沈海复线泉州段罗溪互通边坡水毁治理工程实例分析

柯长泽

（泉州市交通工程规划建设管理处，泉州 362000）

1 工程概况

沈海复线泉州段罗溪互通E 匝道EK0+160～EK0+280 右侧边坡，原设计边坡防护高度为16m，分两阶，第一阶边坡采用拱形骨架护坡， 第一阶平台为宽度6m 的村道改路，第二阶边坡采用M7.5 浆砌片石挡墙，下方为互通区桥梁结构。沈海复线泉州段于2014 年年底建成通车，2016 年7 至9 月底受“莫兰蒂”等超强台风带来连续降雨影响，第一阶坡面发生溜塌，第二阶坡面及坡顶出现圈椅状张拉裂缝和错台，局部有大量涌水，并逐渐向上部牵引，向深度发展，最终形成多层多级的牵引式滑坡，如图1 所示。

图1 项目平面图

2 滑坡病害成因分析

(1)一是地形因素。 滑坡体位于丘陵地貌区山坳中下部，山体汇水面积大，且边坡上陡下缓导致地表水和地下水在滑坡部位汇集。

（2）二是地质因素。该边坡地层上覆残坡积粉质粘土及残积砂质粘土，下伏呈散体的全、强风化岩层较厚，岩体节理裂隙发育， 存在多组不利结构面， 且地下水较丰富，下渗后在土岩交界处形成一定厚度的富水软弱层，坡体易发生滑动位移。

（3）三是气候因素。“莫兰蒂”等超强台风带来的连续强降水侵袭，雨水渗入坡体，坡体自重增大，下滑力增大，降低了坡体岩土力学指标，对滑动面产生润滑作用，最终导致坡体变形失稳。

（4）四是工程因素。 坡体前缘E 匝道施工开挖，形成约二阶的人工边坡， 导致整个坡体前缘抗滑力和整体稳定性降低；边坡顶部第一次出现张拉裂缝发生变形后，滑坡体地质勘察受到民事影响， 造成设计单位未能及时完成滑坡治理方案设计，且临时排水措施不足，导致滑坡持续发展。

3 滑坡体稳定性分析

3.1 定性分析

根据现场调查及地质勘探报告分析推测， 滑坡体沿顺坡倾向的层面或软弱带多级滑动，呈西南向沿E 匝道长度约120m，垂直E 匝道路线长度约180m，滑动高度约46m，滑坡面深度约6～16m，主要存在于土岩交界处，天然坡度为25°～30°， 体积约为158328m3， 水位深度为4～11m， 滑坡体成分主要为残坡积粉质粘土和残积砂质粘土，在多种不利因素作用下，前缘坡面滑动形成圈椅状张拉裂缝，使后缘失去支撑而逐渐向后缘发展，根据《公路滑坡防治设计规范》滑坡分类，定性为中型堆积土牵引式中层顺向滑坡，危害程度为严重，安全防治等级为Ⅰ级，如图2 所示。

图2 滑坡体主滑面断面图

3.2 定量分析

采用极限平衡分析法对该滑坡进行稳定性定量分析，选取滑坡体沿滑动方向最长处为典型滑坡断面，计算模型如图3 所示。 根据室内实验值和反算分析法综合确定典型滑动面土的抗剪强度指标， 因该滑坡在连续降雨期间已处于整体滑移状态，试验值取残余强度指标，天然状态稳定系数Fs= 1, 重度18.4kN/m3饱和状态稳定系数Fs= 0.95, 重度19.6kN/m3， 然后在极限平衡状态下采用Morgemsterm-Price 法利用Geo-shop 软件反算出不同的C、Ф 值，最后取靠近试验值的反演参数作为建议采用值。

图3 滑坡计算模型

表1 滑带土抗剪强度参数综合取值表

根据上述模型与滑带土抗剪强度参数， 因滑动面为折线形，采用传递系数法对典型剖面进行滑坡推力计算，计算公式：Ti=KsWisinai-Wicosaitanφi-ciLi+ψiTi-1

ψi=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanφi

式中，Ti、 Ti-1为 第i 和 第i-1 滑 块 剩 余 下 滑 力（kN/m）；Ks为稳定安全系数， 滑坡处于连续降雨下工况，取1.2；Wi为第i 滑块的自重力（kN/m）；ai、ai-1为第i和第i-1滑块对应滑块的倾角 （°）； φi为第i 滑块滑面内摩擦角（°）；ci为第i 滑块滑面岩土黏聚力（kN/m2）；Li为第i 滑块滑面长度（m）；ψi为传递系数。 通过理正岩土软件模拟分析得出滑坡典型断面滑坡最大推力约为1460kN，滑坡体不稳定。

4 滑坡治理方案

治理滑坡应根据滑坡区的地形地貌、地质条件、成因类型、规模、稳定性、危害程度和施工条件等，通过多方案的技术经济比较，确定合理方案。 因该滑坡规模较大，已逐渐向后方牵引，并向深处发展，且紧邻下方通车匝道桥，为防止后缘产生新的滑动，应避免过多的土体扰动，排除大面积削坡减荷反压及大型抗滑挡墙的方案，坡体富水、地质较差导致锚杆锚索成孔困难，排除预应力锚索框架梁及预应力锚索抗滑桩的方案，同时考虑工程造价、桩身弯矩较大等因素，确定采用H 型刚性抗滑桩方案结合截排水措施综合治理的方案。

施工工序： 施工临时排水→坡脚反压→坡顶裂缝回填夯实→清理坡面松散土体→施工外围树枝状截水沟→施工第二阶平台抗滑桩→施工桩间挂板→施工坡面支撑渗沟及板后回填透水性材料→第三阶坡面植草灌→分段卸除（段长5～10m）第一阶反压土袋→施工第一阶挡墙，详见图4～5。

图4 治理方案立面图

图5 治理方案断面图

4.1 支挡加固工程

（1）清理坡面松散土方后及时对坡面裂缝进行封闭，防止地表水渗入坡体影响边坡稳定性。

（2） 在边坡第一阶改路平台位置内侧坡脚打设h 型双排框架圆形抗滑桩，桩间距5～6m，抗滑桩地面以下采用圆桩，直径为2m，靠山侧抗滑桩地面以上6m 部分采用方桩，截面尺寸为：2m×2m，桩长23～30m，要求抗滑桩进入中风化岩凝灰熔岩层不小于6m。抗滑桩桩头方桩段预留2 孔8 束预应力锚索，设计拉力900kN，根据施工期及施工后根据坡体变形发展情况酌情打设。

施工要点：①桩孔开挖采用机械开挖，桩坑开挖按跳二挖一和从两侧向中间的施工顺序施工， 以减少对坡体结构的扰动破坏作用和影响， 桩身强度不低于设计强度的75%方可开挖相邻桩。 ②开挖过程中随时核对滑动面情况，严格进行抗滑桩施工过程资料的整理保存，特别是对开挖地层的性状描述应真实详尽， 对每根抗滑桩应整理地质柱状图并保存影像资料， 如发现实际情况与设计有较大出入应及时作相应调整。 ③桩身灌注前检查断面净空，钢筋笼搭接接头不得设在土石分界和滑动面处，挡板与桩身、顶梁一起浇筑，浇筑时不间断一次完成，严格控制浇筑质量，尤其是必须加强振捣，桩浇筑后进行桩身完整性检测。

（3） 第二阶桩间坡面采用4m 高C15 片石混凝土挂板支挡，板后回填透水性材料至设计刷坡坡面，并通过出水管道与支撑渗沟连接。

（4） 第一阶边坡前缘修筑6m 高C15 片石混凝土挡墙，在民房处设置端墙。

施工要点：①基坑开挖按照分段跳槽进行，开挖后进行承载力试验，若承载力不足则基底换填级配碎石。②模板采用钢模，确保有足够的刚度和强度，浇筑前涂刷脱模机，模板应设内撑保证墙体厚度。③浇筑用材料需检验合格才能进场，片石以30～60cm 为宜，要均匀铺开，长面竖放，单块周围有10cm 以上砼，片石总量不超过片石混凝土总量的30%，与模板距离大于15cm。

（5）施工期间注意坡体变形监测，监测点布置在坡体稳定性差或地质扰动大的部位，监测数据包括深孔位移、桩顶位移、裂缝观测、应力监测，在雨季加密观测，当地质条件、稳定状态等出现较大变化时，应校核滑坡治理方案的合理性和可靠性，必要时调整和完善设计。

4.2 截排水工程

本项目主要截排水措施包括防止外围地表水进入滑坡区（截水沟）、排除地表水（排水沟、急流槽）、防止地表水下渗（坡面植草灌）、排除地下水（平孔排水、支撑渗沟）。

（1）鉴于滑坡体面积较大，根据坡体裂缝分布情况，设置三道环状截水沟，中部设置两道横向主沟连接，形成树枝状截水系统。

（2）第一阶边坡设置排水平孔，长20m，间距4m，在具体施工过程中， 可根据施工揭示地层及含水状态等实际情况调整孔位、 孔数和孔深， 以排水孔正常出水率达50%以上为宜，确保平孔排水工程效果。

（3）边坡第一阶平台及改路平台设置排水边沟，两侧出口要求与截排水天沟顺畅连接。

（4） 第二阶边坡桩间挡板上设置泄水孔， 间距1m×1m，呈品字形交错布置，孔长不少于1m，孔内设φ50mm的有孔PVC 管及过滤土工网。

（5）第三阶坡面设置支撑渗沟，渗沟宽度2m，渗沟内填充的片石，应从下到上粒径逐渐变小，沟底平顺且坡度不小于1%，渗沟汇集的地下水通过纵向排水管向急流槽排泄，汇入地表排水系统，坡面及回填透水材料顶采用客土喷播植草灌防护。

5 后期边坡稳定监测

沈海复线罗溪互通边坡水毁治理工程由于施工结束后需要尽快投入运营，所以不具备较长时间的观测期，为保证边坡运营安全性， 对该边坡进行两年运营期监控量测工作。 边坡处治效果监测是检验边坡处治设计和施工效果、处治后边坡稳定性的重要手段。

对本项目监测内容包括深层土体位移、水平位移、竖向沉降，监测点，包括9 个测设点，按以下条件布设：①沿边坡和滑坡预计的滑动方向或已滑动方向和垂直其滑动方向布设成观测线；②在监测的边坡段和滑坡区域，在其中部及其两侧边缘布设3 条观测线，监测点布设至滑动影响范围30m 外； ③监测点的间距以30m 为准, 如图6所示。 中期主滑动面4 个深层土体位移如图7 所示。

图6 监测点布置平面图

通过对罗溪互通水毁边坡的监测数据结合巡视结果，在连续强降雨过后，滑坡体变成未见明显发展，变形趋于收敛，边坡趋于稳定，累计变化量均未超过预警值。

图7 主滑面深层位移监测图

6 结语

一个滑坡往往是多种因素综合作用的结果， 只有通过对滑坡成因分析的系统分析，并结合滑坡稳定性评价，确定滑坡体稳定状况和发展趋势，分清主次、因地制宜、灵活运用各种防治技术， 才能制定出合理可行的处理方案； 本项目结合工程特点采取H 型刚性抗滑桩和截排水相结合的治理措施， 对该边坡持续两年的运营期监测表明坡体已趋于稳定，经受住多次强降雨的考验，滑坡治理达到了预期目的， 为今后同类型滑坡病害治理提供实例参考。