山区高速公路边坡滑坡处治探讨

全强明

摘要：山区高速公路的高填、深切路段较多，且受小区域气候条件影响明显，施工自然条件和环境复杂，特别是高切方边坡施工要做到防护紧跟，监测及时，对施工方案及时进行动态优化，并充分利用专业的地质勘察，确定高大边坡的综合处治方案，达到一次根治，不留后患的目标，为施工安全和通车运营安全打下良好基础。结合本人参建的湖南省张桑高速公路第三合同段一处路堑高边坡，谈谈边坡处治方案的确定及其实施的具体流程。

Abstract： There are many high-filled and deep-cut sections in mountainous highways， which are affected by the climatic conditions in a small area. The natural conditions and environment of the construction are complex. In particular， the construction of high-cutting side slopes should be protected closely and monitored in a timely manner. The plan should be dynamically optimized in a timely manner， and the professional geological survey should be fully utilized to determine the comprehensive treatment plan of the high slopes， to achieve a radical cure， leaving no future problems， thus laying a good foundation for construction safety and opening operation safety. Based on a high slope of the third contract section of Zhangsang Expressway in Hunan Province， this paper discussed the determination of the treatment plan for the slope and the specific procedures for its implementation.

关键词： 山区高速公路；边坡滑坡；处治

Key words： mountainous expressway；slope landslide；treatment

中图分类号：U418.5+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0102-03

1 工程概况

张桑高速公路第3合同段段高边坡ZK20+188-ZK20+408，总长220m，中线最大挖方深度23.6m，位于ZK20+330处，开挖后左侧将形成约51.7m的边坡。边坡开挖过程中，监测突然显示，最大监测点位移约1.2mm/d，极不稳定，导致边坡坡顶开口线外出现较宽裂缝，存在坍塌隐患。经会同业主单位、设计单位和监理单位共同现场踏勘，优化调整方案：①粘土或水泥浆封闭裂缝。②将第一级边坡坡率由1：0.75调整为1：1；第二、三级边坡坡率由1：1调整为1：1.25，第四级边坡1：1和第五级边坡1：1.25调整为1：1.5。③第一、二级边坡防护形式维持不变，即挂网客土喷播植草；三、四级边坡防护形式变更为锚杆锚墩防护+挂网客土喷播植草；五级边坡采用挂网客土喷播植草。④在第二、三、四级坡面增设长9m的仰斜式泄水孔，间距为6m，增设坡顶截水沟及截水盲沟，每级边坡平台处设置平台截水沟。

施工单位在变更方案批复后，按照确定的施工组织计划安排施工，并及时与监测单位对接跟踪边坡位移情况。当施工至第三级边坡时，2016年8月受张家界地区连续强降雨影响，导致该边坡上部失稳，形成工程滑坡。滑坡段位于ZK20+280-ZK20+450处，路线走向约140°（如图1、2）。

施工单位将滑坡情况报告业主单位，业主单位组织省高管局、设计单位、监理单位及咨询单位相关专家一同对该边坡情况进行了现场察勘，确定边坡处治原则：有针对性地对滑动面进行地质补充勘察，分析滑动原因，拟定该边坡的综合处治方案。

2 开展边坡地质勘察及分析

由设计院组织地质勘察单位到现场开展地质钻探取芯工作，布置垂直路线方向勘探线1条，探孔分别为：SBZK15、SBZK16、SBZK17；纵向勘探线1条，沿主滑方向共4个勘探孔，分别为：SBZK17、SBZK18、 SBZK19、SBZK20。其中SBZK17为交叉共用孔。（见图2）

2.1 探明地质构造和地层特征

2.1.1 探明地质构造

根据本次勘察结果，边坡区第四系覆盖层厚度小，大部分地段基岩直接裸露，边坡处岩层产状138°∠17°，主要发育有两组节理，产状分别为J1： 285°∠75°，J2：26°∠75°，滑坡处产状为110°∠20°，节理产状分别为J1： 270°∠73°，J2：198°∠80°。

2.1.2 滑坡垂向地层特征

根据地质调查及钻孔资料，滑坡体垂向分布地层由新到老依次為：碎石、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、强风化页岩、中风化页岩，各层工程地质特征分述如下：

①碎石（Q）：褐红色，中密，粒径大于20mm的颗粒含量约占总质量的60%，粒径一般20mm-50mm，最大达80mm，多呈棱角状，母岩成分主要为泥质粉砂岩、泥质充填，颗粒级配差，该层主要分布于滑坡体表层，层厚3.4m-6.4m。

②强风化泥质粉砂岩夹泥岩（T2b）：褐红色、灰绿色，原岩结构大部分破坏，砂质结构，薄层状构造，节理裂隙很发育，岩芯多呈碎块状、块状，块径2cm-8cm，岩质软，夹薄层泥岩，该层广泛分布，层厚2.9m-12.1m。

③中风化泥质粉砂岩夹泥岩（T2b）：褐红色、夹灰白色，粉砂质结构，薄层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，夹薄层泥岩，该层广泛分布，最大揭露厚度25.2m。

④强风化页岩（T2b）：灰绿色，原岩结构大部分破坏，泥质结构，页理状构造，节理裂隙很发育，岩芯多呈砂状，少量块状，岩质软，岩体极破碎，该层以夹层的形式分布，层厚1.7m-3.4m。

⑤中风化页岩（T2b）：灰绿色，泥质结构，页理状构造，节理裂隙发育，岩芯多呈碎块状、块径2cm-4cm，少量饼状，岩质软，岩体破碎，该层以夹层的形式分布，层厚2.2m-3.4m。

2.2 分析滑坡体特征

该滑坡微地貌单元属丘陵地貌，斜坡自然坡向约 360°，坡角约20-25°，滑坡体纵长约170m，横向一般宽度约70m，主滑方向方位角约180°；根据设计提供的1：2000 地形图及地质调查，该滑坡滑坡体后缘高程约464m，剪出口高程约407m，最大高差约47m，滑坡体后壁可见张拉裂缝及陡坎（图3），裂缝宽度20-50cm，陡坎高度5-6m，前缘可见地下水流出（图4）。

该滑坡体的物质组成主要为碎石及强风化泥质粉砂岩夹泥岩，滑坡堆积体厚度中部厚度较大，一般约10.0-15.5m，下部及上部厚度略小，总体平均厚度约8m，滑体方量约9.52万m3（按170×70×8计算）。主要特征见表1。

滑床特征：该滑坡滑床主要为三叠系（T2b）泥质粉砂岩夹泥岩、页岩、为中风化，钻孔揭露岩芯多呈柱状、岩体较完整，根据现场地质调绘及钻孔资料综合分析，该层岩层稳定，未见滑动痕迹，为稳定层。

滑动带特征：勘察资料显示，该滑坡滑动面主要为充填于节理裂隙面中的泥质和薄层软弱泥岩层，钻孔揭露岩芯局部见明显扰动痕迹。

2.3 滑坡稳定性分析

2.3.1 赤平投影分析

根据边坡与岩体结构面关系赤平投影图分析，ZK20+280-ZK20+450左侧边坡岩层倾向与边坡坡向斜交，对边坡稳定有利，节理2与边坡坡面呈小角度相交，为最不利结构面，边坡破坏类型为碎落和岩体沿节理2结构面产生的局部滑动。（图5）

2.3.2 滑坡推力计算

①滑坡推力公式。滑坡的下滑推力大小是边坡工程设计的主要依据。本次滑坡推力计算采用《公路路基设计规范》（JTG D30～2015）推荐的传递系数法推力计算公式，公式如下：

式中：Fs-稳定系数；Wi-第i滑块的自重力（kN/m）；αi、αi-1-第i和i-1滑块对应滑面倾角（°）；？准i-第i滑块滑面内摩擦角（°）；ci-第i滑块滑面岩土粘聚力（kN/m）；Li-第i滑块滑面长度（m）；ψi-传递系数。

②计算参数的确定。

本次滑坡工点滑带土C、Φ值结合室内土工试验数据，并参考当地同类地层残余抗剪强度经验数据，结合滑坡体现在稳定性情况的反算成果综合确定。（表2）

③计算工况。

1）天然工况（正常工况）：自重+地下水；

2）暴雨工况（非正常工况Ⅰ）：自重+地下水+暴雨。

④安全系数及安全标准。根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）第7.2.2条第1款规定，本滑坡安全系数按高速公路标准，考虑到边坡破坏对高速公路的影响较大，天然工况安全系数采用1.3，本次计算考虑暴雨作用，暴雨工况安全系数采用1.2，但不考虑地震力作用，未进行折减。

⑤滑坡推力计算结果。经计算，断面在现状边坡和设计边坡状态下的剪出口处的滑坡推力见表3。

根据表3计算结果：ZK20+280-ZK20+450左侧工程滑坡在天然工况和暴雨工况下均处于不稳定状态，加上滑坡后缘裂缝在暴雨期间产生的静水压力会增大剩余下滑力，因此需采取相应的处理措施。

3 确定边坡处治方案

根据该滑坡的边界范围、变形特征、滑坡性质、主滑方向、岩土物理力学特征、设计推力大小及受保护的对象等内容，本着安全可靠、技术可行、经济合理的原则，最终确定采用钢筋混凝土抗滑桩+防排水措施+刷方减载综合处治方案。第一次边坡变更方案未完成的锚杆锚墩、边坡仰斜式泄水孔和坡面掛网客土喷播植草防护在抗滑桩施工完成后立即组织施工。

通过刷方减载之后形成的坡面线对滑坡再次进行推力计算，结果见表4，能满足处治后的边坡稳定。

4 边坡处治施工

边坡处治施工安排：

刷方减载→抗滑桩及截、排水沟→锚杆锚墩（泄水孔）施工→挂网客土喷播

施工单位在收到业主单位下发的经设计院设计并评审通过的图纸后，立即组织施工，赶在第二年雨季来临之前完成了该边坡的处治工作。

4.1 刷方减载

因滑坡推力较大，为了利于滑坡的治理，根据滑坡的地形特征和变形特征，对滑坡中后部的区域从坡面 438.5m高程处开始刷坡，一级平台宽度为32m，一级边坡坡高10m，坡率1：2；二级平台从坡面448.5m高程处刷坡，二级平台宽度为15m，二级边坡坡高10m，坡率1：2；每级边坡及平台两侧与原地形坡面平缓过渡进行顺接。减载方量约40950m3，弃方外运堆放于本合同段的弃土场。

4.2 防排水措施

①截水沟：在滑坡周界外5.0m处设置截水沟，截水沟采用M7.5浆砌片石砌筑，壁及底厚各30cm。

②排水沟：在滑坡体上部设置3排排水明沟，矩形，0.3m×0.3m，采用M7.5浆砌片石砌筑，壁及底厚各30cm。

4.3 钢筋混凝土抗滑桩

在高程432.75m处沿等高线布置一排抗滑桩，抗滑桩为C30钢筋混凝土结构，现场浇筑，垂直主滑方向桩中心间距6.0m，桩截面为2×3m，共15根。1～3号桩桩长为20m，4～15号桩长22.0m。抗滑桩开挖的土石方运至滑坡体坡地冲沟，对滑坡起到反压并增加稳定性的作用，抗滑桩施工采取跳桩施工。

抗滑桩布置图如图7所示。

4.4 在抗滑桩施工完成后按照原设计变更图纸完成锚杆、锚墩（泄水孔）施工，按照开挖一级防护一级的原则及时施做边坡挂网客土喷播植草防护。

5 施工安全管理

配备1名现场专业工程师和2名专职安全员负责该边坡处治的安全管理工作，工作时间做到与工人上、下班同步。

5.1 重点安全控制点人工挖孔桩施工，注意以下事项

①作为主体支挡工程施工安全的重要防护措施，边坡前部临时反压措施和抗滑桩受力侧的v型桩（即9#桩），应按设计要求进行施工。

②严格按照经公安机关批准的爆破施工方案开展爆破施工。

③施工过程中，严格按照监测报告，加强安全巡视，发现滑坡变形突然加大时应及时停止抗滑桩挖孔施工。

④抗滑桩挖孔过程中，由专人负责施工安全，密切观察孔壁异常情况，发现孔壁异常时及时撤出挖孔人员，确保施工人员安全。

⑤孔内砼护壁是保证抗滑桩施工安全的重要措施，严格按图施工，严禁随意减少护壁厚度与钢筋数量。

⑥孔内作业人员应采取安全保护措施，携带安全带和护绳，防止人员操作不慎而掉落。

5.2 做好高边坡垂直运输材料、陡坡运输材料的安全管理。

5.3 现场施工机械较多，做好机械交叉作业的安全管理。

6 边坡后期稳定性监测

以有偿服务的方式，由建设单位委托原施工过程中的边坡监测单位完成该边坡后续及运营期的监测任务，该监测采用远程电子监控，与手机端数据联接，能及时、有效将边坡监测情况反馈给建设单位和运营管理单位，避免和减少灾害的发生。

7 结束语

该边坡通过前期的稳定性监测及時发现和了解边坡的稳定和位移情况，为边坡施工和方案优化提供了指导意见，在后续的工程滑坡处理过程中，通过详细的地质勘察和地质分析，合理经济地确定边坡综合处治方案，科学组织施工管理，使得该边坡一项庞大的综合处治工程得以顺利实施并取得长久的稳定效果。

参考文献：

[1]张桑高速公路两阶段设计施工图.

[2]ZK20+280-ZK20+450 左侧工程滑坡变更设计文件.

[3]JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S].

[4]JTG F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].