临泉镇上西坡塬上土体滑塌应急处治方案探讨

苏 鹏

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

每年七八月份为山西省雨季多发季节，由于大量的降雨，诱发了多处土体发生滑塌，给当地百姓的生命财产安全造成了巨大损失。如何降低土体滑塌造成的灾害，最大限度地保护当地群众的生命财产安全。抓住关键环节，采取有效的工程措施，及时减缓土体滑塌变形速度，达到保稳止滑的目的，这是处治土体滑塌的基本原则[1]。本文以太佳高速公路临泉镇上西坡塬上土体外侧滑塌应急处治工程为例，研究总结土体滑塌应急处治工程措施，为人们今后处治类似灾害提供工程理论和实践经验。

1 工程概况

2016年7月以来，山西省临县地区持续暴雨，暴雨过后太佳高速公路ZK168+150处路基外侧土体即发生滑塌现象，行车道出现反射裂缝，路基坡脚下附近村民住房出现较多裂缝，山体有滑动迹象，存在重大安全隐患。险情发生后，相关领导立即赶赴现场查看灾害情况并组织展开了临时应急处治，同时报告了地方政府和省高管局，当地政府立即组织坡脚下村民进行了疏散安置，省高管局领导当日即赶赴现场查看情况；并通知交警对道路实施了临时管制，对佳县去往太原方向车辆进行了分流。依据现场实际情况分析，本次滑塌滑动面深度约为10～12 m，滑塌方量约为4.3万m3，属于小型滑塌。

该处路基位于吕梁市临县上西坡村西北、湫水河大桥西侧桥台附近。路基形式为分离式，左右线内侧边线相距17-21 m，左右线横断面整体属半填半挖路段，右线路基以挖方为主，最大挖方高度约12 m；左线路基多为填方，最大填方高度约14 m。边坡土体滑塌见图1，桥头路面沉陷见图2。

图1 边坡土体滑塌

图2 桥头路面沉陷

2 地质条件

滑塌区位于黄土丘陵区。路基原地形位于丘陵区边缘的缓坡地带，沿路线走向沟梁相间，形态呈“W”形。滑塌区前缘为一黄土冲沟，东侧缘为吕梁市临县上西坡村。地势北高南低，原地面坡度5°～20°。

滑塌体范围内地层主要由路基填土（Q4me）、滑体土（Q4del）和第四系上更新统（Q3eol）、中更新统（Q2pl）及第三系上新统（N2al+pl）黄土、粉土、粉质黏土夹角砾层透镜体组成，下伏三叠系铜川组（T2t）砂岩、砂质泥岩。

a）路基填土（Q4me）除路面外主要由粉土组成，灰黄色、稍湿-湿。

b）滑体土（Q4del）主要由路基填土、粉土组成，局部为粉质黏土。路基填土、粉土呈灰黄色、稍湿-湿；粉质黏土呈棕黄色、褐红色，可塑-坚硬状态。

c）第四系上更新统（Q3eol）岩性为灰黄色湿陷性黄土（粉土），土质较均，具大孔隙，垂直节理发育，稍湿-湿。

d）第四系中更新统（Q2pl）岩性为粉土、粉质黏土，褐黄-棕黄色，含零星钙质结核，稍湿-湿，可塑-硬塑。

e）第三系上新统（N2al+pl）岩性以粉质黏土为主，褐红色，可塑-坚硬，含较多钙质结核。局部夹角砾层透镜体及粉土。

f）三叠系铜川组（T2t）岩性为砂岩、砂质泥岩，灰绿色，强-弱风化。

3 滑塌原因分析

3.1 主要原因

滑塌路段位于黄土丘陵区，其上侧山体呈“W”形，连续降雨1个多月，且为50年一遇的暴雨。由于雨量大，雨水无法及时排走，汇集渗入路基和山体，大雨对山体的冲刷严重，致使落水洞发展迅速，裂缝发展加快，雨水通过落水洞进入隔水界面，使隔水界面软化，抗剪强度降低，从而导致路基和山体稳定程度降低，最终失稳。

3.2 次要原因

滑塌路段坡脚处即为耕地，当地百姓对耕地灌溉软化和扰动了坡脚，不断开挖减小了前缘抗滑段的抗力，从而降低了山体稳定性。

4 滑塌体剩余下滑力计算

a）由于该滑塌体已经处于滑动变形阶段，因此稳定系数F取0.97，采用不平衡推力传递系数法反演，并根据地勘资料得到滑动界面天然状态的强度指标C=8.0 kPa，φ=8.8°饱和状态下考虑一定折减C=8.0 kPa，φ=8.5°。

b）岩体重度 经取样试验重度标准值滑体土（黏土）为18.5 kN/m3（饱和19 kN/m3）。

c）剩余下滑力计算 采用传递系数法计算潜在滑塌推力，公式如式（1）：

其中：下滑力 Ti=Wisinαi，

抗滑力 Ri=Wicosαitanφi+CiLi，

传递系数 ψ=cos(αi-1-αi)-sin(αi-1-αi)tanφi，

式中：Pi为第i条块剩余下滑力，kN/m；Pi-1为第i-1条块的剩余下滑力，kN/m；Wi为第i条块的重量，kN/m；Ci为第 i条块内聚力，kPa；φi为第 i条块内摩擦角，（°）；Li为第 i条块滑面长度，m；αi为第 i条块滑面倾角，（°）；Ks为设计安全系数。

运用传递系数法对主断面Ⅵ-Ⅵ断面，在正常工况（天然状态）和非正常工况（饱水状态）下分别进行了滑坡推力计算，计算简图及计算结果如图3、表1、表 2。

图3 Ⅵ-Ⅵ断面计算简图

表1 Ⅵ-Ⅵ断面滑坡推力计算表（天然状态下）

表2 Ⅵ-Ⅵ断面滑坡推力计算表（饱和状态下）

5 滑塌应急处治

受到雨季汛期影响，地质灾害范围持续发展，路面沉陷已发展至1 m多，桥台锥坡沉陷进一步扩大，道路边坡继续滑塌，村庄房屋受损程度和范围也进一步扩大。其紧邻上西坡村，目前已至32户房屋受到不同程度的破坏，已威胁到当地百姓的生命财产安全。时间紧任务重，为确保当地老百姓的生命财产安全以及太佳高速公路的正常运营，决定采用前缘堆载+抗滑桩+路基加固+地表截排水等措施综合治理[2]。

5.1 桥头路基处治

为保护湫水河特大桥桥台安全在Z2K163+423.5、Z2K163+426.1桥头处设置两排抗滑桩，抗滑桩截面为圆形，等边三角形布置，边长3.0 m，直径1.5 m，每排桩桩中心距3.0 m，桩长25.0 m，共布置7根桩。具体设置情况见图4。

图4 桥头抗滑桩设置

5.2 前缘堆载

为迅速保证滑塌体的稳定性，同时为抗滑桩的快速施工提供工作平台，在其前缘进行堆载，堆载高度11.54 m，一级平台10 m宽，二级平台3.0 m，边坡坡率1∶1.5，具体堆载情况见图5。

5.3 防护-抗滑桩

在ZK163+417—ZK163+495路基左侧第一级平台上设置抗滑桩，抗滑桩截面为圆形，直径为2.0 m，桩中心距4.0 m，桩长18.5 m，共布置19根桩。抗滑桩设置见图5。

图5 断面Ⅵ-Ⅵ抗滑桩设置

5.4 路基加固

由于左右幅路基间距为17-21 m，且无绿化，加之土体滑塌左幅路面产生大量裂缝，今天又遇暴雨，致使雨水渗入左幅路基，为处理左幅路基湿软及路面下沉，在左幅路基Z2K163+428—Z2K163+528段采取高压旋喷桩措施,旋喷桩采用正三角形布置，孔间距2.0 m，喷射直径（桩径）为500 mm，水泥选用42.5级硅酸盐水泥，浆液配合比为0.8∶1，另加3%早强剂（水玻璃）。浆液压力25 MPa，浆液流量80 L/min，喷嘴孔径2～3 mm；提升速度0.2 m/min,旋转速度20 r/min。该工程共完成高压旋喷桩502根，总长度9 506 m。旋喷桩布置平面图见图6。

图6 高压旋喷桩布置平面图（单位：cm）

5.5 截排水

左右幅路基之间设置排水沟并绿化；右幅路基K163+533右侧设一渗水井和截水墙；渗水井收集水源使水通过砂岩层渗流至他处，若渗水井积水过多，可将渗水井内水通过抽水泵抽至公路排水系统，使其汇入湫水河；左幅路基设盲沟，将水引至排水沟汇入湫水河。同时恢复原设计排水沟，增设平台截水沟和坡脚排水沟，完善排水系统。

6 处治效果分析

临泉镇上西坡塬上土体变形剧烈，处于加速变形阶段。该滑塌土体位于上西坡村上游，一旦滑塌将会造成十分严重的后果。通过对滑塌体采取前缘堆载+抗滑桩+路基加固+地表截排水等措施，改变坡体结构和应力条件，降低下滑力，提高抗滑力，稳定滑坡体效果明显。通过对抢险过程专业监测的分析，上西坡塬上土体滑塌处治工程方法得当，效果明显，实现了控制和稳定滑塌体的总体目标。

图7 沉降监测曲线图

为了检验处治效果，选Ⅰ-Ⅰ断面、Ⅱ-Ⅱ断面、Ⅲ-Ⅲ断面以及Ⅵ-Ⅵ断面为典型观测断面，在边坡平台上各设位移观测桩11处。观测桩采用深埋混凝土桩作为位移观测桩，每个监测点每天观察4次，通过3个月的监测，位移监测曲线如图7。

通过沉降曲线分析可知，前一个月滑塌体处于趋于稳定状态，之后该滑塌体已处于稳定状态。

7 结论

对于类似滑塌体，一旦滑塌加速变形，出现滑塌前兆，准备采取应急抢险措施时，可采用以下工程措施：

a）前缘堆载，推移式滑塌前缘为阻滑段，在条件允许情况下，实行前缘堆载能改变滑塌体受力条件，增加抗滑力。

b）圆形抗滑桩，在受力方向不明确的情况下，能有效增加抗滑力，保证滑塌体的稳定，同时施工速度也较快。

c）截排水设施以及裂缝覆盖，填封，能有效阻止地表下渗至潜在滑动面，有效减小下滑力。

d）后缘减载，在条件允许情况下，实行后缘减载能迅速改变滑塌体受力条件，减小下滑力。