叙永至古蔺高速公路挖方路基段边坡加固治理

方琳 王宇 代凌辉

黄河水利职业技术学院（475004）

叙永至古蔺高速公路挖方路基段边坡加固治理

方琳 王宇 代凌辉

黄河水利职业技术学院（475004）

对叙永至古蔺高速公路C3标K32+120～K32+210挖方路基段边坡失稳原因进行了客观分析，提出了抗滑挡土墙支挡、钢花管注浆框架梁、预应力锚索框架梁、预应力锚索框架梁预加固等措施。

边坡失稳；抗滑挡土墙；钢花管注浆框架梁；预应力锚索框架梁

1 工程概况

叙永至古蔺高速公路C3标K32+120～K32+ 210段路基位于四川省泸州市古蔺县古蔺镇，离县道古（蔺）习（水）路约400 m。

该段为挖方路基，原设计为顺层面清方处理，坡面植草防护，处理长度250 m，最大挖方高约20 m。2013年11月上旬，顺层清方坡面基本成型，由于边坡开挖后，坡面应力重分布，岩体卸荷强烈，清方坡面出现较多卸荷裂隙，间距20～30 cm。2013年11月下旬，边坡局部出现垮塌现象。2014年3月19日至2014年3月20日受强降雨影响，边坡再次发生大范围变形，斜坡上部20多座坟墓已有部分毁坏。2014年3月，四方现场踏勘发现，坡体拉裂变形严重，边坡纵向发育裂缝长约100 m，出现较多拉张裂缝，最大裂缝宽约7 m，最深达16 m。现有边坡稳定性已对斜坡上部多座坟墓及下方居民构成较大的安全隐患。

2 工程地质及水文地质条件

2.1 地形地貌

场区位于四川盆地南部边缘与云贵高原北部的过渡地带，属构造侵蚀中低山地貌。区内山岭呈驼状，溪沟发育，自然斜坡坡度较陡，坡角多在25°～35°，局部砂岩陡坎较陡，呈台阶折线型。砂岩出露地段多形成陡坎甚至陡崖，粉砂质泥岩出露段多形成缓坡平台。

斜坡植被有少量低矮灌木及柏树。古蔺河位于线路以北450 m，场地内最高山峰海拔550 m，场区古蔺河河床处高程356 m，相对高差194 m。

2.2 地层岩性

据地面调查及钻探勘察，场地内地层主要为新生界第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）及中生界侏罗系中统上沙溪庙组（J2s2）。

2.3 地质构造

场地位于古蔺背斜NW翼，岩层优势产状350°∠30°。

发育两组节理。J1：110°∠70°,隙面平，延伸0.5～1 m，间距0.4～0.6 m；J2：260°∠70°，隙面平，延伸2.5～3.5 m，间距0.3～0.5 m。

2.4 水文地质

场地地下水类型主要有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙孔隙水。

松散堆积层孔隙水主要赋存于第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）的黏土内，接受降水补给。由于斜坡坡度较陡，地表水多顺坡向低洼地段快速排泄，在黏土层内富集较少，因此松散堆积层孔隙水不具统一水位。该含水层具有含水层薄，分布较窄，补给源较差，富水性、透水性较差的特征，其地下水水量贫乏。

基岩孔隙裂隙水主要分布在泥岩裂隙中和砂岩孔隙裂隙中，砂岩为含水层，泥岩为相对隔水层，强风化层厚度薄，中风化层裂隙不发育，无断层。主要接受降水、地表水和上覆松散层地下水补给，顺地形就近向坡下及河沟中排泄。因场地山势挺拔，地形较陡，地表、地下水排泄距离短、水流迅速，致使基岩裂隙水贫乏。

3 边坡失稳分析及计算

3.1 边坡变形特征

根据现场调查，K32+120～K32+210段边坡为单斜地貌，坡表覆盖残坡积粉质黏土，厚0～1.5 m，局部出露基岩，为侏罗系沙溪庙组砂岩、粉砂质泥岩不等厚互层，浅表岩体风化卸荷严重，卸荷裂隙发育。发育两组优势近正交裂隙，间距20～30 cm，切割较短。受后期强降雨影响，边坡局部见大型拉裂缝，裂缝发育范围纵向长约100 m，坡表最大裂缝宽约7 m，缝深达16 m。边坡整体处于欠稳定状态。

3.2 影响路基稳定性因素

3.2.1 岩土体结构

场地斜坡地形总体坡度20°～30°，总体地势南高北低，地形横坡坡度变化较小，呈台阶状，岩层产状350°∠30°，倾向坡外，岩层走向与路线走向近平行，右侧边坡为顺层边坡。坡体后缘发育两组节理。J1：110°∠70°，隙面平，延伸0.5～1 m，间距0.4～0.6 m；J2：260°∠70°，隙面平，延伸2.5～3.5 m，间距0.3～0.5 m。受工程切坡影响，边坡已发生较大范围卸荷变形，微裂隙发育，局部出现较大拉张裂缝。总体上，边坡自稳能力较差，处于欠稳定状态。在暴雨工况下，边坡变形可能急剧恶化，发生更大范围变形破坏。

3.2.2 大气降水影响

坡体地下水受天气降水补给，顺坡向下排泄。由于粉质黏土透水性较差，且坡面卸荷裂隙较发育，故暴雨情况下，渗入坡体的降水能较大地降低土体抗剪强度，对斜坡稳定性存在不利影响。

3.2.3 人类工程活动影响

高速公路建设改变了原有斜坡地貌特征、地下水及地表水径流条件。工程开挖后，坡体内应力重新分布，坡体结构发生二次重分布，产生较多的卸荷裂隙。2014年3月，连续的强降雨使地表水、地下水渗入松散路基土体，降低了原边坡岩土体强度，破坏了原始应力平衡状态。

综上所述，该段斜坡土体在人类工程活动扰动及连续强降雨作用下，发生了局部塌方、拉裂，如不及时治理，如果再次遇连续降雨，该段边坡变形将进一步加剧甚至发生整体失稳滑动的危险。边坡潜在滑动面以拉裂缝为后缘拉裂面，以松散破碎岩土体接触面为潜在滑移面。

3.3 参数反演计算及典型断面推力计算

根据现场调查边坡变形情况，选取K32+155、K32+165两个典型断面进行推力计算。

根据地勘报告及现有边坡拉裂变形情况，天然容重取24 kN/m3，饱和容重取24.5 kN/m3。由于边坡已拉裂变形严重，反演计算安全系数取0.99。各剖面反算参数如表1。

表1 典型断面参数反演计算结果

综合上述计算结果，结合边坡变形特征，天然情况下，C取27.5 kPa，φ取14.0°,暴雨情况下，强度参数适当折减，C取24 kPa，φ取13.0°

选取K32+155、K32+165两个典型断面分别计算在天然工况下及暴雨工况下最大剩余推力。天然情况下，安全系数K=1.2。暴雨工况下，安全系数K= 1.15。根据边坡拉张变形情况，选取滑面进行计算。各工况下滑坡推力计算结果见表2。

表2 典型剖面各工况最大剩余下滑力计算

计算表明，该段最大剩余下滑力为2 736.2 kN/ m。

3.4 边坡危害性评价

边坡坡体结构破坏严重，若不及时治理或措施不合理，将对斜坡上方坟墓及斜坡下方居民安全产生严重安全隐患，严重影响公路施工及运营。

4 处理措施

通过对叙永至古蔺高速公路C3标K32+120～K32+210挖方路基段边坡失稳原因分析，从经济、技术安全、施工难易程度及施工工期等方面进行了综合比较。决定采取坡脚设4 m抗滑挡土墙支挡，由于坡脚一带岩体碎裂严重，故在墙顶以上设3～4排钢花管注浆框架梁提高岩土体强度，其余坡面采用4束预应力锚索框架梁加固。在最远拉裂缝外侧设3排4束预应力锚索框架梁预加固处理。为避免地表水下渗影响边坡稳定性，边坡变形周界外设M7.5浆砌片石截水沟截流地表水。

框架梁采用3×3 m结构，单根锚索设计锚固力为500 kN/m，锚固段长8 m，钢花管外设置倒刺，挡墙采用C20片石混凝土材料。

4.1 主要施工工序

首先将坡面拉裂缝用黏性土回填压实；

为避免地表水影响边坡稳定性，沿边坡变形周界设截水沟，采用M7.5浆砌片石；

施工变形裂缝外侧3排预加固框架梁锚索，并进行张拉锁定；

施工坡面最大拉裂缝前后各3排框架梁锚索，并进行张拉锁定；

施工坡面其余部分框架梁锚索，并进行张拉锁定；

施工坡脚框架梁钢花管并完成注浆；

待钢花管注浆体强度达到设计强度70%之后，分段跳槽开挖抗滑挡土墙基坑线，并及时安装模板浇筑墙体。

对临时征地进行植草绿化防护。

5 结语

边坡开挖后，坡面应力重分布，岩体卸荷强烈，易产生失稳破坏。因此，施工中在做好边坡整体防护的同时，还应重点关注边坡局部失稳。

[1]孙志祥.紫坪铺工程＃2导流洞进口边坡塌方处理措施及对策[J].水利水电技术,2002,33(11)：66-68.

[2]汪学平,蔡波.董箐水电站1号导流洞塌方段边坡支护处理[J].人民长江,2008,39(9)：46-47.