川东红层区巴南广高速公路滑坡高发成因分析

成永刚，王明琪，李光白，陈永祥，李华明

(1.四川公路工程咨询监理公司,成都　610041；2.四川巴广渝高速公路开发有限责任公司，广安　638550；3.四川公路桥梁建设集团有限公司勘察设计分公司,成都　610041)



川东红层区巴南广高速公路滑坡高发成因分析

成永刚1，王明琪2，李光白1，陈永祥3，李华明2

(1.四川公路工程咨询监理公司,成都610041；2.四川巴广渝高速公路开发有限责任公司，广安638550；3.四川公路桥梁建设集团有限公司勘察设计分公司,成都610041)

研究目的：巴南广高速公路位于地形地貌平缓、基岩产状近水平、构造相对简单的川东红层地区，线路修建时滑坡病害频发，其中工程造价超过10万元的滑坡达192处，工程治理费用约4亿元，严重影响了高速公路的正常建设。基于此，笔者依据咨询的这192处滑坡建立样本数据库，对滑坡高发的成因进行分析，以期能为今后类似红层区的高速公路的安全、经济修建提供借鉴。

川东；红层；巴南广高速公路；滑坡

1　引言

巴(中)南(充)广(安)高速公路是位于四川省东部红层地区的南北向进出川通道，路线全长207.476 km，采用双向四车道技术标准修建。2013年5月动工以来产生了大量的滑坡病害，治理费用约4亿元，成为高速公路建设的控制性指标，严重制约了工程的正常建设。基于此，本文依据笔者近4 a来的施工咨询，对本段红层区的高速公路滑坡成因进行分析，以期查明病害高发的原因，从而为今后类似工程地质条件下的公路建设提供有益的参考。

2　工程地质环境

2.1地形地貌

项目区地处大巴山-米仓山南麓、华蓥山以西的四川盆地东部地区。从北至南地貌由低山向深丘、浅丘过渡，局部发育有剥蚀平原。低山区山脊呈线状，地形陡峻，沟谷呈“V”字形，此地形内线路占总长的2.2%；深丘区山顶多圆缓，谷坡平缓，此地形内线路占总长的49.8%；浅丘区地形多呈馒头状、坡缓谷宽，此地形内线路占总长的43.5%；剥蚀平原区位于山间谷地，多呈近东西向展布，地势平坦，此地形内线路占总长的4.5%。

2.2地层岩性

项目区内属典型的四川盆地砂泥岩红层区，红色建造发育，坡体结构大多为二元结构。地表覆盖层多呈可塑-软塑状，由北向南逐渐呈以崩坡积(Q4col+dl)为主的含碎石粉质粘土向以残坡积(Q4el+dl)为主的粉质粘土过渡。下伏基岩在起点至K4段和K71至终点段主要由砖红色侏罗系(J3)的薄层-中厚层砂泥岩构成，其中，起点至K4段地层产状为176°∠19°，K71至终点段地层产状为218°～345°∠2°～8°；K4～K71段主要由紫红色白垩系(K1) 的薄层-中厚层砂泥岩构成，地层产状为340°～76°∠7°～8°。

2.3气象水文

本区属亚热带季风气候，年均温15.8℃～17.8℃，年平均光照时数从北向南由1 462.1 h向1 250.3 h递减。年降雨量由于大巴山-米仓山的“雨屏”作用，也呈现由北向南逐渐递减，即由北段的年降雨量1 150 mm向南段的年均降水量950 mm递减。

2.4水文地质

区内水文地质比较单一，地表降水渗透形成裂隙水和孔隙水，地下水丰富并多以泉的形式在相对低凹的地方渗流而出。地表以粉质粘土为主的覆盖层持水能力强，土体含水量高，多呈可塑、软塑状，甚至流塑状，区内水田、鱼塘分布较广。

2.5地质构造及地震

项目区主要地段地块比较稳定，构造作用轻微，断裂不发育。自燕山运动以来，一直处于缓慢的上升状态，地形北高南低，切割深度北部大于南部，反映了北部上升较快而南部相对较缓的特点。地震少而弱，地震动峰值加速度≤0.05 g，地震基本烈度≤Ⅵ。

3　滑坡的基本特征

为有效的分析滑坡的基本特征类型，本文利用工程造价超过10万元的192个滑坡建立样本数据库进行分析(图1)，而将造价低于10万元的小型病害归入滑塌、溜滑等坡面病害，不作为本文数据库的样本。

图1　不同滑坡类型数据曲线图

3.1滑坡类型

(1) 项目区填方路堤滑坡95处，占总滑坡数量的49.48%，工程造价约占总造价的34.32%；挖方路堑滑坡97处，占总滑坡数量的50.52%，工程造价约占总造价的65.68%。

(2) 以崩坡积体、残坡积体和人工填土为主的堆积体滑坡182处，占总滑坡数量的94.97%，工程造价约占总造价的86.36%，其中6处为老滑坡复活。以土岩交界面为滑面的滑坡81处，占堆积体滑坡的44.5%；由最大剪应力控制的堆积体内同生滑面滑坡101处，占堆积体滑坡的55.5%。

岩质滑坡10处，占总滑坡数量的5.21%，工程造价约占总造价13.8%，其中平推式滑坡4处，错落式滑坡3处，顺层滑坡1处，破碎岩质滑坡2处。

从以上数据分析来看，项目区内滑坡存在如下特征：

(1) 堆积体滑坡高发，是项目区滑坡的主要类型。地表的粉质粘土在路堤填筑时易造成路堤依附于粉质粘土而发生加载推移式滑动，也易造成路堑边坡开挖时使上部粉质粘土发生卸荷牵引式滑动。

(2) 大部分地段地下水丰富，地表粉质粘土层多呈可塑-软塑，甚至流塑状，岩体中静水压力或动水压力明显，泥化、软化泥岩层作用明显。坡体一旦开挖或填筑，极易造成滑坡的发生，这是项目区滑坡的重要特征。

(3) 堆积层滑坡从滑面特征分析，路堤的填方加载和路堑的挖方卸荷工程扰动区距土岩交界面较近时，易造成上部粉质粘土沿土岩交界面发生滑移(图2)；而当坡体工程位于厚度相对较大的粉质粘土体内时，则往往造成坡体在剪应力作用下在粉质粘土内部形成同生滑面(图3)。

图2　依附土岩交界面发生的滑坡

图3　粉质粘土中发育的同生滑面

项目区的10处岩质滑坡，其中有8处的滑面是泥岩的软化、泥化发育而来，并在坡体开挖形成临空面后，在水压力和滑体自重作用下依附于软弱层逐渐发展成滑坡。

3.2滑坡密度和规模

(1) 从数据库样本分析，高速公路在K167至终点段没有滑坡分布，192处滑坡样本均分布于起点至K167段，平均1.15处/km，滑坡沿线路方向的总长度为23.373 km，占线路总长的11.27%。

从不同地形地貌的滑坡分布密度来看，K0～K4.5的低山区共分布有3处滑坡，平均0.67处/km，总体积59.3×104m3，平均体积为19.8×104m3/处；K4.5～K108深丘区共分布有156处滑坡，平均1.5处/km，总体积395×104m3，平均体积为2.53×104m3/处；K108～K207.5浅丘区共分布有32处滑坡，平均0.32处/km，总体积328×104m3，平均体积为10.25×104m3/处。

(2) 从滑坡体积来看，滑坡总体积为800.3×104m3，平均体积为4.19×104m3/处。其中，滑坡体积V>30×104m3的大型滑坡6处，占滑坡总数的3.13%。累计体积313.4×104m3，占总体积的39.16%，平均体积52.23×104m3/处，工程治理造价占总造价的26.33%；滑坡体积4×104

图4不同滑坡规模数据柱状图

(3) 从滑面埋深来看，有120处滑坡为滑面埋深6

从以上数据分析来看，项目区内滑坡存在如下特征：

(1) 滑坡分布密度大，不少地段的滑坡呈现成群分布的特征。

(2) 滑坡以小型、中型滑坡为主，这也正说明了富水粉质粘土力学性质差，工程施做时极易诱发工程滑坡，且在形态上呈现沿线路方向的滑坡宽度较大而垂直线路方向的滑坡主轴相对较小。

(3) 低山区和浅丘区滑坡密度相对较小而滑坡规模较大，这是由于低山区有1处滑坡体积为45.9×104m3的大型老滑坡存在所致，而浅丘区分布有3处总体积为145.8×104m3的老滑坡和1处体积为78.4×104m3的岩质滑坡所致。

(4) 滑坡单位体积的综合治理工程造价为46.56元/m3，工程费用较高是区内滑坡治理的一个重要特征。究其原因，主要是由于岩土体力学性质差，不得不采用规模较大、锚固段较长的抗滑桩，并赔偿与高速公路并行的大量损坏地方公路和房屋所致。如线路K18～K53段粉质粘土厚度大，省道巴玉公路与高速公路伴行，两者相距约10.0～80.0 m左右，且公路两侧村镇大量分布，高速公路坡体发生滑坡时造成了大量民居和巴玉公路的损坏，形成了高昂的附加工程赔偿费用(图5)。

图5　滑坡变形造成坡面既有建筑物破坏

此外，项目区部分滑坡的多次治理也是造成治理费用较高的一个重要因素。如K127+600～K127+836段滑坡由于多次坡体病害性质判断失误，造成坡体病害由最初开挖14.0 m高的边坡问题逐渐演变成为体积达78.4×104m3的大型破碎岩质滑坡，从而不得不花费2 224万元进行彻底整治。

4　滑坡成因分析

4.1地质条件是滑坡高发的基础

4.1.1地形地貌

项目区位于秦岭支脉米仓山、大巴山向四川盆地的过渡段，地形上从北向南由低山区、深丘区向浅丘区过渡。地形上的屏障作用造成区内降雨量由南向北逐渐增大，使区内岩土体的含水量、地表覆盖层的厚度存在由南向北逐渐升高的趋势，并形成平缓的地形地貌。根据统计，项目区内约80%的地段自然坡度为5°～10°，约15%的地段自然坡度为10°～20°，形成的良好的汇水条件，使区内水田、池塘等广泛分布。基于此类地形地貌的工程地质条件对工程扰动存在较大的敏感性，而这种敏感性随着地形地貌的变化，整体上由南向北而逐渐加强，这与区内滑坡基本特征是一致的。

4.1.2地层岩性

项目区属于川东砂泥岩红层区，坡体结构大多属于二元结构，地下水丰富。地表呈可塑-软塑状覆盖层发育，土体性质软弱，在路基开挖或加载时坡体易沿土岩交界面，或在粉质粘土内部沿最大剪应力形成同生滑面发生滑动，这是区内最主要的滑坡类型；而区内产状近水平的紫红色白垩系和砖红色侏罗系砂泥岩虽然属于滑坡的欠发育岩体，但在丰富的地下水作用下，易使岩体中的泥岩发生软化、泥化形成软弱层，从而为滑坡发育提供了良好的基础。如K78+110～K78+266段平推式滑坡、K142+660～K142+866段错落式滑坡等岩质滑坡都与泥岩软化、泥化形成软弱层有着密切关系。

4.1.3水文地质

地表平缓、汇水面积大，地下水丰富，是项目区滑坡高发的重要诱因。

对于区内最广泛的堆积层滑坡来说，由于地表粉质粘土富水、软弱，造成坡体开挖卸荷或填筑加载后往往产生牵引式滑坡或推移式滑坡。如K134+780～K134+930段堆积层滑坡地下水相当丰富，多处以泉的形式呈股状流出，滑体呈软塑状。地下水对堆积体的软化、加荷作用和水压力作用，是该滑坡历经4次治理才得以成功治理的重要原因；

对岩质滑坡来说，由于地下水位较高，其对坡体形成了巨大的静水压力和扬压力，并软化和泥化泥岩地层，从而造成产状近水平的基岩发生滑移。如K101+960～K102+040段平推式滑坡就是由于降雨后大量地表水灌入而引发；K127+600～K127+836段破碎岩质滑坡在丰富的地下水作用下软化滑面而失稳；K137+900～K138+080段错落式滑坡是在边坡开挖形成临空面后，坡体沿地下水软化、泥化泥岩层后形成的软弱层而发生的。

4.2欠合理的设计对滑坡高发具有控制作用

从笔者近4 a施工咨询来看，不合理的设计对项目区滑坡的高发有着直接的关系，这为工程施工阶段的滑坡发生留下了很大的安全隐患。

4.2.1地质选线贯彻较差

项目区地形地貌平缓，良好的地形条件使技术人员忽略了地质作为设计基础的重要性，片面提高线路的平、纵面指标，造成路基填、挖方规模较大，从而为后期的路堑滑坡和路堤滑坡的发生埋下了隐患，甚至诱发老滑坡的复活。线路选线时若能综合工程区地质条件合理的对易滑的粉质粘土层进行绕避或降低填、挖方规模，则会大大降低滑坡发生的概率和规模。

此外，线路在走向上与两侧的民居、既有公路等结构物距离偏小，造成路堑段发生牵引式滑坡、路堤段发生推移式滑坡时，极易影响到这些既有结构物而形成大量工程赔建，这在K17～K53段表现的尤为突出，极大的提高了区内滑坡的治理成本。如K33+995～K34+165段路堑开挖形成的牵引式滑坡造成后部与其相邻的长612.0 m巴玉公路和330.0 m的机耕道失稳，以及多户民居出现变形，使工程治理的1 215万元费用有近1 000万元用于道路和民居的赔建。

4.2.2防护工程与地质条件对应性差

区内富水的地表覆盖层力学性质差，路基的开挖或填方必然导致坡体应力场和渗流场出现快速调整，坡体的平衡被打破，若没有必要的防护加固工程对坡体的应变进行有效限制，极易导致坡体应变过大而出现坡体失稳。前期地质勘察深度不足，坡体防护工程与地质条件对应性差，这就造成了工程施做时出现了大量的工程滑坡。

如项目区内几乎所有的挖方粉质粘土边坡坡率为1∶0.75，且大部分边坡采用坡面绿化防护，忽视了坡体的疏排水工程和支挡工程，造成工程施工时出现了大量坡体变形。

再如设计对区内广泛分布的粉质粘土厚度估计不足，造成设置支挡工程的路基出现 “工程坐船”式滑坡。如K135+506～K135+790段路堤挡墙下伏深厚的粉质粘土，造成路堤填方加载后出现大范围滑移，而不得不花费约1 200万元进行治理。

还有设计对老滑坡认识不足造成工程施做时诱发老滑坡的复活。如K14+700段的西溪沟老滑坡就是由于对老滑坡前期认识不足，将弃渣场设置于老滑坡的中后部进行加载而诱发，直接威胁西溪沟大桥的安全。

4.2.3变更设计周期过长

滑坡治理的原则之一就是“治早治小”，若不及时进行治理则极易造成滑坡规模加大，增加工程治理难度和治理费用，这在项目区滑坡治理中有着惨痛的教训。

如K134+780～K134+930鹞儿岩滑坡，笔者在设计审查阶段和工程施工阶段，前后5次进行了滑坡预警，并提出了相应的工程治理方案。但由于设计认识不足而迟迟不能提交有效的工程治理变更设计，从而造成在前后近3 a的时间内滑坡规模不断扩大，甚至推倒了前期已完工的抗滑桩工程，最后累计形成了2 640万元的工程治理费用。

4.3不合理的工程施做是滑坡高发的重要因素

合理的工程施做对坡体的稳定有着重要意义，一旦施工方责任心欠缺则极易诱发滑坡的发生或造成滑坡的不断扩大，这是项目区滑坡治理中的另一个深刻教训。

如K4+100～K4+440枣林滑坡体积达45.9×104m3，就是由于施工方将大约2×104m3的隧道弃渣不合理的弃置于滑坡后部加载诱发。且滑坡发生蠕滑变形时，施工方在滑坡后缘人为挖渠并通过水管在滑坡后部进行灌水，这进一步加大了滑坡规模和降低了滑坡的稳定性。

再如K135+506～K135+790段路堤滑坡发生时，设计单位决定立即实施将路基填方进行适当卸载，并有效截排坡后来水的应急工程措施。但施工方在两个月左右只完成了少量卸载，也没有合理施做坡后截排水工程，使滑坡规模不断扩大，直接造成后期综合治理工程费用的高额增加。

此外，如K24+940～K25+100半填半挖段的路堤滑坡由于施工方对地表粉质粘土清理不够彻底，造成填方后路堤沿下伏的土岩交界面发生滑移；ZK110+860～ZK111+040滑坡由于对路堤下伏软土地基处理不到位快速填方等等，这些不合理的工程施做直接诱发了滑坡的发生。

5　结语

(1) 川东富水红层区岩土体性质较差，工程敏感度高，是工程滑坡的易发区。

(2) 公路工程应严格依据地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文、构造物分布等综合地质因素，合理进行地质选线和工程防护，方能有效预防滑坡的发生。

(3) 详实的地质勘察资料和积极有效的“动态设计、信息化施工”原则，是减少公路建设过程中滑坡病害的基本理念。

(4) 富水性滑坡应首先加强地表水和地下水的疏、截、排工程措施，以提高坡体的自身稳定性。必要时应设置合理的加固支挡工程对坡体的稳定性进行有效补偿。

(5) 建立和完善必要的设计、施工责任制度，从而有效提高设计和施工质量，这对有效控制滑坡病害具有重要意义。

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ANALYSIS ON THE CAUSES OF LANDSLIDE OF BAZHONG-NANCHONG-GUANG’AN HIGHWAY IN EAST SICHUAN OF RED BEDS AREA

CHENG Yong-gang1,WANG Ming-qi2,LI Guang-bai1,CHEN Yong-xiang3,LI Hua-ming2

(1.Sichuan Highway Engineering Consult Supervision Comapny, Chengdong,Sichuan610041,China; 2.Sichuan Ba Guangyu highway development co.,Ltd, Guang’an,Sichuan638550,China; 3.Sichuan Road & Bridge (group) co.,Ltd survey and Design Branch, Chengdong,Sichuan610041,China)

Research objective：Bazhong-Nanchong-Guang’an expressway is located in the gentle topography, rock yield near horizontal, relatively simple structure of red beds in East Sichuan area, the line is built in landslide disease prone, which cost over 10 million yuan of the landslide of 192, engineering management cost of about 4 billion yuan, serious impact on the normal construction of the highway. Based on this, the author on the basis of consulting the 192 landslide establish sample database, carries on the analysis to the high incidence of landslide origin, in order to provide a reference for future similar to the red zone of highway safety and economic construction.

East Sichuan; red bed; Bazhong-Nanchong-Guang’an highway; landslide

1006-4362(2016)03-0001-06

2016-02-17改回日期：2016-04-20

P642;U412.36+6;P642.22

A

成永刚，(1972- )男，甘肃定西市人，博士，教授级高级工程师，注册岩土工程师，从事公路路基及地质灾害的治理工作和研究。E-mail:657514364@qq.com

研究结论：(1)以富水粉质粘土为主的堆积体滑坡是项目区滑坡主要类型，且以小-中型滑坡为主，滑坡密度大，治理费用高，这是项目区滑坡的主要特征。(2) 红层区特殊的地质环境是滑坡高发的基础，主要体现在地表广泛分布的可塑-软塑状粉质粘土和下伏的富水砂泥岩地层对工程扰动敏感，易使坡体在开挖卸荷和填方加载后，利用土岩交界面和最大剪应力形成的同生滑面产生堆积层滑坡、在近水平产状的砂泥岩中形成平推式、错落式和破碎岩质滑坡。(3) 欠合理的设计对滑坡高发具有控制作用，主要体现在地质选线贯彻较差，路基填挖规模偏大而使坡体防护工程针对性差，造成大量工程滑坡的出现，且处治设计周期过长，使滑坡范围不断扩大。(4) 施工方责任心欠缺,不合理的工程开挖或填方是滑坡高发的重要因素。

Research conclusions: (1) In water rich silty clay landslide accumulation body is project area landslide types and dominated by small to medium-sized landslide, landslide density, high cost of governance, which is the main characteristics of landslides in the area of the project. (2) The special geological environment of red bed region is a high incidence of landslide based, mainly reflected widely distributed on the surface of plastic to soft plastic like silty clay and the underlying water rich sand and shale formation of engineering disturbance sensitive, easy to make the slope after excavation and emban km ent fill loading, the rock and soil at the junction surface and the maximum shear stress of surface accumulation layer landslide, flat push type and scattered type and crushed rock slope are formed in the near the level of occurrence of sandstone and mudstone in. (3) Under reasonable design of high incidence of landslides has a control function, mainly manifests in the geological line selection and implement the poor, subgrade are relatively large size of the slope protection engineering targeted poor, resulting in a large number of engineering landslide, and treatment design cycle is too long, the landslide range continues to expand. (4) The construction side, heart is lack and unreasonable excavation and emban km ent is important factor for high incidence of landslide.