龙岩市快速通道边坡滑坡病害成因分析及工程整治对策

2017-03-27严莉萍

福建交通科技 2017年1期

关键词：坡体风化张拉

■严莉萍

(龙岩市交通工程试验检测中心，龙岩364000)

龙岩市快速通道边坡滑坡病害成因分析及工程整治对策

■严莉萍

(龙岩市交通工程试验检测中心，龙岩364000)

在分析龙岩市城区至高新园区城际快速通道工程K13+770～K14+140段右侧高边坡滑坡工程地质概况的基础上，阐述了滑坡的变形特征、性质，并探讨了滑坡的成因。分析认为边坡的临空面大小及地下水对基岩顺倾边坡演变为滑坡起到重要的作用，针对该滑坡的病害特征，对该滑坡的整治采取刷方卸载、锚固工程强腰、挡墙支挡固脚以及排水工程相结合的工程措施，结合必要的锚索张拉质量检测及抗拔力检测证明锚固工程满足设计及规范要求，通过后期的深孔监测，滑坡趋于稳定。期望对类似的基岩顺倾滑坡整治具有借鉴意义。

滑坡病害顺倾基岩滑坡锚索框架刷方卸载

1 引言

龙岩市城区至高新园区城际快速通道工程K13+ 770～K14+140段右侧高边坡滑坡位于龙岩市高陂镇的东北侧，地貌类型属丘陵低山剥蚀地貌。2016年2月在该边坡中部锚固工程、坡脚挡墙施工后，在连续降雨影响下发生整体滑坡，坡脚挡墙外翻，中部锚索框架破坏，后缘坡体按80°不利结构面倾角下错约8m，滑坡左右侧周界明显贯通，边坡病害演变成体积约7×104m3的小型滑坡，严重影响快速通道路面工程的施工，对整条线路的按时通车运营形成阻碍。鉴于龙岩市快速通道的区域经济重要性，滑坡的发生严重影响公路的正常通车运营，故对该滑坡的整治已到了刻不容缓的地步。

2 滑坡区工程地质概况

2.1 地形地貌

该滑坡所在区为丘陵低山地貌单面倾斜的斜坡地貌，原地形坡度为中缓坡地形，地表坡度10°～15°，山坡植被发育一般，主要以草灌为主。人工开挖边坡相对较陡，约65°。

2.2 地层岩性

据区域地质资料、地质测绘及钻探揭示的岩土体特征，该段山体滑坡场区覆盖层为坡残积层（Q4el+dl），基岩为三叠系下统溪口组（T1x）泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、钙质砂岩等。地层自上而下简述如下：

第四纪坡残积粉质粘土（Q4el+dl）：黄褐色、红褐色，潮湿、硬塑，以黏粉粒为主，角砾、碎石占5%～30%等，最大厚度为3.8m。

土状强风化泥岩（T1x）：紫色夹灰白色，风化强烈，原岩结构清晰，薄层状构造，风化裂隙发育，遇水易软化，局部夹碎块状泥岩。

碎块状强风化泥岩（T1x）：紫色夹灰白色，薄层状构造，泥质结构，风化裂隙发育，遇水易软化，手可掰断，为软岩。

土状强风化泥质粉砂岩（T1x）：紫色，薄层状构造，泥质结构，节理裂隙发育，遇水易软化，手可掰断，为软岩。

碎块状强风化泥质粉砂岩（T1x）：紫色，薄层状构造，泥质结构，节理裂隙发育，遇水易软化，手可捏碎，为软岩。

碎块状强风化钙质砂岩（T1x）：灰白色夹肉红色，中厚层-薄层状构造，钙质胶结，质较硬，风化裂隙发育，为较硬岩。

中风化钙质砂岩（T1x）：灰白色夹肉红色，中厚层-薄层状构造，钙质胶结，质硬，为硬质岩。

断层破碎带：主要发生在钙质砂岩中，边坡开挖揭露厚度约0.5～1m，呈角砾状，角砾粒径0.5～2cm，松散，空隙大。本次滑坡左侧侧界基本受该断裂带控制。详见图1～3。

图1 K13滑坡工程地质平面图

图2 滑坡全貌图

图3 断层角砾

2.3 地质构造

据区域地质资料，场区无区域地质构造断裂带，但是边坡开挖揭露存在小型的逆断层，可见长度150m，断裂带宽度0.5～1m，产状318°∠60°，走向228°，断裂带附近影响区厚度约5m范围影响区构造节理产状较密集，平均10cm一条。受区域地质构造断裂带影响，滑坡后缘层理面产状：135°∠32°，节理裂隙产状：15°∠78°、350°∠72°；滑坡右侧侧界附近节理裂隙产状：10°∠70°；滑坡前缘节理裂隙产状：354°∠78°、323°∠55°、170°∠36°、230°∠20°、145°∠90°、210°∠80°；滑坡前缘路基对面边坡层理产状：125°∠28°。

2.4 水文地质特征

场区内地下水主要有第四系孔隙潜水、基岩裂隙水两种类型。第四系孔隙潜水主要赋存于粉质粘土中，基岩裂隙水主要赋存于碎块状强风化砂质泥岩裂隙中，边坡堑顶自然山坡地表汇水面积较大，地下水一般，勘察期间未发现地下水出露点，但是泥岩地层容易隔水，造成滑坡岩体透水性一般，地下水不易向下顺利排泄，诱发坡体容易沿软弱结构面发生变形，场区地下水直接受大气降水补给，具有明显季节特征。

3 滑坡的变形破坏特征

坡脚挡墙外倾严重，第二级锚固工程破坏严重，滑坡后缘形成最大高约8m的滑壁，滑坡左右侧界贯通明显，其中滑坡左侧界受逆断层控制，与其接触的高边坡出现5m范围的节理密集区裂缝均呈现张开现象，节理间距约10cm，同时该区域框架梁均有所开裂损坏。

4 滑坡病害成因分析

滑坡区地质构造复杂，层理产状多变，节理裂隙发育，边坡后部自然山坡较为高大，地下水一般，由于人工开挖边坡造成坡体卸荷裂隙张开，边坡中部存在一条逆断层，断裂带破碎、松散、空隙大，有利于地表水的下渗补给地下水，泥岩、泥质粉砂岩本身属于易滑地层，而30°左右的顺倾倾角有利于滑坡的发生，岩体中局部粘土矿物含量高，致使地下水排泄受阻，浸泡软弱夹层，造成滑坡沿砖红色土状强风化泥岩及泥质粉砂岩层理面发生滑动，滑体主要为坡残积粉质粘土覆盖层、散体状状-碎块状强风化泥岩、泥质粉砂岩、砂岩及部分钙质砂岩等，主要受坡体中不利结构面（层理面）控制发生滑动破坏。

根据滑坡变形现状、滑坡工程地质条件及防护加固支挡工程结构等分析，边坡发生变形主要原因如下：

（1）K13边坡滑坡所在区域地质构造较强烈，节理裂隙发育，岩体风化剧烈，地层层理顺倾，倾角30°左右，这些为滑坡发生的地质基础之一。

（2）组成滑坡体的岩层为强风化泥岩、泥质粉砂岩、砂岩及钙质砂岩等，砂岩及钙质砂岩断裂带属于透水岩层，节理裂隙发育，而相对隔水的强风化泥岩形成隔水带，容易遇水浸泡而形成软弱带，抗剪强度降低，这也是发生滑坡的地质基础之一。

（3）该边坡高度较大，存在顺倾的层理结构面，边坡开挖后由于卸荷作用引起坡顶岩土体节理裂隙进一步张开，形成垂直方向和水平方向的过水通道，为地表水的快速下渗补给地下水提供了有利条件，而地下水受软弱夹层及弱风化完整基岩隔水影响，排泄较慢，地下水水位提升较快，增加了滑坡体的动静水压力及引起滑体的有效应力降低，诱发了滑坡的发生。

（4）边坡中部通过一条断裂构造带，切割坡体，断裂带钙质砂岩呈角砾状，松散，破碎，地表水容易通过该构造带集中补给地下水，造成坡体较大的静水压力，诱发滑坡的发生。

（5）堑顶自然山坡汇水面积较大，坡顶存在地方灌溉渠，因边坡开挖截断灌溉渠，据调查截断后未彻底封闭灌溉渠断口处，造成连续降雨后渠水集中从断口处泄流至边坡，大量补给边坡地下水，迅速恶化坡体稳定条件，这也是发生滑坡的重要诱发因素之一。

（6）该段公路以路堑的方式在山坡下部开挖通过，并且形成较大的临空面，触发基岩滑坡的发生，这是滑坡发生的原因之一。

5 滑坡稳定性分析

5.1 滑坡稳定性定性分析

分析认为：K13滑坡目前处于剧滑后的蠕动挤压阶段，从稳定性分析角度判断处于稳定性差，局部不稳定。但是随着雨季的到来，地表水容易通过滑坡体表面的松散物质下渗补给坡体地下水，造成滑坡体土体饱和，再次发生滑动，并为坡面型泥石流提供充足条件，一旦滑坡体再次发生剧滑下错，容易引发后部山体发生开裂变形，加大滑坡治理投资，故对于该滑坡的治理应该快速整治。

5.2 滑坡稳定性定量分析

本文采用当前国内外广泛应用的边坡工程专业软件Geo-Slope之Slope/W软件包进行滑坡稳定性计算，反算主滑带岩土强度参数，结合地质勘察报告有关滑带岩土的成果资料，具体选用较为严格的刚体极限平衡方法——Morgensten&Price法，综合确定本滑坡体各级滑带岩土的强度指标、计算滑坡推力及稳定系数如表1。

表1 滑带强度指标与滑坡推力计算成果表

6 滑坡工程整治对策

针对该滑坡的变形特点，本次滑坡治理工程措施主要采用刷方减载、锚固工程强腰、坡脚挡墙固脚，并结合必要的地表地下排水工程。

6.1 刷方卸载

第一级边坡坡率1∶1，高度8m，平台宽度2m；第二级边坡坡率1∶1，高度8m，平台宽度4m；第三级边坡坡率1∶1.25，高度8m，平台宽度6m；第四级边坡坡率1∶1.25，高度8m，平台宽度2m；第五级边坡坡率1∶1.25，高度8m，平台宽度2m；第六级边坡坡率1∶0.75，一坡到顶。

6.2 支挡工程

第一级边坡采用半挡墙支挡固脚；第二级边坡采用3排6节点锚索框架防护，锚索采用6束无粘结钢绞线组成的压力分散型结构，锚索长度30m，锚固段10m，设计荷载600kN；第三级边坡采用系统锚杆+挂网喷砼防护；第四级边坡采用3排6节点锚索框架防护，锚索采用6束无粘结钢绞线组成的压力分散型结构，锚索长度24m，锚固段10m，设计荷载600kN；第五级边坡采用系统锚杆+挂网喷砼防护；第六级边坡采用3排6节点锚索框架防护，锚索采用6束无粘结钢绞线组成的压力分散型结构，锚索长度30m，锚固段10m，设计荷载700kN。

6.3 排水工程

（1）地表排水

各级平台设置必要的平台水沟，其中第一级平台、第四级平台、第五级平台采用挡水埂式平台水沟；第二级平台、第三级平台采用下沉式平台水沟；各级平台采用厚度10cm的C20砼全封闭。边坡开口线以外3m位置设置梯形截水天沟。

（2）地下排水

第一级边坡坡脚设置15m长的仰斜排水孔，第三级边坡坡脚设置25m长的仰斜排水孔，排水孔间接4m，上仰角8°。排水孔应采用跳一打一的原则施工，根据出水效果可对富水区域进行加密，其他区域可适当减少。详见图4。

图4 K13滑坡工程地质剖面及整治工程示意图

图5 6-1-7锚索张拉质量检测曲线（第6级第1排第7根地梁，从小里程至大里程算）

图6 6-2-7锚索抗拔力检测曲线（第6级第2排第7根地梁，从小里程至大里程算）

除采取上述工程治理措施外，对滑坡变形体进行必要的变形监测。

7 锚索张拉质量及抗拔力检测

通过对该滑坡锚固工程质量检测，来确保锚固工程满足设计及规范要求，方能达到最终治理滑坡的目的。本次抽检第6级、第4级边坡部分锚索进行质量检测，张拉质量检测确保锚索是否满足设计要求的锚固荷载，抗拔力检测确认锚索是否满足规范要求的设计荷载1.5倍，检测结果均满足设计要求及规范要求。值得说明的是，锚索张拉质量检测建立在锚索张拉锁定后进行，理论上应该在700kN之前千斤顶内缸位移为0，由于无受力的作用，千斤顶与锚板、夹片与钢绞线之间均不能咬合紧密，故在700kN之前均存在千斤顶内缸位移，但是通过曲线拐点处的两个切线能够判断锚索张拉荷载为700kN，满足设计要求；锚索抗拔力检测曲线确定锚索满足规范要求的1.5倍，即1050kN。图5示出锚索张拉质量检测荷载-位移曲线，图6示出锚索抗拔力检测荷载-位移曲线。