福建某高速互通顺层滑坡治理设计

陈平燕

(福建省交通规划设计院有限公司，福州 350004)

福建三明和龙岩地区为沉积岩区，砂岩、粉砂岩、泥岩、煤系地层等易滑岩组广泛发育。在此类地层区域的公路建设过程中，开挖山体形成的边坡，随着降雨和微裂隙的张开，往往会沿着层面或顺层节理面滑动。在福建省永武高速三明段、漳永高速龙岩段建设过程中，顺层节理边坡的滑坡病害较为严重。对于陡倾结构面坡体，在完成上部坡体锚索框架加固后，大拉槽式开挖底阶坡体时，锚索出现剪断现象。本文以典型的顺层滑坡治理为工程实例，详细阐述滑坡病害成因和治理过程， 以供顺层滑坡病害治理借鉴。

1 工程概况

长深高速三明永安贡川互通D 匝道右侧DK0+300～DK0+400 边坡原设计为四阶边坡，最高约35m，原设计坡率为1∶0.75～1∶1.25，采用护面墙及植草防护。

2014 年边坡开挖期间发生坡体开裂，上部采用预应力锚索框架加固，下部增设加厚护面墙。上部施工时坡体下部临时堆土反压。 2015 年5、6 月份雨季，施工至清除第一阶反压体后，边坡开始缓慢变形，并于2015 年6 月26 日急剧变形滑动，在第一阶高约3～5m 处见剪出口(其裂隙产状与坡体岩层产状基本一致)，滑坡体后缘下错约3～6m，坡体变形开裂或拱出(拱出最大处平移约5m)，坡面上出现多处不规则裂缝(整体坡面呈页片状向下、向外开裂、滑塌)，坡体上多处裂缝开裂错动。 滑坡体表面出现较多裂缝，并有不同程度的塌陷现象，其裂缝宽0.3～3m不等，深度在0.5～6m 不等，最深裂缝未探测到底，裂缝延伸走向和长度不一，后缘裂缝呈拱形，后缘错动裂缝距离D 匝道中心线约100m 处， 继而发展成为较大规模的滑坡。 详见图1～2

图1 滑动区域现场图

图2 滑坡平面图

2 工程地质条件

场区坡残积层覆盖厚度约7.0～11.5m，下伏基岩为中薄层状奥陶系浅变质砂岩， 其风化层较厚， 约7.0～24.5m，产状为220∠25°，开挖坡面部位岩体极破碎，可见多处不利结构面，其中较为重要的有3 组，其特征分别为：

(1)90°∠70°，约8-10 条/米，裂面呈褐灰色，平直光滑，无填充。

(2)走向200°近直立，约8～10 条/m，裂面呈褐灰色，平直光滑，无填充。

(3)走向245°近直立，约5～8 条/m，裂面呈褐灰色，平直光滑，无填充。

地质断面图如图3 所示。

图3 地质断面图

3 滑坡成因分析

⑴坡体表层发育7.0～11.0m 的坡残积粘性土， 液限值为53～62%，为高液限土，下伏3.0～8.0m 全-砂土状强风化奥陶系浅变质砂岩，且岩层产状(220°∠25°)为顺坡向，为边坡变形和滑坡的形成提供了地质条件。结合勘察和位移监测资料的对比(详见表1)，坡体变形较大位置位于全-砂土状强风化层内，因此本次滑坡可判定为沿着下伏全-砂土状强风化层滑动的顺层滑坡。

表1 勘察与位移监测资料对比分析表

(2)贡川地区自5 月起多日普降大暴雨，大量雨水入渗坡体使得上覆松散土体迅速饱水软化，自重增加，并且雨水入渗也使得砂岩的层理面不断浸润、泥质化，导致抗剪强度降低。此外，由于第一阶边坡临时堆土挖除后未及时施做护面墙，导致坡体抗滑力减小。边坡在抗滑力减小和下滑力增大的背景下产生滑动。 从初步监测成果也反映雨后变形略有加大， 因此地下水排水不畅是形成山体滑坡的长期外因之一。

⑶根据勘察与监测位移资料进行对比分析(表1)，除了HP06、09 孔外，其余的地下水位在监测期间均比勘察期间有不同程度的浮升，可从工程地质剖面图上判断出，勘察期间滑坡体上的钻孔的静水位均在滑动面之上，设置监测位移孔后水位均有不同程度的浮升， 也证实了由于坡体滑动后，使得地下水排水不畅，从而进一步加速滑坡体的蠕滑变形。

4 滑动面土层综合抗剪强度参数取值

考虑目前坡体处于不稳定状态， 安全系数应略小于1，据此进行滑动面抗剪强度参数反分析计算(主要利用Geo-Slope 软件的Bishop 法计算稳定性， 并反求c、φ 值，利用Geo-Slope 软件将各区内的主滑断面的滑坡体细分成若干块，获得各滑动面的抗剪强度参数，详见表2)。 滑动面附近地层土样的室内重复剪试验成果，其平均值全风化层为c=10.3kPa，φ=10.1°， 砂土状强风化层为c=8.0kPa，φ=16.3°，较反算结果相近。综合分析，根据目前滑体破坏程度和滑移速度， 原滑坡体稳定系数应取值在0.98～1.00 之间，并综合考虑已有的室内土工试验相关数据， 故据此反算的各滑动面抗剪强度参数也应当是合理的。 综合土工试验结果及以上各参数的反算结果，得出滑坡体的各地层设计参数建议值，详见表3。

表2 各滑动面的抗剪强度参数反算表

表3 各地层设计参数建议表

5 滑坡综合治理

5.1 应急措施

由于第一阶临时堆土开挖卸载引起坡体抗滑力减小，因此需立即停止土方开挖。

撤离边坡上无关人员，并在四周布设警戒线。对已经产生滑动的DK0+350～+365 段进行堆载反压， 并观察坡面动态。

5.2 治理工程措施

(1)清除坡面滑塌体，采用6 级放坡，除第三阶设置20m 宽平台外，其余平台均为4m，且采用15cm 厚C20 砼封闭。

(2)第一阶DK0+265～+300 段采用1∶1.25 刷坡，并且增设拱形骨架；DK0+300～+390 采用1∶1.0 刷坡，下部增设加厚护面墙，上部增设一排预应力锚索框架；DK0+390～+402 采用1∶1.25 刷坡。

(3)第二阶采用1∶1.25 刷坡，DK0+307～+388 增设预应力锚索框架。

(4)第三阶采用1∶1.25 刷坡，增设预应力锚索框架。

(5)第四、五和六阶采用1∶1.25 刷坡。

(6)各阶边坡均采用客土喷播植草灌。

图4 边坡加固立面图

图5 典型断面加固图

图6 卸载前稳定性验算结果

图7 卸载后稳定性验算结果

加固立面图和典型断面图如图4 和图5 所示。采用Geo-Slope 软件对滑坡体卸载前后的稳定性进行验算，从图6～7 中可得，未卸载的边坡安全系数仅为0.997，边坡处于不稳定状态。 卸载后， 边坡安全系数提高至1.336，满足规范要求。

5.3 截排水措施

(1)边坡第一、二、四和五阶平台内侧设置排水沟，第三阶平台外侧设置排水沟。 排水沟通过急流槽与坡脚边沟相连接。

(2)第一阶加厚护面墙设置排水平孔(间距5m)。

6 结论

通过对该顺层滑坡的应急处置， 结合全面有效的勘察和成因分析，制定综合治理方案，得出以下几点结论：

(1)对于岩层产状为顺坡向的边坡，应特别注意防患顺层滑坡的发生。勘察阶段应查明岩层的产状，设计阶段应进行针对性设计。

(2)该顺层滑坡的发生，与坡脚临时反压堆土开挖造成的下滑力减小有关， 因此， 应从两侧跳槽挖除临时堆土，跳槽施工支挡结构。

(3)预应力锚索框架支护结构可有效地加固顺层滑坡。