路堑边坡滑坡成因分析及处治措施

安明旭 赵 阳 吴 森

(1.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 550081； 2.四川省地质工程勘察院 成都 610072)

山区修建高速公路常常会遇到开挖山体形成路堑边坡的现象，由于切割山体会改变自然条件下的地质应力，坡体内部应力重新调整，同时在雨水等外部诱因下极易发生滑坡。滑坡灾害的治理日益引起相关部门的重视，滑坡灾害成为制约地区经济稳定发展的重要因素之一，而治理的前提便是对滑坡成因与形成机制[1]的正确认识。何琴等[2]在分析某高速公路滑坡成因时指出，连续降雨致使破体内水排出不及时继而形成牵引式滑坡；袁晓波等[3]通过对广巴高速木门段滑坡进行勘察，从地形地貌、地层岩性、地质构造等方面对滑坡形成机制进行了分析；叶世斌[4]对川渝铁路红层软岩的斜坡覆盖土路堑边坡稳定进行了研究，结果表明：结构面是影响此类边坡稳定性的关键因素，水的浸润与软化是影响稳定性的主要因素。

综上所述，滑坡灾害的形成具有明显的时空复杂性，不仅受区域的地质条件、水文气象条件等天然因素的影响，而且受地质勘查、边坡设计、施工过程等人为因素的影响。本文对贵州省贵阳市东北绕城高速公路发生的2段路堑边坡滑坡进行了详细勘察，分析了滑坡的成因并针对性地采取了处治措施，取得了良好的治理效果。

1 工程概况

1.1 地质条件

2段滑坡路段均位于贵阳市乌当区，地处贵州高原中部之黔中丘原盆地区，场地地貌类型属溶蚀-侵蚀型低中山地貌。场区属杨子准地台→黔北台隆→遵义断拱→贵阳复杂构造变形区。其具体地质条件见表1。

表1 滑坡段工程地质条件对比

1.2 水文气象条件

场区属亚热带湿润季风气候，具有四季温和、雨量丰富、热量充足、日照率低、风力较弱及逆温天多的特点。场区地下水类型为风化基岩裂隙水及岩溶裂隙水，路段区地下水位埋藏深。场区地下水主要以大气降水为补给源。

2 滑坡变形特征

自2017年6月以来，贵州持续遭受强降雨过程，同期降水量(348 mm)为1961年以来最高。6月28日，在汛期隐患排查时发现，CK0+440-CK0+500段边坡坡面开裂，坡顶开挖线以外约6 m处的山体出现开裂现象，裂缝宽度达10 cm，边坡底部有流质状态土体流出；ZK120+550-ZK120+635.647段左侧边坡出现坡面开裂，坡顶未开裂；边坡底部有流质状态的土体流出。

3 滑坡成因及其形成机制

破体内的岩土特征是该滑坡形成的基本原因，坡体上覆土层为浸水易变软的粉质黏土，下伏基岩为灰岩夹泥质粉砂岩及炭质泥岩，节理很发育，岩体较破碎，具有遇水易崩解、强度低、湿化变形大等不良特性[5]。长时间的大量降雨是产生滑坡的直接原因，大量降雨致使挖方边坡土体含水量严重饱和，导致表面喷射混凝土坡面开裂、隆起，随着雨水的大量灌入继而出现边坡土体下沉、滑移。

通过现场勘测，将此次滑坡险情产生的主要原因归纳为以下4点。

1) 长期降雨[6]对滑坡的形成产生直接影响。雨水下渗，使边坡土体容重增大，赋存层间地下水，坡体层间强度降低，增大了下滑力；坡体内松散的坡积层为地表水的入渗提供了有利的条件，坡体内下伏灰岩又起到隔水作用，使得下渗的雨水渗入滑坡土体中，圈椅状地形使得地下水向滑坡体中部和岩土交界处汇集，软化了土体，降低了滑面土体的抗剪强度。

2) 表层粉质黏土厚。由于边坡上部覆盖较厚的可塑状黏土，在强降雨的冲刷下会产生开裂与坍塌。

3) 坡顶截水沟开裂。雨水下渗后导致土体容重增大，土体发生开裂滑动导致顶部截水沟产生张拉应力而发生开裂，而截水沟的开裂同时也导致地表降水不能及时排出坡体，下渗至坡体内部形成恶性循环。

4) 锚喷泄水孔堵塞致使无法排水。塑性～流塑性土随着雨水渗流发生移动从而堵塞锚喷泄水孔致使滑坡土体内部渗流水体无法排除。

4 稳定性分析

选取典型滑坡断面用条分法(即传递系数法[7])计算稳定系数及下滑推力。依据工程地质勘查报告对2段滑坡体进行参数取值，见表2。

由于2段边坡所处场地的地震基本烈度为VI度，可不考虑抗震设计[8]，因此，加固设计仅考虑以下2种工况：①正常工况：边坡处于天然状态下；②非正常工况：边坡处于暴雨或连续降雨状态下。

依据《公路路基设计规范》[9]中对于正常工况和非正常工况的路堑边坡稳定安全系数的规定，分别取2种工况下的安全系数为1.28和1.18，计算所得剩余下滑力，见表3。

表3 滑坡剩余下滑力

从剩余下滑力的计算结果可以看出，在非正常工况条件下，两滑坡段典型断面的最大剩余下滑力均到达600 kN以上，由于强降雨的影响坡面、坡顶已出现明显的开裂，伴随雨水的入渗，坡体未能及时排除地表降水，从而导致岩土体参数软化，局部段岩土体呈可塑～流塑状，极易发生进一步滑动，急需采取有效的处治措施，以防止边坡发生更大的垮塌。

5 处治措施

5.1 处置措施方案选择

对于滑坡处治，常用的方法有：削坡减载、回填反压、截排水、锚索、抗滑桩、挡土墙等。诱发本滑坡险情的主要原因是地表降水的下渗作用，因此本方案主要考虑减低整个坡体地下水位，以及减少地表水下渗的作用，提高滑动面的抗剪强度，减少静水压力及渗流对土体的作用，同时辅以适当的支挡结构物。

综合考虑工期、施工便捷、质量控制、安全、环保等方面，对2处滑坡路段分别采用不同的处治方案：①CK0+440-CK0+500段：清方减载+增加排水措施+坡面满铺M7.5浆砌片石；②ZK120+550-ZK120+635.647段：清方减载+增加排水措施+坡面满铺M7.5浆砌片石+坡脚设挡土墙。

5.2 处治措施设计

5.2.1清方减载

原设计边坡经设计单位地质补勘后揭示滑坡区覆盖层为可塑状粉质黏土，边坡前缘进行施工开挖后，破坏了原坡体的平衡条件，遇水冲刷产生坍塌，在强降雨工况下，由于渗流作用岩土分界线上部土体顺着岩土分界线产生滑坡。现对2段滑坡进行清方减载，沿滑移面清除上部松散土体。

5.2.2坡面防水及截、排水设计

滑坡工程处治中排水工程是关键，该滑坡形成的主要原因也是地表降水的下渗，因此本次滑坡险情处治的关键在于坡面防水及排水系统设计。为防止降雨冲刷坡体，在进行坡体表面土体清方后满铺M7.5浆砌片石，具体设计见图1。

图1 满铺浆切片石设计(单位：cm)

为确保将地表降水引至坡体外，布置了横纵交汇的排水系统，其中横向布置了60 cm×60 cm梯形堑顶截水沟及60 cm×60 cm矩形坡面截水沟，纵向布置了急流槽，见图2。

图2 滑坡截、排水设计

设置排水系统后滑坡体稳定安全系数及剩余下滑力见表4。

表4 设置排水设施后滑坡剩余下滑力

5.2.3挡土墙设置

根据表4计算结果，布置防水及排水设施后滑坡体在规定安全系数下仍存在剩余下滑力，设计采用在边坡坡脚设置挡土墙进行支挡加固，具体设计见图3。

图3 挡土墙设计(单位：cm)

6 结语

贵州省某公路路堑边坡出现滑坡险情后及时采取了处治措施，并经历了雨季的考验，经后期查勘和观测，边坡坡体稳定，无明显变形，说明采取的排水、加固治理措施是有效的。

1) 山区公路路堑边坡设计应充分考虑降雨对边坡稳定性的影响，合理布设排水设施保证降水能够顺利排出路堑边坡，否则降水会渗入边坡岩土体，软化边坡岩土体，降低边坡稳定性，引起滑坡。

2) 降雨是诱发路堑边坡滑坡的重要因素，任何滑坡险情治理方案中都应重视水的处理。

3) 山区公路建设中，路堑边坡地质情况复杂，具有时空效应，前期设计及出现险情后的抢险中应做到因地制宜、对症下药、动态观测，综合治理。