武倘寻高速公路K50滑坡稳定性分析及处治措施

殷 平，唐廷柱

(1.云南省交通规划设计研究院有限公司 昆明市 650041； 2.云南交投集团投资有限公司 昆明市 650228)

云南省地处我国西南山区，地形陡峭，地质条件复杂。山区建设的高速公路经常会出现大量高边坡，若边坡地质情况较差，降雨集中，则往往会产生滑坡等地质灾害。以云南省昆明市武倘寻高速公路K49+733.72～K50+220左侧边坡为例，通过地质勘探及有限元离散，对该滑坡的成因及稳定性进行了研究，提出了治理措施并对处治效果进行了分析。

1 工程概况

云南武倘寻高速公路K49+733.72～K50+220段左幅原设计边坡为四级高边坡，最大坡高为41.7m，每级坡高均为10m，第一至三级边坡坡比均为1∶1，采用锚杆框格梁防护；第四级坡比为1∶1.25，采用现浇混凝土拱形格防冲刷。该段边坡于2018年初进行施工开挖，开挖至第二级边坡时，坡面出现近乎平行于主线的裂缝且伴有渗水，随即K49+900～K50+020段左侧边坡发生坍塌。由于此时坡面防护尚未施工，为节约造价，对塌方体进行刷方减载。刷方后第一级边坡坡比为1∶1.25，第二～五级边坡坡比均为1∶1.5，坡面采用锚索框格梁防护。2018年底开挖至第二级边坡坡面时，再次出现渗水裂缝带，已施工完成的第四级边坡平台出现宽约2cm裂缝，坡顶外侧约20m处出现张拉裂缝。通过地表位移监测显示，边坡向路基中线方向最大滑移了57mm，高程下降了8mm，且边坡还在缓慢滑动中，见图1。为保证高速公路的正常施工及附近居民的生命及财产安全，必须进行滑坡治理。

2 滑坡工程地质

滑坡区地貌属构造剥蚀中山地貌。高程介于2080～2130m之间，相对高差约50m，地形起伏较大,山坡坡角在25°～43°之间。根据地质调查及钻探揭露结果，滑坡范围内主要分布地层为玄武岩及其风化土。

滑坡工程地质平面见图2，典型地质断面见图3，滑坡区各地层主要物理力学指标见表1。

表1 滑坡区各土层的主要物理、力学指标

3 滑坡体特征、成因及稳定性分析

3.1 滑坡体特征

滑坡周界较清晰，平面上略呈圈椅状，其前缘为武倘寻高速公路路基中心线右侧，滑坡体纵向长度约100m，横向宽度约300m，平均厚度约15m，最厚处20m。滑坡体积约45×104m3，其中强变形区体积约24×104m3，属于大型滑坡。坡体后缘及强变形区侧翼可见多条裂缝，前缘路基中心线附近出现一条长约25m的横向剪切裂缝，裂隙面产状75°∠22°，且从裂缝可见，上部坡体沿较光滑结构面剪出，剪出口位于较平坦地基土上。坡体中部裂缝发育密集延伸较长，下坐高度较大，裂缝较宽；后缘裂缝较少但延伸较长，几乎未下坐，仅出现土体张拉裂缝，随着时间的推移，坡体中部裂缝不断发育下坐加宽，形成新的“临空面”，牵引后部坡体而形成滑坡，因此本滑坡为牵引式滑坡。

滑坡体为可塑-硬塑状玄武岩残积土及全风化层，玄武岩全风化层因结构较松散、孔隙比较大，较易发生软化，土体强度降低。全风化玄武岩几乎风化成土状，随滑体滑动的扰动风化玄武岩崩解为散体状，工程力学性质较差。滑床为全风化-强风化状玄武岩。

3.2 滑坡成因

经现场调查及地质资料分析，玄武岩全风化层间存在光滑结构面是本次滑坡的主要原因。该结构面几乎无充填，且光滑，延伸较宽广。边坡开挖后，坡脚形成临空面，同时光滑结构面被揭露至地表，前缘自重降低，造成应力集中，上部土体在自重作用下沿结构面剪出。同时长期的降雨雨水下渗，地下水和地表水共同作用，软化了玄武岩全风化层，更加剧了边坡的失稳。综上所述，在地质环境、工程活动及水文条件的综合作用下，造成了该滑坡的形成和发展。

3.3 滑坡稳定分析

选取K50+100地质剖面为计算断面，采用有限元分析软件plaxis 2d进行数值模拟。根据滑坡体现状及地勘报告，滑体天然容重取20.6kN/m3，饱和容重取21.3kN/m3；滑动面参数经反算得c=10.3kPa，φ=13.2°。采用15节点平面应变单元进行有限元离散，岩土层及滑动面服从摩尔—库伦屈服准则。抗滑桩及框格梁采用板单元模拟，以点对点锚杆单元模拟锚杆及锚索的自由段，土工格栅单元模拟锚固段，模型网格划分见图4。考虑已经施工完成第四级的锚索框格梁及第五级锚杆框格梁的作用，结合滑坡体现状进行分析计算得安全系数为1.01，滑坡体处于不稳定状态，如遇暴雨将会加剧下滑，存在较大安全隐患，因此需采取措施治理。

4 滑坡加固处治措施

4.1 滑坡处治思路

本滑坡为路基开挖及降雨诱发的工程滑坡，滑坡土体工程力学性质差，滑动带埋深15～20m，属深层滑坡。处治思路首先是减少对现状滑坡体的扰动，特别是在滑坡下缘开挖。其次根据风化玄武岩地区边坡工程“强支护、少刷坡”的重要原则，针对滑动面分段采用抗滑桩进行支挡，同时设置综合排水措施，减小地表水、地下水对滑坡体的影响。

4.2 处治加固措施

(1)抗滑桩支挡

在强变形区(K50+083～K50+228)，尚未施工框格梁的坡面区域，适当刷坡减载，其中第一级坡比1∶1.25，第二～四级坡比均为1∶2。第二级边坡预留8m宽平台，其上设置一排B型锚索抗滑桩，桩截面尺寸为2m×3m，中心间距5～6m，桩长25m，共计16根。距桩顶1.5m位置处布设1孔由6束ΦS15.2mm高强低松弛钢绞线组成的预应力锚索，锚索长度35m，锚固段长度10m，倾角25°，设计张拉力500kN。其他区域在第二级平台设置一排A型锚索抗滑桩，截面尺寸为2m×2.5m，中心间距5～7m，桩长16～20m，共计33根，距桩顶1.5m处布设1孔预应力锚索。

(2)坡面加固

尚未施工坡面防护的第一、二级边坡，均采用锚索框格梁预加固，锚索采用4束ΦS15.2mm高强低松弛1860级钢绞线，长度25～30m，锚固段10m，倾角20°，设计张拉力460kN。对已经施工完成的第四级边坡锚索框格梁，在框格中间增设十字点锚加固，锚索长度30m，锚固段不小于10m，锚索由6束ΦS15.2mm高强低松弛钢绞线组成，倾角20°，设计张拉力460kN。

(3)综合排水措施

每级边坡平台设置40cm×40cm排水沟，坡顶设置40cm×40cm梯形截水沟，同时对坡顶裂缝用水泥砂浆进行封闭，防止上方山体汇水渗入滑坡体。坡面针对滑动面渗水层设置仰斜式疏干孔，仰角6°，长度15～20m。

(4)坡面绿化

坡面及第二级8m宽平台采用植草绿化。

滑坡处治平面及典型断面见图5、图6。根据滑坡处治后K50+100断面计算得水平位移云图见图7。最大位移约为12mm，可见处治措施能有效加固边坡，提高稳定性。

5 结论

(1)本滑坡为受坡脚开挖沿光滑结构面滑动的牵引式大型滑坡。

(2)通过地质勘察及土工试验并结合有限元分析，对滑坡稳定性进行分析，得出该滑坡处于不稳定状态，必须进行处治。

(3)处治措施以强支挡为主，尽量少刷坡，同时加强坡面防护，辅以植草绿化，减小坡面冲刷，目前边坡已经过一个雨季，未产生变形，说明处治取得了较好的效果。