某山区机场倾斜基底高填方边坡滑坡与防治

胡闪闪

【摘要】本文结合实例，对填土初期及其后期工程中，多处滑坡的发生原因与防治措施进行了整理，在勘察设计方面收获了丰富的经验与教训。

【关键词】山区民用机场；高填方；滑坡与防治

川渝交界某山区正在建设某大型民用机场，此机场为国内机场中地形最为复杂的大型工程。整个机场土石方总量在6000多万立方米以上，道肩填方的高度最大可达60米，填方的边坡高度最大可超过130米。填方区域具备倾斜基底，由于底层流经地下水，因而岩土的稳固性较差。建设过程中，倾斜基底高填方边坡的稳定性及其滑坡的防治，是建设中最为关键的技术问题。

1、地质选址和填土滑坡

1.1选址地质背景

①地形地貌：填方区域坐落在单面山面坡，坡面倾向NE，坡度为15°～21°，倾斜基底条件可行。

②地层：侏罗纪系泥岩、炭质泥岩、砂岩互层作为基底岩石，其风化程度非常严重。上覆第四系残坡积层和古滑坡岩石的堆积层，厚度通常在0.8m～1.1m之间。

③岩性和产状：基岩最顶端构造主要是不透水的炭质泥岩，其倾向在100°～160°之间，倾斜角度为10°～20°之间，和坡面的角度大体一致。其上方所覆盖的弱膨胀土为灰白色的粉质黏土，底部水量丰富，形成了软弱带，其填方基底也因而具备了岩层面的滑坡要素。

④水文地质条件：机场选址区域的裂隙水和潜水发育较好，这也使得填方基底顺基岩面极易滑移，地下水是非常重要的润滑因素。

1.2造成填土滑坡的原因及其属性

（1）促成滑坡的因素：综合上文阐述的不利条件相互作用，使得施工之前选址地区的地段周边坡体不稳定，在勘察过程中发现，共有8个古滑坡，都是覆盖层顺基岩面浅层土质滑坡。该机场于2014年3月开始进行填土，到2015年1月为止，总共发生填土滑坡共6次。在后续的填土过程中（2016年7月）又产生了继发性的“五标滑坡”。这些滑坡都是填土层及覆盖土层顺基岩面不稳定引起的。同时，这些填土滑坡的产生，也有相关的外部因素：

①填方负载过重，开挖的施工过程中，过度清除摒弃表层的腐烂植物土壤。

②施工过程中，对原地面和周边鱼塘进行了大幅度破坏，天然的地表排水系统受阻，地下水大量渗透到岩层。特别是2015年夏季暴雨侵袭，“五标滑坡”在临近竣工时突然发生。

③强行进行倾斜基底的填土施工，使土体内部的摩擦角减小，孔隙水的压力骤增，软弱面畅通无阻。机场选址地区多发强夯滑移面。据观察显示，“五标滑坡”位移的速度和频率与强夯施工的力度，二者成正比。

④开始挖掘过程中平坡脚阻碍了土墙的基槽，形成了临空面。

（2）滑坡属性：6-8号滑坡、“五标滑坡”由于坡脚填方向下受挤压力，形成推移趋势，上方形成牵引趋势；11号滑坡由于开挖过程中，土墙基槽水量过大，牵引填方体；12号滑坡是由于公路上过多弃土所推移产生。这些滑坡的起因都是填土和浅层覆盖层顺基岩面受到破坏，人为行为引发的事故因素较大。

（3）滑坡稳定系数：据核算，6-8号滑坡、“五标滑坡”，其运行均为蠕动变型时期。据前期分析，11号滑坡、“五标滑坡”会持续变质；12、13号滑坡在该阶段处于稳定状态。如果填土行为继续，这些滑坡都将面临爆发的状况。于是，在中期过程中，突然发生了滑坡。

1.3填土滑坡特征

①滑坡范围：6-8号滑坡、“五标滑坡”，其平行宽度、垂直长度，分别是270米×400米、170米×250米、100米×150米、90米×35米、230米×70米、310米×280米。

②主要滑动方向：99°～133°，和坡面的倾向以及基岩面的倾向大体一致。

③滑坡上下间距：不算填土在内，6号滑坡上下高差为2.2～9.4米，11号滑坡上下高差为9.4米。

④移动面：主体的移动带在基岩面，或其相接壤的灰白色粉质黏土中，属于浅层的顺基岩面滑坡。移动面倾斜的角度和坡面的倾斜角度以及基岩面的倾斜角度，大体一致，均在11°以上。

1.4岩土，移动面的物理力学属性

①勘察报告提出的主要物理力学指标，见下表：

②抗剪强度的影响因素：地下水下渗、膨胀性土体强度衰减、强夯震荡。根据相关实验，土体在高应力下，内摩擦角会下降，填土高应力的负面影响比较大。

③抗剪强度滑动指标：在前期的过程中进行勘察，诸多试验显示出不足，但是指标高出标准值。由于缺乏相关的实验依据，设计过程中，对高填方的稳定性过度确信。之后经过新的实验和计算，其抗剪强度指标是：5号古滑坡r=15kpa、β=10°，6-8号，“五标滑坡”r=12～15kpa、β=3°～4°。

2、填土滑坡治理与坡体预加固

除了古滑坡体已经清除了之外，还需要根据填土滑坡中的不稳定因素进行防治。治理方案比较：现阶段的主体工程方案主要有两个，即挖除—换填方案和抗滑桩方案，第一种方案（即挖除—换填方案）主要是采用清除填方体以及覆盖土层的方式，在基岩里面挖台阶，然后再根据挖好的地方进行回填优质的土壤，然后回填原土，形成一种“土石挡墙”的形式，消除下滑力然后置换滑动面，不过在这一过程中也存在一些较难解决的问题，比如在开挖的过程中会出现挖方数量大以及没有固定的弃土场的问题。不过这种方式还是比较有利的。第二种是抗滑桩方案，这种方案技术安全可靠，但是费用较高，两个方案各有利弊。专家建议下场區上部采取第一种方案，场区下部采取其二种方案，可以对于一些潜在的不稳定坡体需要进行加固，然后在一些未失稳的填方地段进行抗滑验算。

3、主要的经验教训

（1）本机场的填土滑坡属于人为活動诱发的工程，虽然山区机场的建设炙手可热，但是还是没有足够的考虑到机场建设时山区灾害的警觉性，在工程的滑坡治理方面，需要重视起来。

（2）本机场的倾斜基底高填方稳定性的问题，一直也是一些山区机场建设中常见的一些山区灾害的问题，通常这些问题是不受人为控制的，因此在建设初期就需要做好充足的准备。

（3）工程滑坡问题需要注意填土滑坡之后，软弱面的抗剪强度会降低，因此会导致增大抗滑工程。清除—换填方式的使用容易导致清方数量的增加。填土之后对于地下排水工程的建设会比较困难，而且无形中增加了工作量。

结论：

本次对山区机场倾斜基底高填方滑坡与防治的研究，取得了一定的进展，并且根据研究的结果积累了丰富的工程经验，同时这方面的问题还需要专业人员进行更深层次的研究。

参考文献：

[1]朱彦鹏，朱鋆川，杨校辉，等.山区机场高边坡不同方位原状土强度试验研究[J].中外公路，2016，（02）：20-24.

[2]朱彦鹏，江腾，朱鋆川.山区机场高填方边坡施工期沉降的灰色模型预测[J].甘肃科学学报，2016，（01）：88-92.