锚筋桩在公路边坡滑塌应急处置中的应用

陈 全，吕彦达

(广西华通高速公路有限责任公司，广西 桂林 541200)

0 引言

阳平高速公路为G65包茂高速阳朔至平乐段，全长约39.52 km。阳平高速K2587+060边坡路段为丘陵地貌，路线沿着丘陵坡脚一带展布，地形起伏较大，路基采用挖方形式通过，边坡高度约60 m，目前该路段已通车10年。2016年4～5月，本段路堑边坡出现蠕动变形，第一级边坡原护面喷射混凝土出现剥落，边沟推移破坏，路基边缘硬路肩出现拱起开裂现象。经调查，边坡滑动周界明显，呈阔口圈椅状。距该边坡约120 m处，K2587+180边坡点曾于2009年发生过一次较大规模滑塌，滑塌土方量多达20万m3。

由于该路段处于正常运营阶段，若该边坡按照第一次滑动周界继续滑动，势必严重影响该路段车辆的安全通行，同时还将造成严重的经济损失及不良社会影响。为防范于未然，该边坡急需进行加固处治。

1 工程地质特征及方案比选

1.1 工程地质条件

滑坡区属构造剥蚀中低山地貌，山体总体走向呈近南北向，山坡呈凹形，边坡坡度达30°～45°，局部达50°。滑坡区揭露的地层可划分为：第四系残坡积层(Qel+dl)和泥盆系中统郁江组岩层(D2y)。地层岩石节理裂隙发育，岩体破碎，岩层总体倾向西北，滑坡周界出露的岩层产状为294°～322°∠70°～75°。本区地震动峰值加速度0.05 g，地震烈度Ⅵ度。滑坡区地下水主要为赋存于覆盖层中的孔隙水和基岩中的裂隙水，属潜水类型。

1.2 岩土层物理力学参数

根据滑坡区工程地质条件，结合当地工程经验，各岩土层物理力学参数如表1～2所示。

表1 土层物理力学性质参数表

表2 岩层物理力学性质参数表

1.3 滑坡形态特征与成因

滑坡在平面上呈舌形，纵长约102 m，平均宽度约100 m，高程为226～287 m，中部宽度约100 m，底部宽度约145 m。滑坡分为3个平台，宽度2～5 m不等，坡脚地形较陡，坡中及后缘可见滑坡壁、错台、平台等滑坡微地貌，错台一般高1～2 m，平台宽1～2 m，滑坡后壁面倾向约25°，倾角约45°，滑坡属于推移式中型中层新工程岩质滑坡。

滑坡体岩性主要为粉质黏土、全风化粉砂质泥岩、强风化粉砂质泥岩、粉砂岩和中风化粉砂质泥岩，分布厚度为2.75～12.08 m。其中粉质黏土呈硬塑状，结构松散，主要分布在滑坡体表层，厚0.40～2.20 m，稳定地下水在该层之下；全风化粉砂质泥岩风化强烈，岩芯呈硬塑～坚硬粉质黏土状，结构大部分已破坏，主要分布于表层或粉质黏土层之下，厚2.10～11.50 m；强～中风化粉砂质泥岩岩质软，节理裂隙发育，岩体破碎～较完整，厚1.05～10.95 m，多分布于稳定地下水位之下。

根据现场工程地质条件，形成该滑坡的原因主要有：

(1)山体长期剥蚀，地形起伏大，斜坡坡度较陡；

(2)滑坡体岩性为粉砂质泥岩，在地下水浸蚀作用下形成软弱夹层；

(3)断层、裂隙发育，岩体破碎、风化严重；

(4)地表水下渗，形成地下水，对潜在滑动面起到软化、润滑作用，加速滑坡形成；

(5)强降雨使潜在滑坡体充水饱和，下滑力增加，降低了岩土体的力学性质指标。

2 滑坡治理方案

通过现场地质测绘，边坡坡体主要由第四系残坡积黏土混砂泥岩风化碎石及强风化岩层构成，属岩质边坡。边坡第一级已采用喷射混凝土防护。通过现场踏勘，制定了在边坡底部机耕道设置锚筋桩+坡顶卸载的方案进行应急排险处治(见图1)。

图1 滑坡治理方案平面图

2.1 锚筋桩固脚

自坡底新近滑坡边缘沿机耕道向上约96 m段落设置锚筋桩及面板，中部约33 m段落设置锚筋桩5排，其他位置设置锚筋桩4排，锚筋桩型号分为Ⅰ型桩、Ⅱ型桩、Ⅲ型桩三种。Ⅰ型桩区域桩长为12 m，主筋为5×φ36 mm钢筋；Ⅱ型桩区域桩长15 m，主筋为4×φ36 mm钢筋；Ⅲ型桩区域桩长20 m，主筋为4×φ36 mm钢筋。注浆管采用DN40无缝钢管，锚孔直径≥21.5 cm，桩间距0.6 m，面板尺寸为300 cm×30 cm(见图2)。

2.2 坡顶卸载

滑坡坡顶卸载采用1∶1.5的坡比进行放坡，一级平台宽10～15 m，考虑减少征地范围，坡顶陡坎高度>1.5 m处采用土钉墙支护。土钉墙支护采用6 m长C22锚钉，间距1.5 m×1.5 m，垂直坡面打入土体内，锚钉内采用M30砂浆灌注，钢筋网采用φ8 mm钢筋，间距0.2 m×0.2 m，向上及向下各延伸1 m，表面喷射10 cm厚C20混凝土。

2.3 截排水及封闭措施

由于地表、地下水对滑坡体稳定性有较大影响，在滑坡体治理前必须先处理好排水问题。截水沟布置在滑坡体边界以外5 m，全嵌入坡面，以利于美观和排水。同时为利于水流排出及应对水流冲刷，边坡两边设置急流槽，每级平台设置沉砂池。为防止地表水下渗，对坡面裂缝及时就地采用黏性土进行封闭。

(a)Ⅰ型

(b)Ⅱ型

(c)Ⅲ型

2.4 稳定性分析

通过PLAXIS 2D有限元计算软件，分析中采用的本构模型为经典的Mohr-Coulomb模型，分析方法为传递系数法，选取三个滑坡典型断面，计算出天然、饱和、加固后饱和时滑坡的整体稳定性系数以及剩余下滑力(见表3)。

表3 典型截面稳定性计算表

结果表明，三个滑坡典型断面天然工况下稳定系数均>1.0，且<1.2，处于暂时稳定状态；饱和工况下K2587+060、K2587+100截面稳定系数均<1.0，处于失稳状态；加固后饱和工况下，各截面的稳定系数均>1.2，处于稳定状态。

3 结语

(1)锚筋桩+坡顶卸载方案的施工机械以轻型机械为主，施工方便快捷，并且对场地条件要求低，施工周期短。

(2)方案不破坏岩体的整体性，对滑体的扰动小，能迅速在滑坡推力最大处形成初期支护，保证坡体及施工的安全。

(3)运用锚筋桩方案可实现减少挖方，有利于水土保持，对环境破坏小。

(4)针对已通车运营的高速公路且施工区域存在需交通管制的机耕道路的情况下，锚筋桩方案所需的施工区小，对交通管制压力较小；同时可以灵活运用场地进行锚筋桩桩身加工以及水泥浆的制备及锚筋桩的吊装。

(5)阳平高速K2587+060边坡成功使用锚筋桩加固方案处治边坡滑塌灾害。经观测至今，该边坡无继续滑移迹象，无裂缝发展，结构物均保持完好。