西南某高速公路牵引式滑坡破坏机制及治理措施

段建新 聂磊

在西南地区由于受地形、地貌控制，在一些特别困难路段高速公路多以高填、深挖路基形式通过，勘察深度不足、施工不当、不利气候等均可造成不同规模的公路边坡灾害，多以滑坡、垮塌等形式出现，尤其以滑坡灾害治理措施复杂，制约工程建设周期，造成了不良社会影响。对于已建成工程中灾害点进行深入分析，研究破坏机制及相应的治理措施，可以有效的总结反馈，进一步增强前期预判和决策的能力。

一、工程背景

某高速公路在K142+400-K142+850 段为路堑方式通过，地层主要为中风化粉砂质泥岩，表层有较薄覆盖层，左侧初始设计最高三级放坡，坡面以简单的骨架护坡。某年年底全面开挖，由于该段路基岩土体工程地质条件较差，项目区内降雨量较丰富，次年年初，雨后发现顶级边坡出现表层坍塌，坡口处截水沟被破坏；在雨季连续降雨后，坡体出现大面积坍塌，且出现山体滑移。

二、滑坡概况

场地位于构造剥蚀丘陵低山地貌区，线路沿山间沟谷展布，左侧挖方最大高度约30m，斜坡自然坡度约28 ～32°，坡面植被茂密，地形上北高南低。

滑坡区覆盖层为残坡积层粉质粘土局部含碎石，下伏泥质粉砂岩与粉砂质泥岩互层。岩层呈单斜产出，岩层产状344°∠6°，岩体较破碎，节理裂隙发育。

滑坡后缘边界位于较缓斜坡上，错台约1-4m 高，分别以基岩陡坎、冲沟为界，前后缘相对高差约40m。平面形态总体呈圈椅状。坡顶后缘岩土体变形张开2～4cm，西侧有剪切裂缝，坡脚岩体有明显的剪切破坏现象。滑坡体纵横向尺寸约75 m×465m，面积0.035km2，滑坡物质总方量约15×104m3，主滑方向垂直路线，为牵引式错落滑坡。

三、滑坡成因分析

综合分析，特殊的地质背景是影响滑坡稳定的主要因素；连续降雨、及工程开挖活动是促使滑坡产生变形破坏的次要因素。由于坡体组成物质主要为软岩，坡体开挖应力重新分布，产生卸荷裂隙，同时岩体发育外倾的节理裂隙，雨水沿卸荷裂隙进入坡体，降低了切层软弱结构面的力学参数，进而导致以剪切-拉裂变形为主的错落式破坏模式。

四、滑坡稳定性定量分析

本文中滑坡稳定性验算考虑了不同开挖阶段及不同滑动面坡体稳定性：（1）前期开挖断面浅层潜在滑动面；（2）设计标高浅层潜在滑动面；（3）设计标高深层潜在滑动面。分别计算滑坡体在上述滑动面的稳定性，选用了最不利情况下的典型断面和代表值作为治理防护设计依据。

本次计算主要根据土工试验指标，并结合反演成果及经验方法经综合分析确定边坡稳定性分析的物理力学计算参数如下。粉质粘土含碎石：C=18.6 kPa，Φ=13.6°；软弱结构面1：C=16.7 kPa，Φ=18.2°；软弱结构面2：C=17.3kPa，Φ=19.6°；砂质泥岩γ=25 KN/m3。

调查发现，K142+680 ～K142+800 段斜坡坡顶可见明显的滑动错台，坡顶上部机耕道也被拉裂破坏，为岩质滑动，坡体暴雨工况处于加速变形阶段。经计算，在暴雨工况下坡体稳定性系数为0.976 ～0.984，坡体处于不稳定状态，与现场调查较符合。如按照原设计坡率开挖下一级边坡，则坡体稳定性系数为0.930 ～0.960，需要逐级支护逐级开挖。K142+800 ～K142+850 段斜坡坡顶土层间可见明显的拉张裂缝，主要为岩质滑动，坡体暴雨工况处于加速变形阶段。经计算，在暴雨工况坡体稳定性系数为0.948 ～1.023，坡体处于不稳定状态。与现场调查较符合。如按照原设计坡率开挖下一级边坡，则坡体稳定性系数为1.042，坡体处于欠稳定状态，原防护形式不足以维持边坡稳定，若不采取支挡措施则可能加剧坡体变形破坏（图1，图2）。

根据上述分析及计算结果，参照路基设计规范，上述稳定性系数均小于规范规定值，滑坡亟需加固和防治。

五、滑坡治理设计

图1 K142+760计算剖面

图2 K142+820典型计算剖面

该段挖方路堑边坡较高，且受左侧乡间机耕道位置的限制，无法放缓开挖坡率，而按原设计坡率对典型断面进行滑坡稳定性分析计算，所得到的稳定系数均低于规范要求，剩余下滑力较大，难以通过单纯的锚固结构提供足够的承载力，故综合考虑采用桩-锚结构进行支挡加固。

K142+660～K142+725 段左侧地形从小里程向大里程逐渐变陡，路堑挖方边坡高度约20m，根据K142+720典型断面滑坡作为计算断面，滑坡体沿深层潜在滑动面稳定系数为1.044，在非正常工况I（暴雨工况）按边坡安全系数1.15 验算坡体桩后剩余下滑推力为603.557KN。本段防治方案为：台阶式分级开挖，第一级边坡分级高度12m，按坡率1：1 开挖，坡面采用锚杆框架支挡，坡顶设置4.5m 宽平台，设抗滑桩，第二级坡顶设置宽平台兼做改路通道，平台以上边坡按10m 分级放坡，最后一级一坡到顶，按坡率1：1.25 开挖，采用锚索框架防护。

根据滑坡稳定性计算，滑坡体沿岩土界面潜在滑动面稳定系数为1.036，在非正常工况I（暴雨工况）按边坡安全系数1.15 验算坡体桩后剩余下滑推力为1524.82KN。本段防治方案为：台阶式分级开挖，第一级边坡按坡率1：1 放坡，采用锚杆框架植草防护，坡顶设置4.5m 宽平台，设抗滑桩；第二级边按坡率1：1.25 放坡，采用锚索框架植草防护；中间设置8m 宽平台兼做改路通道，第三、四级边坡每级坡高10m，最后一级一坡到顶，坡率1：1.25，第三、四级采用锚索框架植草防护，最上一级采用锚杆框架植草防护。

K142+790～K142+820 段左侧地形从小里程向大里程逐渐变缓，路堑挖方边坡高度约20m，根据滑坡稳定性计算，滑坡体沿深层潜在滑动面稳定系数为1.030，在非正常工况I 验算坡体桩后剩余下滑推力为1470.429KN。本段防治方案为：台阶式分级开挖，第一级边坡按照1：1坡率放坡，采用锚杆框架植草防护，坡顶设置4.5m宽平台，设抗滑桩；第二级设计开挖坡率1：1.25，采用锚索框架植草防护；中间设置8m 宽平台兼做改路通道，最后一级一坡到顶开挖坡率1：1.25，采用锚索框架植草防护。

雨季过后，按照上述处治措施施工后，滑坡得到加固，坡面植被恢复，后缘机耕道再未发生过开裂、变形现象，及至通车后经历多个雨季仍稳固如初，所设置的支挡、锚固措施都有效地发挥了作用，护坡治理成功。

六、结语

（1）本牵引式滑坡是由开挖路堑边坡诱发的，在未得到有效处治措施前，坡体长时间暴露，其范围由坡脚逐渐向后缘延伸扩展，并在雨季中迅速恶化，使得最终的治理难度大大增加，因此滑坡治理有必要体现紧迫性，及早发现及早处理，遏制变形加剧范围扩大。

（2）本滑坡初始形成于中风化地层的错落式下滑，后期牵拉扩展，对于泥质粉砂岩、粉砂质泥岩此类软质岩，要有充分的科学认识，准确把握各种状态下的力学特性，总结开挖坡率、破坏模式，根据其形成机制、规模等针对性地施加治理措施。

（3）前期充分地质调绘和地质勘查是非常重要的，对拟建边坡工程周边的地形、地貌、水文、地层岩性、人为因素等要总体把握，对可能诱发的滑坡性质、规模、边界要指导性的预判。

（4）施工过程控制是一项非常重要的工作，不当的施工方法和施工顺序可能引发灾难性的后果，尤其是在雨水的作用下会加剧这种情形，滑坡初期变形发生时若能及时采取一些抢救措施也可以最大程度减小扩展范围和治理难度。