为：堆积面滑坡、层面滑坡、构造面滑坡和同生面滑坡等四类滑坡；3)按滑体厚度分为：巨厚层滑坡(>50 m)、厚层滑坡(20 m～50 m)、中层滑坡(6 m～20 m)和浅层滑坡(<6 m)等四类滑坡。

1　工程概况

1.1工程简介

云南石屏至元江(红龙厂)高速公路(简称石红高速公路)位于红河哈尼族彝族自治州和玉溪市境内，路线全长54.8 km。其中，茴水加水站位于K18+700～K18+900右侧，该路段处于长大下坡中上段，位于红河水系支流他扎莫河左岸谷坡下部，谷坡呈“V”字形。加水站左侧挖方边坡最大高度约32 m，于2014年8月底开挖完成，拟设置预应力锚索框架梁作为防护措施，在准备实施防护工程时，该边坡于2014年9月下旬发生了滑塌。滑坡全貌如图1所示。

图1　K18+700^K18+900段右侧路堑滑坡全貌

1.2工程地质条件

滑坡区地处滇缅歹字型构造体系中段东支与云南山字型构造体系前弧西缘交汇处，小河底河大断裂东盘，裴尼—西期底短轴向斜南翼，地层产状18°∠37°，节理裂隙发育，呈碎裂构造，该地段地震基本烈度8度，地震动峰值加速度0.2g。

对不同特征位置钻孔探测滑坡区域地层结构及岩性情况，共进行7处钻孔。根据钻孔探测结果，滑面埋深约15 m，覆盖土层厚度约16 m～35 m。该段地层上部为第四系残破积层，主要为粉质粘土，下伏地层为元古界昆阳群黑山头组变质板岩夹砂岩。

1.3气象及水文条件

该地区年平均降雨量817.2 mm，蒸发量1 856.4 mm，平均气温18.5 ℃，降雨具有不均匀性，发生暴雨的几率较高，且雨季洪峰流量较大，携带较多砂砾物质。滑坡所处位置为地表水体汇聚区，滑坡区中部沟中有流水，残破积层及滑坡体中未见地下水。

2　滑坡变形机理分析

滑坡产生的基本条件有2个：滑体前缘有足够的滑动空间和两侧有切割面。综合各类因素，并参考文献资料[2,3]，引起边坡滑塌的原因有4个：地形地貌、地层岩性、降水以及人为因素。

由于人工开挖使得边坡变陡，坡体外侧土体松弛，抗剪强度降低，主滑地段由此形成；随着主滑地段变形范围的扩大，坡体向前挤压，引起后部变形产生牵引地段(如图2所示)，此时主滑段处于蠕动阶段，牵引地段产生张拉性主动破裂；牵引地段形成之后，滑动体与后部不动坡体分离，在滑坡后缘形成弧形张裂缝，形成了“圈椅状”的滑坡地形；滑坡前部的抗滑地段因不足以抵抗后部的巨大推力而产生被动破坏，形成破裂面。

图2　滑面及滑动进程示意图

3　稳定性分析与评价

3.1边坡滑动面的确定

边坡滑动面的正确确定是分析评价边坡稳定性，计算滑坡剩余下滑力的关键。根据地勘资料和现场调查，边坡滑动面处于粉质粘土和强风化板岩交界面位置，形状近似圆弧形，上部较陡，下部相对较缓，深度9.6 m。滑坡床位于强风化板岩层，板岩属变质岩，较破碎，碎石状，其强风化料具有粉质粘土的性质，厚度9 m。板岩下部为中风化砂岩，砂岩属沉积岩，粘聚力较大，稳定性较好。

在计算边坡下滑力时以边坡实际发生滑坡后出露的土石交界面为临空面，以强风化板岩和中风化砂岩交界面为指定的滑动面，同时考虑既有滑坡残留的下滑力，计算边坡的剩余下滑力。

3.2稳定性计算工况的选择

根据《公路路基设计规范》[4]相关规定，边坡稳定性分析分三种工况。其中非正常工况Ⅱ为边坡处于地震等荷载作用状态下的工况，岩土体参数采用饱水状态下的参数，为最不利工况。该滑坡处于地震烈度为8度。计算边坡剩余下滑力时按第三种工况计算，边坡稳定系数不小于1.15[5]。

3.3稳定性计算

边坡剩余下滑力的计算采用不平衡推力法，它适用于任意形状的滑裂面，并进行相应的假定，将坡体土条共划分成12个土块，各土块尺寸和角度如图3所示，采用理正计算软件中抗滑桩设计的滑坡推力计算模型，计算得到各土块剩余下滑力。

图3　剩余下滑力计算断面图(单位:m)

通过计算得到边坡稳定系数取1.15时，第三种工况即最不利工况下的坡脚处剩余下滑力为1 782.435 kN，边坡处于不稳定状态。

4　整治措施

4.1整治措施方案选择

滑坡处治的措施主要有减重、反压和支挡等三种[6]，而抗滑桩具有抗滑能力大，支挡效果好，设置位置灵活，能及时增加滑体抗滑力且对滑体扰动小等一系列优点被广泛使用。根据滑坡治理原则、既有滑坡治理经验、现场实际情况及数值分析结果，拟采用部分清方+分级防护的综合措施对茴水加水站滑坡进行整治。

4.2整治措施设计

通过滑坡稳定性计算和现场实地情况，按照经济可行原则最终确定滑坡整治措施：

1)在确保滑体上方未动土体稳定性不变情况下，后缘边坡按1∶0.75放坡(见图4)，其高度不大于15 m，采用预应力锚索框架梁防护，以免滑体上方稳定土体被牵引产生新的滑坡，从而达到根治该滑坡的目的。

图4　防治措施典型横断面(单位：m)

2)在确保滑动土体自身稳定性条件下，抗滑桩桩顶上方土体按1∶2刷坡；同时进行绿化防护及接排水措施，防止降雨和水流冲刷。

3)改河外设置一排桩板墙，抗滑桩桩长为16 m(桩顶高出河床7 m，桩底低于河床9 m)，中心间距6 m。根据地勘滑面深度，抗滑桩在滑面以上的长度(即悬臂长度)约为8 m。

4)采用粘性土及7.5号水泥砂浆填封滑体及其周边裂缝，防止水流下渗软化岩土体和产生静水压力危及边坡安全。

5)滑体及其周界外侧设置截水沟和排水沟，将地表水流集中收集汇入路基排水系统，防止其漫流威胁边坡稳定。

6)绿化坡面，防止降雨和水流冲刷。

5　结语

运用铁路部门早年提出的滑坡“三级分类”方案，对云南石红高速公路茴水加水站一侧已滑塌的边坡现场进行了较为详细的勘测基础上，对其滑坡特性进行了分类，对滑坡形成过程和演变进行了推理和稳定性分析；根据分析结果提出了整治措施和防治的方案设计，使得该滑坡得到有效控制。研究结论不仅可为治理茴水加水站边坡的稳定性提供依据，还可为科学合理地防治山区高速公路建设工程的类似病害起到一定的借鉴作用。

[1]滑坡分类与分布专题协作组.铁路滑坡分类方案[J].西南交通大学学报，1977(1):39-42.

[2]许强.滑坡的变形破坏行为与内在机理[J].工程地质学报,2012(2):145-151.

[3]周跃峰，龚壁卫，胡波，等.牵引式滑坡演化模式研究[J].岩土工程学报,2014(10):1855-1862.

[4]JTG D30—2015,公路路基设计规范[S].

[5]JTG B02—2013,公路工程抗震规范[S].

[6]黄幼民，唐春.边坡与滑坡工程治理技术探讨与工程应用[J].山西建筑，2009，35(13):92-93.

Analysis of landslide mechanism and regulation measures of Huishui water station of Shihong expressway★

Shen Kangjian1Zhang Meijie2Zhang Yuanfeng3

(1.YunnanShihongExpresswayConstructionHeadquarters,Kunming650041,China；2.ChinaHighwayEngineeringConsultingCorporation,Beijing100078,China;3.BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)

The paper introduces Shihong highway engineering geology and hydrology conditions. According to the landslide deformation mechanism, it analyzes the landslide stability of Huishui water station, and puts forward landslide regulation measures, so as to guarantee the landslide safety.

highway, landslide, geological conditions, stability

1009-6825(2016)21-0137-02

2016-05-17

沈康鉴(1970- )，男，高级工程师；张美杰(1986- )，女，硕士，工程师；张元峰(1989- )，男，在读硕士

U416.14

A

★：云南省交通运输厅科技项目“山岭高速公路长大纵坡与隧道及隧道群耦合路段的安全运行环境研究”(项目编号：2014-221-02)