超高土工格栅柔性支护体在滑坡处治中的应用

匡　波

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西　南宁　530029)



超高土工格栅柔性支护体在滑坡处治中的应用

匡波

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西南宁530029)

文章以广西某高速公路K409+301～K409+600段左侧滑坡为工程背景，分析了该段滑坡形成的机理，提出了土工格栅柔性支护体处治方案，并对该处治方案下边坡的稳定性进行了计算分析。结果表明：采取“卸载+土工格栅柔性支护体”处治方案，能够保证边坡在天然状态及非正常工况Ⅰ下处于稳定状态。

边坡工程；滑坡；处治方案；稳定性；土工格栅；柔性支护

0　引言

滑坡作为一种地质自然灾害，其对人类的危害性仅次于地震[1]，因此，对于边坡稳定性问题的研究一直是岩土工程领域研究的一个热点。国内外学者对于边坡的稳定性工作做了许多有意义的研究工作，也取得了许多有价值的研究成果[2-5]。然而，由于滑坡问题的复杂性和多变形，在实际工程中还是避免不了对滑坡问题进行多次重复处治的现象[6]。因此，对于边坡稳定性问题应首先进行科学的分析和预测，从而提出科学、有效的处治方案。

1　工程概况

广西某高速公路K409+310～600段路线横切山脊，形成左右两侧两个路堑挖

方边坡。其中，自下往上，左侧边坡原设计为三级坡，坡率分别为1∶1、1∶1.25、1∶1.5，边坡最大挖方高度约25.2 m，挖方段长度约290 m，边坡采用挂钢筋网喷混凝土防护。施工过程中，当左侧边坡开挖至第一级边坡坡顶时，由于2013年3～6月连续降水，且边坡尚未及时封闭，导致K409+360～K409+430段第二～三级边坡出现滑塌，后在持续暴雨天气影响下，滑塌规模进一步发展扩大，至2013年10月底，牵引K409+340～450段后方岩土体出现整体滑移。滑坡处横断面图见图1。

图1　滑坡处横断面图

根据钻探及地质调查，滑坡体分布高程为212～238 m，主滑方向长度约60 m，底部宽度约110 m，滑动面积约3 300 m2，厚度3.00～12.00 m，平均厚度约8.0 m，滑动体积约2.6×104m3，属中层牵引式滑坡。滑坡体岩性主要为黏土，土层结构松散，横向张拉裂缝发育，张开宽度3～15 cm，可探视深度0.5～1.5 m，走向基本垂直主滑方向，局部出现错台形成若干级滑坡台地。裂缝是雨水下渗的主要通道，暴雨后形成的众多水柱，一方面大大降低土体抗剪强度，另一方面，饱水岩土体自重增加及静水压力增大，致使岩土体下滑力增大，对边坡稳定极其不利。

2　滑坡机理分析

在边坡开挖后，边坡前缘形成高陡的临空面，岩土体应力出现重分布，坡顶形成一定范围的张拉应力带，坡体中下部局部出现应力集中。且由于边坡坡面未及时防护，在前期的连续强降雨等诱因下，边坡坡

面岩土体软化，强度急剧降低，边坡浅层岩土体首先失稳，发生滑塌，从而使上部岩土体失去支撑，牵引上部岩土体沿基面滑移，使斜坡岩土体产生裂缝和蠕变，雨水进一步通过裂缝下渗，一方面大大降低土体抗剪强度，另一方面，饱水岩土体自重增加及静水压力增大，致使岩土体下滑力增大，最终造成整个滑坡的发生。

3　滑坡稳定性分析与评价

边坡主要在黏土层中出现滑移失稳，土层多具高含水率、高液限性等特性，为高液限土土质滑坡。根据地质分析表明，岩层走向与边坡走向基本相同，与左侧高边坡倾向相反，对左侧边坡稳定性有利。但基岩面倾向与坡向一致，覆盖土层有沿基岩面滑动的可能。

勘察期间，滑坡边界没有进一步扩大，滑坡体后方没有出现变形裂缝，滑坡体处于相对稳定状态，但滑坡体前缘堆积体坍塌时有发生，在雨季雨水浸泡及冲刷作用下，滑坡体前缘岩土体再次出现坍塌，亦或将滑坡体前缘岩土体清除，都将可能使滑坡体处于蠕动发展阶段，并进一步使滑坡体后方岩土体出现更深的潜在滑动面，使滑坡规模扩大。因此，若不及时对滑坡进行治理，将对高速公路的建设和运营产生极大的危害。

通过室内试验及反演，综合确定滑动带强度参数取值如下：正常工况下c=8.7 kPa，φ=12.4；非正常工况Ⅰ，c=8.2 kPa，φ=12.0。按该参数，分别计算正常工况(天然状态)和非正常工况Ⅰ(饱水状态)下滑坡稳定性及滑坡推力可知，正常工况下及强降雨工况下滑坡均处于不稳定状态。强降雨工况下，滑坡推力最大，为854kN/m。

另对未滑坡区边域选取三个剖面进行潜在滑移面稳定性分析，其结果如表1所示。由表1可知，在非正常工况下，边坡稳定系数不满足要求，且边坡覆盖层大多为高液限土，为避免边坡在干湿循环后出现坍塌并牵引上部岩土体出现滑移，需对边坡进行特殊防护。

表1　稳定性计算结果表

4　滑坡处治方案

4.1方案的比选

根据滑坡勘察报告可知，本滑坡体方量约2.6×104m3，是一个中层牵引式小型滑坡，最大剩余下滑力约854kN/m。但滑坡体在暴雨条件下仍有可能继续蠕动发展，滑动规模可能进一步扩大。据滑坡地质条件分析，本滑坡治理的可选方案主要有卸载、锚索(杆)锚固、抗滑桩支挡、加筋土柔性体反压支挡及这几种方法的组合。各方案比较情况见表2(表中A表示方案好，B表示方案较好)。

表2　方案比较表

考虑本滑坡规模不大，建议在完全卸载滑坡体基础上对边坡进行防护，经初步对比，本着“安全、经济、适用、美观”的设计原则，本滑坡治理方案拟采用方案2“完全卸载+土工格栅柔性支护体”。

4.2边坡刷坡卸载方案

按照滑坡勘察报告推测滑面，对已滑动区域，从下往上，第1～4级开挖坡比一般采用1∶1.5、1∶2.0、1∶1.5、1∶1.5；对于未滑动区域或浅层滑塌区域，从下往上，第1～4级边坡均按1∶1.5坡比刷坡，每8m高设一个台阶，平台宽度一般第1级1.5～2m，第2级1.5～4.0m，第3级1.5m，每级坡高8m，第4级支护体顶按1∶1.75一坡到顶，按此坡比放坡，基本可将已滑动岩土体完全清除。第一级坡脚开挖宽度视支护体宽度而定，一般为10m，大、小桩号两端可适当减小，按5～10m逐渐过渡。根据钻探结果，坡脚往上2m范围内部分可能会出露全风化岩或中风化灰岩，岩土性质较好，可部分予以保留，为减少开挖工程量，可根据现场实际开挖揭露地质情况适当减小开挖宽度，沿倾斜基岩面将边坡开挖呈台阶状，但需保证基底开挖宽度≥8m(7m厚支护体及1m碎石排水层)。

4.3土工格栅柔性支护方案

柔性支护体填筑坡比从下往上依次为1∶1.5、1∶1.75、1∶1.75、1∶1.75，平台宽度≥1.5m，一般第1级2m，第2级4～6m，第3级1.5～3m。柔性支护体底宽一般第1～2级为10.0m(第1级坡脚3m以上范围内若遇中风化灰岩或全风化基岩，可适当减小其宽度，但最小仍应≥7m)，第3级为5.5～10.0m，第4级3.5～6.0m，可根据不同地形条件及滑坡范围适当调整，但不同段落可根据不同地形条件及滑坡范围适当调整，K409+310～380段及K409+520～600段第1～2级支护体宽度可适当减小，由10m逐渐过渡至5m。

5　边坡稳定性计算

5.1计算方法及计算参数的确定

分别以K409+360、K409+395、K409+425、K409+460、K409+500五个横断面建立地质模型，分别采用基于折线滑动面和圆弧滑动面的简化Bishop法及简化Janbu法进行分析计算。

根据室内试验、岩土参数反演及地区经验值，确定边坡各岩土层物理力学计算参数，如表3所示。

表3　岩土层物理力学计算参数表

5.2计算结果

在正常工况条件及非正常工况Ⅰ(暴雨或连续降雨)条件下对边坡进行稳定性计算，稳定性系数计算结果如表4所示。

表4　稳定性系数计算结果表

从计算结果中选取K409+500横断面处的边坡稳定性计算结果，如图2所示。

(a)圆弧滑面简化Bishop法(FS=1.147)

(b)折线滑面简化Janbu法(FS=1.227)

通过分析计算结果可知，在采取“完全卸载+土工格栅柔性支护体”处治方案后，边坡在天然状态下均处于稳定状态，在非正常工况Ⅰ(暴雨和连续降雨)情况下K409+310～600段处于稳定或基本稳定状态，边坡稳定性满足规范要求。

6　结语

某高速K409+310～K409+600段左侧边坡滑坡是由于在前期边坡未及时防护的情况下出现连续强降雨等原因，使得边坡坡面岩土体泡水软化，岩土体力学强度参数急剧降低造成的。边坡稳定性计算结果表明：在采取“完全卸载+土工格栅柔性支护体”处治方案后，能够保证边坡在天然状态下处于稳定状态，在非正常工况Ⅰ(暴雨和连续降雨)情况下处于稳定或基本稳定状态。同时，在边坡处治过程中，应合理布置观测网点，采用全站仪、水准仪及红外仪、测斜仪等，对边坡坡体水平位移、垂直位移以及变化速率进行实时监测，以确保边坡整治工程的施工安全。

[1]谢宗运，胡浩，窦健珍.百隆高速公路K1362+250～K1362+150段滑坡处治关键技术[J].西部交通科技，2012(10)：32-35.

[2]宋胜武，冯学敏，向柏宇，等.西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究[J].岩石力学与工程学报，2011，30(1)：1-22.

[3]巨能攀，赵建军，邓辉，等.公路高边坡稳定性评价及支护优化设计[J].岩石力学与工程学报，2009，28(6)：1152-1161.

[4]夏开宗，陈从新，鲁祖德，等.考虑水力作用的顺层岩质边坡稳定性图解分析[J].岩石力学与工程学报，2014，35(10)：2985-3040.

[5]罗陵，刘层林.公路边坡稳定性快速评价研究[J].公路，2012(11)：156-161.

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

Application of Super-high Geogrid Flexible Supporting Body in Landslide Treatment

KUANG Bo

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

With the landslide at the left side of an expressway K409+301～K409+600 section in Guangxi as engineering background，this article analyzed the formation mechanism of this landslide，proposed the geogrid flexible supporting body treatment program，and calculated and analyzed the slope stability under this treatment program.The results showed that：the “Unloading+geogrid flexible supporting body” treatment program can ensure that the slope is in a stable state under natural state and non-nor-mal operating condition I.

Slope engineering；Landslide；Treatment program；Stability；Geogrid；Flexible support

U418.5+5

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.05.004

1673-4874(2016)05-0013-04

2016-04-28

匡波(1983—)，工程师，硕士研究生，主要从事岩土工程勘察与设计工作。