滑坡路段锚索固坡方案设计研究

李春鲜

文章以梧柳高速公路某路段滑坡事件为例，分析了其滑坡成因，并综合对比了不同固坡方案的优劣，选定了最佳固坡方案。

滑坡;锚索框架;刷方;抗滑桩

U418.5+2-A-05-014-3

0 引言

我国山脉众多，高势能的土体或岩体沿着软弱带向下滑动的滑坡现象较多。而随着我国各地土地开发建设活动的加剧，滑坡更为频繁。穿越山区或丘陵地带的道路十分容易遭遇滑坡侵袭，因此，防治和整治滑坡是工程建设中的重要研究课题[1]。本文以梧柳高速公路某路段滑坡事件为例，分析滑坡成因及固坡方案。

1 梧柳高速K97+300～K97+500段滑坡案例分析

本案属于典型的施工中滑坡案例。梧柳高速公路K97+300～K97+500路段在前期施工中，边坡采用常规固坡方案，设计为三级边坡，最大坡高约25 m，坡率均为1∶1，边坡防护均采用拱形骨架植草防护形式。2016年11月，该路段第三级坡顶发生“圈椅状”贯通裂缝，当时裂缝长约70 m，滑体厚度约4 m，为强风化层沿节理面、层面形成的顺层组合破坏。当月，施工单位对该边坡进行了首次治理，于第一級边坡坡顶增设平台，平台宽6～8 m，再按1∶1.25坡率进行削坡，挖除不稳定坡体，并于第一、第三级边坡增设系统锚杆框架加固，第二级边坡采取预应力锚索框架加固，锚索长16 m，锚固段长8 m，采用4s15.2 mm无粘结钢绞线（见图1）。

首次治理后的2016年12月，该边坡坡顶再次开裂，且进一步发展延伸：坡口线外40～50 m范围新增多道裂缝，前缘剪出口在第二级坡坡脚形成;开口线外侧15～30 m范围坡顶出现张拉裂缝及错台，裂缝最宽处达到3～4 m，最大开裂深度达5 m，开裂处呈环形（圈椅状）分布，后缘最大错台高度近10 m。经最终测量，该滑坡沿路线横向最大宽度为120 m，纵向最大长度为80 m，滑体平均厚度为14 m，体积约为11×104 m3，属于中型中层岩质滑坡。虽然临时采用水泥砂浆填覆主裂缝，但裂缝仍存在继续变形的趋势。

2 滑坡体特征及形成原因

案例滑坡位于平南县思旺镇境内，该地区属冲蚀剥蚀丘陵地貌，边坡覆盖层主要为第四系更新统（Qpdl）含碎石粉质黏土，下伏基岩为泥盆系中统郁江阶（D2y）砂岩。依据上述特征，结合地质情况分析，该案例可定性为岩质边坡滑坡;从滑面关系看，为顺层滑坡;从滑模规模看，为中型滑坡。经分析以下因素是造成滑坡的主要原因：

（1）地质构造原因

从地质条件看，岩面顺层发育，坡体内部存在不稳定夹层，强风化砂岩分布厚度较大，滑坡体以强风化泥质砂岩及部分中风化砂岩碎块为主。强风化砂岩呈砂状结构，节理裂隙发育，岩质软-较软，岩体极破碎-较破碎，土石分级为Ⅳ级软石。中风化砂岩为细砂状结构，土石分级为Ⅴ级次坚石。该工点强风化砂岩与中风化砂岩互层，且下伏中风化岩层为顺层，强风化分布厚度最大超过14 m，即边坡上半部均可视为不稳定体。在开挖后，由于开挖坡角陡于岩层倾角，在岩体自重应力（主要是强风化层）的水平分力作用下，岩层间相互挤压，产生拉应力，其中较软弱的层面抗剪强度逐步减弱，形成滑动面。

（2）应力释放过程导致

本路段左右侧均为挖方，路堑开挖后应力重新分布过程较长，且开挖坡率偏陡，加上岩层内部节理面切割，都会导致变形的出现。根据同类型边坡判断，对于本工点这种岩土混合型的边坡，且内部存在不稳定夹层的，在开挖后的一段时间内，自重应力作用下，岩体内部的变形会有一个集聚过程。在此过程中，若没有不利因素，变形会逐渐趋于稳定，也就是边坡整体趋于稳定。但在不利因素叠加下，变形将持续增加，最后集中释放，导致边坡产生破坏。

（3）防护力度偏弱

该工点于2006年11月首次滑坡，当月便开展了治理。首次治理采用削坡和锚杆加固方案，于第一级边坡坡顶增设平台，以1∶1.25坡率进行削坡，挖除不稳定坡体，在第一、第三级边坡增设系统锚杆框架加固，在第二级边坡采取预应力锚索框架加固。根据相关理论，对于较小倾角顺层岩质边坡，除了必要的整体稳定分析外，还必须考虑局部稳定，即在最不利情况下，假定坡顶出现裂缝后形成的楔形体的局部稳定。然而第一次加固工程对山体内发育的破碎带的重视程度不足，对雨水侵入软弱土层后造成的影响缺乏科学计算，导致第一次滑坡治理方案失效。

该工点地层上覆较薄的第四系堆积层，下伏基岩为砂岩、炭质页岩，岩层呈单斜状产出，为顺倾边坡，且有泥质充填，在斜坡前缘开挖扰动山体极易产生坡体变形失稳现象。第一级坡采用锚杆框架加固，虽然增加了第一级坡土层的稳定性，但施工也出露炭质页岩，构成了上硬下软的坡体结构，易形成软弱基座，在前缘开挖临空后易产生坡体变形。在应力重分布的过程中，边坡及自然坡不断松弛并产生裂隙，受风化及降雨等外部条件的影响，再次引发滑坡。

3 处置方案对比分析

滑坡的处置一般有排水截水、削坡减重、支挡抗滑和土石改性等措施。支挡加固技术含量高，对现场环境破坏小，但机械施工会进一步扰动滑坡体且施工成本高。削坡减重会破坏绿色植被等环境，施工成本相对低，对于中小滑坡体特别有效。在本案中，滑坡为中型岩质边坡滑坡，坡体多为软弱砂石，坡体不稳定，方案设计中要考虑施工成本和可行性等因素。

3.1 方案一（适当刷方+锚索框架+锚索抗滑桩）

共设三级边坡，在第二级平台设置锚索抗滑桩。首先对滑坡基底实施清方减载，调整边坡坡型坡率，对该段第二级以上坡面均按1∶1.5进行清方减载。清方后分为三级，第一级平台宽度为2 m，第二级平台宽度为5 m，第一、二级坡高均为10 m，第三级坡高为14.3 m，两侧适当进行顺坡。然后在第一、三级坡上各设置三排预应力锚索框架，锚索长度为16～28 m，锚索竖向间距为3.33 m，沿坡面方向间距为3 m，锚索倾角为25°。锚索由8S 15.2 mm高强度低松弛的1 860级钢绞线组成，锚索锚固段长为10 m，钻孔直径为150 mm。锚索端部设置框架，共计32片（第一级Ⅰ型框架17片，第三级Ⅱ型框架15片），框架截面均为0.6 m×0.7 m，采用C30钢筋混凝土现浇。

在第二级平台上设置一排锚索抗滑桩，桩身截面为1.6 m×2.4 m，桩长20 m，桩间距为6 m，共计18根。桩身采用C30钢筋混凝土现浇。桩头设置两孔预应力锚索，锚索长24 m，倾角为25°，锚索由8S15.2 mm高强度低松弛的1 860级钢绞线组成，锚索锚固段长为10 m，钻孔直径为150 mm。

在第二级边坡上设置四排框架锚杆，锚杆长度为12 m，锚杆竖向间距为2.5 m，沿坡面方向间距为3 m，锚杆倾角为15°，锚杆由25 mm螺纹钢组成，钻孔直径为110 mm。在锚杆端部设置框架，框架截面尺寸为0.3 m×0.3 m，框架由C25钢筋混凝土现浇。

对坡口线以外裂缝采用黏性土进行夯填，表层抹5 cm厚水泥砂浆封面。在各级平台上设置排水沟，在坡口线外侧5 m处设置截水沟。在第一级坡上设置一排仰斜排水孔，孔深10 m，仰角为10°，沿路线方向间距3 m布置，孔径为110 mm，内置90 mm透水软管。施工时根据实际出水情况进行适当调整。

3.2 方案二（刷方减载+锚索框架）

共设四级边坡，多设锚索框架固坡。首先开展清方减载，调整边坡坡型坡率，對该段边坡进行清方减载。清方后分为四级，第一级边坡坡率为1∶1，第二～四级边坡坡率均为1∶1.5。第一级平台宽度为2 m，第二～三级平台宽度均为5 m，各级坡高均为10 m，两侧适当进行顺坡，然后实施锚索框架固坡。在第一～四级坡上各设置三排预应力锚索，锚索长度为16～30 m，锚索竖向间距为3.33 m，沿坡面方向间距为3 m，锚索倾角为25°，锚索由8S15.2 mm高强度低松弛的1 860级钢绞线组成，锚索锚固段长为10 m，钻孔直径为150 mm。锚索端部设置框架，共计61片（第一级Ⅰ型框架17片，第二级Ⅱ型框架19片，第三级Ⅱ型框架15片，第四级Ⅱ型框架10片），框架截面均为0.6 m×0.7 m，采用C30钢筋混凝土现浇。

锚索固定后，设置排水设施。在各级平台上设置排水沟，在坡口线外侧5 m处设置截水沟。在第一级坡上设置一排仰斜排水孔，孔深10 m，仰角为10°，沿路线方向间距3 m布置，孔径为110 mm，内置90 mm透水软管。施工时根据实际出水情况进行适当调整。

3.3 方案三（锚索抗滑桩板墙+锚索微型桩）

共设三级边坡，采用锚索抗滑桩和微型桩技术，利用抗滑桩桩板墙抵抗软弱土层下滑势能。首先适当清方，第一级边坡坡率为1∶1，第二级为1∶1.5，在第二级坡口处设置一排锚索抗滑桩，桩身截面为2 m×3 m，桩长为26 m，桩间距为6 m，共计18根。桩身采用C30钢筋混凝土现浇，桩头设置两排四孔预应力锚索，锚索长度为28～30 m、倾角为25°，锚索由10S15.2 mm高强度低松弛的1 860级钢绞线组成，锚索锚固段长为10 m，钻孔直径为150 mm。桩前挂板，板厚为30 cm，挂板高度为8 m，挡土板由C30钢筋混凝土现浇。

在抗滑桩后采用锚索微型桩技术增加第三级边坡稳定性。于桩后2 m处设置3排微型桩，桩长20 m，间距1 m，梅花形布置。微型桩钻孔直径为150 mm，内插146 mm钢管，钢管内插332 mm钢筋，自孔底至孔口压注M30水泥砂浆。桩顶设置联系梁，截面尺寸为3 m×0.6 m，联系梁采用C30钢筋混凝土现浇。梁中部设置一排预应力锚索，锚索间距为3 m，锚索长度为32 m、倾角为25°，锚索由10S15.2 mm高强度低松弛的1860级钢绞线组成，锚索锚固段长为10 m，钻孔直径为150 mm。

对坡口线以外裂缝采用黏性土进行夯填，表层抹5 cm厚水泥砂浆封面。在各级平台上设置排水沟，在坡口线外侧5 m处设置截水沟。在第一级坡上设置一排仰斜排水孔，孔深10 m，仰角为10°，沿路线方向间距3 m布置，孔径为110 mm，内置90 mm透水软管。施工时根据实际出水情况进行适当调整。

3.4 方案对比

上述三个方案均可以根治该滑坡。方案一的优点是对中后部坡体进行适当清方减载，刷方达60 420 m3，大幅清理了软弱土层。另外设置预应力锚索框架，有利于第二级平台抗滑桩的安全开挖施工，缺点是须逐级开挖，逐级防护，工期较长。方案二的优点是逐级清方减载，逐级加固，共刷方64 872.00 m3，可有效清除滑坡体。同时主要采用锚索框架稳固坡体，放弃抗滑桩，施工对坡层扰动少，造价较低，但工期长，存在防护不及时坡体会再次发生滑动的可能。方案三的优点是不对坡体进行大范围刷方及扰动，有利于环境保护，缺点是造价较高。

考虑到由于滑坡一直处于蠕动状态，抗滑桩开挖施工危险系数高，综合成本等因素，推荐采用方案二，即刷方+锚索框架的方案（见图2）。

框架锚索可有效控制坡体变形，增强坡体稳定性。锚索可深入地下稳固岩层，从而将软弱土层固定在硬质岩层上。通过计算，精确选择合适的锚固点可

增强坡体稳固性。有横梁支撑的框架本身也可起到稳固坡体的作用，结合消坡等技术联合使用，效果显著。削坡减重虽然工程周期长，但能有效消减软弱土层，降低滑坡体厚度，方便锚固施工。本例方案二中锚索端部框架共计61片，框架截面均为0.6 m×0.7 m，采用HRB335级钢，直径为22 mm，框架由C30钢筋混凝土现浇。锚索长度为16～30 m，倾角在25°左右。而本例中，中风化砂岩（D2y2）层分布厚度为8.7～21.7 m，再下层为炭质页岩，锚索可深入岩层，锚索由8S 15.2 mm高强度低松弛的1 860级钢绞线组成，可稳固坡体。

4 结语

在高速公路边坡施工中，由于预应力的释放，边坡滑坡现象较为常见。本文中，方案二增加了挖方，只采用锚索框架施工，减少了抗滑桩施工风险，并降低了施工成本和难度，同时可保证根治滑坡，故可作为最终方案。在滑坡治理中，应从施工成本、环境扰动程度等多方面考虑，清方减载和锚固施工成本低，技术成熟，与抗滑桩相比对台阶震动影响小，对于正在蠕动的滑坡十分有效[2]。

[1]黄恒兴.黄土滑坡的治理设计方案优化研究[D].西安：长安大学，2018.

[2]陈阿凯.厦沙高速某滑坡治理方案的比选与优化[J].福建交通科技，2018（1）：5-8.