广东省龙川至怀集公路边坡滑坡机理及加固措施

2020-11-07陈记袁坤张玉芳

铁道建筑 2020年10期

陈记袁坤张玉芳

（1.广东省南粤交通投资建设有限公司，广州 510101；2.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081）

边坡滑坡影响因素多，每一个都有起到决定作用的内部基础条件和外部诱发因素，内部基础条件主要是地形、地层岩性和地质构造，外部诱发因素主要是切坡和降雨［1-3］。滑坡治理是保障高速公路建设及运营安全的重要措施，近年来涌现出一些新型治理方式，其中注浆钢花管技术能够提高边坡稳定性，并缩短施工周期［4-6］。

本文根据广东省龙川至怀集公路某边坡调查及勘察情况，结合现场深部位移监测对边坡稳定性进行分析，并提出治理方案。此外，对治理方案进行模拟以验证钢花管群桩+斜向预应力钢锚管框架梁加固措施的有效性，从而为滑坡整治提供新的选择。

1 工程概况

1.1 边坡设计

龙川至怀集公路K111+770—K111+950 段右侧边坡原设计为2 级边坡，分级坡高10 m，平台宽2 m。第一级边坡坡率1∶1，采用客土喷播植草。第二级边坡坡率1∶1.25，采用人字型骨架+三维网植草。施工过程中因边坡多次浅层溜滑，对K111+770—K111+870 和K111+870—K111+950 两段分别进行了设计变更。

K111+770—K111+870 段由 2 级边坡调整为 4 级边坡，坡率分别为1∶1.75，1∶1.25，1∶1.50 和1∶1.50，坡高分别为6，8，8 m，平台宽分别为6，4，2 m。第一级边坡坡面采用客土喷播植草，平台处设抗滑桩。第二至四级边坡坡面采用锚索框架+三维网植草。增设仰斜式排水孔。

K111+870—K111+950 段第一级边坡坡面增设锚索框架梁防护，其余维持原设计。

1.2 边坡滑动情况

2019 年5 月，受高强度连续降雨影响路堑边坡滑塌，且部分锚索框架梁有进一步下滑迹象。其中，K111+792—K111+823 段第一级抗滑桩前土体整体下错，坡脚排水边沟沟壁外倾。K111+871—K111+921段堑顶水沟外出现1 条圆弧形闭合裂缝，最大缝宽约50 cm，最大错台高度约1.94 m，距中央分隔带约65 m。圆弧形裂缝外出现3条裂缝，最长约50 m，距中央分隔带约86 m。

2019年9月，受前期降雨继续影响边坡（卸载后为6级边坡）堑顶再次滑塌，且病害呈不断发展趋势。其中，堑顶截水沟外侧出现环状裂缝，缝长约150 m，缝宽30 cm，最大错台高度0.5 m，裂缝最远段距离堑顶水平距离约65 m。第三级平台内侧地表出现局部隆起。

1.3 工程地质

滑坡区属于碎屑岩剥蚀低山地貌，冲沟发育，地势左低右高，地形起伏较大。斜坡自然坡度在20°～30°。

滑坡体垂向分布地层由新到老依次为含碎石粉质黏土、碎石、全风化泥质砂岩、强风化泥质砂岩、中风化泥质灰岩、全风化页岩和强风化页岩。

滑坡区地质构造较复杂，滑坡区下伏基岩为石炭系下统大塘阶测水组泥质砂岩、页岩、泥质灰岩，覆盖层较厚，基岩露头少量出露。滑坡区基岩岩层产状为295°∠38°。主要发育三组节理：J1，210°∠83°；J2，130°∠72°；J3，345°∠68°［4］。

滑坡区地表水不发育，未见明显地表水体，但降雨时滑坡所在斜坡低洼地段可汇聚少量地表水。地下水主要为松散覆盖层内孔隙水，赋存于含碎石粉质黏土及碎石层中，其水量受大气降水控制。

2 滑坡分析

根据调查，造成滑坡的直接原因是短时强降雨导致全风化层强度降低，诱发因素是前期对边坡特征认识不足，放坡开挖造成坡脚剪出口贯穿。

2.1 滑坡周界

滑坡微地貌单元属低山地貌，斜坡坡向约160°，坡脚因卸载开挖，第五、六级边坡坡向约40°。滑坡横向宽约55 m，纵向长约100 m，滑动方向约190°。滑坡后壁距离第六级边坡坡顶约65 m，高度约0.6 m，拉裂缝宽度约0.3 m，大部分裂缝均已采用黏土回填；滑坡右边界为一条全贯通的拉裂缝，宽度0.2～0.4 m，局部错台高度约0.4 m；左边界为裂缝，未完全贯通到已开挖坡面，裂缝至滑坡中部位置未出露。滑坡前缘剪出口位于第四级边坡坡面上，剪出口出露明显，剪出角度2°～25°，剪出面光滑，擦痕明显，局部呈波浪形。中部剪出口位置反翘，剪出口产状（325°～340°）∠（2°～8°）。在未降雨情况下剪出口处尚可见微小地下水渗出。滑坡中部发育多条横向裂缝，裂缝宽度0.1～0.3 m。

2.2 滑动面确定

图1 滑坡区域位移监测曲线

图2 滑面位置示意（单位：m）

在滑坡地段布置测斜孔进行监测，位移监测曲线见图1，滑面位置如图2 所示。第二级平台在深8.7 m和18.0 m 处垂直于边坡方向累计位移发生较大变化。根据第三级平台8#钻孔（BZK08）23.5 m处和第五级坡面9#钻孔（BZK09）24.5m 处芯样软化，得出滑动面Ⅰ为潜在滑动面。结合后缘张拉裂缝位置及剪出口位置，可基本推测出滑动面Ⅱ为主滑动面。根据以上分析得出潜在滑动面倾角为24°，主滑动面倾角为17°。

3 滑坡稳定性计算

3.1 参数确定

视暴雨工况为最不利工况，滑坡仍继续缓慢变形，取稳定系数为0.99，根据反算滑面指标方法［7］进行参数反算，结果见表1。

表1 反算指标参数

3.2 滑坡推力计算

沿着滑动方向利用不平衡推力法计算滑坡推力，根据现场情况取暴雨工况下安全系数为1.15，各滑面剩余下滑力计算结果见表2。滑动面Ⅱ剩余下滑力大，滑面较深，采用卸载清方辅以支护的处治方法。

表2 高边坡变形推力计算结果

3.3 防治措施

根据初步设计及方案比选结果计算稳定性安全系数并建立数值模型。

卸载后边坡为6 级边坡，第一、二级边坡坡率为1∶1.25，第三至六级边坡坡率为1∶1.5，分级高度为8 m；第一至五级平台宽依次为8，3，20，6，2 m。第一、二级边坡增设锚索格梁，第三至六级边坡增设锚杆格梁，第一级平台设置3排竖向注浆钢花管，第四级平台设置4排，坡顶设置4排，桩顶均设置横系梁+锚索。

3.4 稳定性安全系数计算

第一、二级边坡锚索设计张拉力为500 kN，由5φ15.24 mm 高强度低松弛普通钢绞线制作，强度为1 860 MPa。第一级边坡锚索长26～40 m，第二级长22～32 m，锚固段进入强风化岩不小于8 m，进入中风化岩不小于5 m。第一级平台设置3 根φ89 mm 斜向注浆钢花管，长16～18 m，与格梁连接成整体；第四、五级平台设置φ50 mm 斜向注浆钢花管，长18 m；在BZK10号孔附近设4排φ108 mm注浆钢花管，长30 m。

根据以上参数求得主滑动面稳定性安全系数为1.361，潜在滑动面稳定性系数为1.235。