陡坡路堤滑塌病害处治方案探讨

马 晋

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

1 概况

某公路为一互通枢纽连接线，全线采用二级公路标准，路基宽度10 m。项目始建于2013年，2015年5月建成通车。项目区位于黄土丘陵区，微地貌为黄土梁峁、基岩冲沟，地形起伏较大。原地面海拔高程958～970 m，设计高程975～976 m，填方高度0～12 m。项目区属暖温带季风气候区，四季分明。春季（3—5月）降水稀少，气候干燥；夏季（6—8月）气温高、雨水多，空气湿润，风速较小。夏季多于其他季节，年平均降水量为529.0 mm。日最大降雨量可达162.5 mm.项目区范围内出露地层由老至新依次有三叠系中统铜川组（T2t）沉积岩、第四系中更新统离石组黄土（Q2pl）和第四系全新统（Q4me）路基填土、（Q4al+pl）卵石。

本次滑塌段落为K1+150—K1+250 右侧路基。所在路线段落与互通枢纽A 匝道并行，两路线平面距离约40 m。

图1 项目位置图

2 滑塌特征及成因分析

2.1 地层特征

该段路基为填方路段，最大填土高度约13.47 m。2017年下半年该路段右幅路基出现轻微纵向裂缝，养护部门采取沥青灌缝封闭措施。2018年8月降雨量增强，右幅路基严重变形，沿中线错台约20 cm；9月初强降雨过后，右幅路基发生整体滑动，后缘最大错台高差扩展至近1 m。路基右侧边坡发育多条宽度10～20 cm 不等的拉张裂缝，路堤挡墙出现多条竖向贯穿裂缝，路基滑塌严重影响公路的运营安全。

图2 现场照片

针对该段路基病害，利用钻孔、探井等勘探手段对病害区地质岩性进行分析。经地质调绘、钻探及室内土工试验结果揭示，该路段地层岩性由路基填土（Q4ml）、第四系上更新统（Q3dpl）粉土和三叠系中统铜川组（T2t）砂泥岩组成。

a）路基填土（Q4ml）素填土（粉土），以稍密粉土为主，局部夹有粉质黏土，褐黄色，稍湿- 湿，偶含零星砾石。厚2.5～6 m，含水量17.0%～24.6%，压缩系数 α1-2标准值为 0.124～0.228 MPa-1，属中压缩性土，塑性指数9.3～9.6，液性指数-0.36～0.56。路基填土层含水率17.0%～24.6%，饱和度66.8%～102.3%，上更新统粉土层含水率19.7%～22.2%，饱和度达89.3%～101.2%。

b）第四系中更新统粉土（Q2pl）褐黄色，稍密结构，稍湿- 湿，发育垂直节理，大孔隙，常含蜗牛壳碎片和植物根茎，土质较疏松。厚2.5～6 m，含水量19.7%～22.2%，压缩系数 α1-2标准值为 0.145～0.720 MPa-1，属中 - 高压缩性土，塑性指数 9.3～10.0，液性指数 0.27～0.55。

c）三叠系中统铜川组（T2t）砂泥岩，全 - 强风化，砂岩为浅黄、浅灰、褐灰色，细粒结构，层理构造；泥岩为褐灰色，泥晶结构，层理构造。岩层产状150°～160°∠3°～5°，岩体风化破碎严重，发育一组节理（0.5 m/条），节理产状走向220°，倾向向西，倾角85°。

根据现场钻探情况和土工试验成果可知：路基填土上部、下部含水量偏大，中部局部偏小，原地面下Q2pl地层含水量偏大，局部达饱和状态，地层湿软。

2.2 滑塌成因分析

图3 路基滑塌断面图

根据现场踏勘及试验分析，该段路基滑塌主要有以下几点原因。

2.2.1 内部原因

该段为路堤段落，原地形为小型黄土冲沟，路基左侧填平区地势低洼，雨水无法汇入路基边沟，长期聚集下渗，并沿原地面向沟谷方向下渗，导致下部土层尤其是路堤填方界面附近土体含水量增大，根据地质资料，路堤土体含水量达17.0%～24.6%。局部土体达到饱和状态，土体抗剪强度降低，形成软弱夹层，造成路基地层湿软下沉并产生侧向滑移变形。

2.2.2 外部原因

该段路基右侧为填土边坡，坡面防护较差，在降雨作用下，常发生局部溜坡现象；此外路基右幅重车较多，长期存在动荷载作用，尤其是降雨过后，下部土体呈饱和状态，对土体强度扰动较大，易造成土体失稳。

2.3 滑坡稳定性分析及评价

在综合考虑路基实际稳定状态和样品剪切试验指标的基础上，采用反算的方法确定滑带土的强度指标。

路基目前仍处于滑移阶段，选取断面LK1+200进行稳定性验算，采用稳定系数K=0.98，假定c=12.7 kPa，反算φ 值，通过多次验算并结合试验值、经验值确定推力计算的c、φ 值[1]。

根据确定的c、φ 值，计算剩余下滑力，计算结果见表1。

滑坡推力计算采用《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）中要求采用的传递系数法进行计算，其算法原理为：

式中：Ti、Ti-1为第 i 块和第 i-1 滑块剩余下滑力；Fs为稳定安全系数；Wi为第 i 块的自重力；αi-1、αi为第i 块和第i-1 滑块对应滑面的倾角；Ψi为传递系数；φi为第i 滑块滑面的内摩擦角；ci为第i 滑块滑面的岩土黏聚力；Li为第i 块滑面的长度，m。

图4 计算模型

表1 剩余下滑力计算表

3 处治措施

3.1 处治原则

确定出具有针对性的处置措施，保证工程的耐久性及稳定性。

3.2 处治方案

该段连接线路基滑塌已经严重影响车辆行人安全，病害处置主要采取支挡、反压、增设排水的措施，处治设计图如图5所示，具体方案如下。

3.2.1 设置抗滑挡土墙

在路基滑塌前缘坡脚处设置抗滑挡土墙。

挡土墙后采用砂砾回填，回填后路基断面图如图6所示。在砂砾回填反压作用下，路基滑塌体的剩余下滑力减小。通过计算在最不利工况下，反压回填后土体剩余下滑力为190 kN。

3.2.2 修整边坡

a）原边坡挖2 m 宽台阶，并采用小型机具夯实松动边坡。

b）在填挖交界处铺设土工格栅，然后边坡回填土体并修整边坡。

3.2.3 修复路面结构

a）按原设计将沉陷路面结构层重新铺筑，并要做好与左幅路基搭接处理，见图6。

图5 处治示意图

图6 抗滑挡土墙示意图

b）恢复交通标志、标线、波形护栏等交通设施。

3.2.4 设置排水设施

a）将原积水坑内积水抽干并填平积水坑，顶面设置50 cm 黏土隔水层，并设置0.5%向内坡率，方便水流汇入边沟；

b）疏通、修复原路基左侧边沟；

c）在路基右侧设置拦水带，并在路堤边坡每隔30 m 设置一道路堤急流槽。

4 结语

地质病害发生具有偶然性与必然性。在发生工程病害时，首先要分析病害发展速度和规模及病害原因，必要时需要采取临时支护，防止病害进一步恶化，威胁生命财产安全。在处置类似地质病害时，主要通过“拦、挡、护、排”4 个方面稳固滑动体。“拦”主要是拦挡水流进入滑塌体内部，形成局部土体含水量过大，形成软弱夹层滑动面；“挡”在滑塌体前缘设置支挡措施；“护”对滑塌体坡面进行支护；“排”将滑塌体内部渗水及地下水及时排除。通过以上几点可保证工程稳定性及耐久性。

通过分析总结公路病害发生的原因，能为陡坡路堤设计、地质病害敲响警钟，将病害遏制在萌芽状态，同时对病害提出的综合治理方案可为相关工程病害治理方案提供参考[2]。