贝佳亚连接线项目泥灰岩边坡破坏形式和处理措施研究

韩磊

（中国铁建国际集团有限公司，北京 100039）

1 引言

贝佳亚连接线项目全称为阿尔及利亚贝佳亚港口至东西高速公路哈尼夫互通连接线，位于贝佳亚和布依哈2 省，是阿尔及利亚2005—2025 道路和高速公路指导规划的重要组成部分。

本项目沿线地层主要为第四系冲积黏土、粉土、卵砾石、白垩纪泥灰岩、侏罗系泥灰岩等【1】，岩石节理较为发育。本文通过研究发生破坏边坡的机理和处理措施，为同等地质条件的边坡防护方式提供借鉴。

2 泥灰岩的工程性质及破坏形式

本项目泥灰岩多为青灰和褐黄色，节理、裂隙发育，节理填充多为泥质填充或无填充，多为强风化和中等风化，处于软岩和较软岩之间【2】。根据法国填料分类标准，泥灰岩可定名为R31 或R34，R31 不可用来填料，R34 需慎重考虑，同时由于泥灰岩易风化、遇水膨胀、失水收缩，力学性质显著弱化，随着时间的推移，定名也会发生变化，一般不用作填料。

根据形式不同，边坡破坏可分为崩塌、坍塌、滑塌、倾倒、错落、落石【3】，贝佳亚泥灰岩边坡主要破坏形式体现为滑塌，指在自身和外界因素影响下，坡体内部存在滑动面，经分析，发现贝佳亚泥灰岩边坡最主要滑动面为黏结薄弱的外倾结构面，在水的作用下强度变弱发生滑动，下部滑动段失去对上部边坡岩层支撑作用，进而产生牵引式滑塌。

3 案例分析

3.1 PK98+812～PK99+266 右幅挖方边坡

边坡描述：2016 年5 月PK99+100 位置右侧一级边坡出现开裂，裂缝沿路线方向长30m，最大裂缝宽度40cm，裂缝深2.5m，坡面出现凸肚现象，坡脚未见明显隆起现象；PK99+130一级边坡中部位置出现不明显张拉裂缝，沿路线方向长5m，暂无明显滑移迹象，裂缝处出现冲刷和渗水现象。

PK98+812～PK99+266 右幅挖方边坡岩层主要以强风化和中风化泥灰岩为主，边坡节理发育，开挖边坡产状为110°∠33°，边坡岩层存在三个结构面，产状分别为，60°∠35°、112°∠85°、235°∠70°。第一组结构面与边坡交角 50°，但倾角较小；第二组结构面与边坡外倾，但倾角大很多；第三组结构面与边坡内倾。

原因分析：通过对开裂边坡现场地质调查，判定裂缝由第一组结构面控制，在边坡排水系统未完善的情况下，雨水汇集下渗坡体内，导致结构面发生顺层破坏，说明第一组结构面与边坡交角大于30°，但依然存在滑塌风险。如图1 所示。

图1 边坡滑塌前缘（曲线所示）

处理措施：对于泥灰岩边坡处理，一方面要做好排水，避免其他部位再次出现问题，另一方面要尽早采取措施，以免牵引作用引起更大范围滑塌。结合东西高速处理措施经验，长期研究发现，对于泥灰岩边坡滑塌治理由于岩石本身膨胀性以及对水敏感性，受饱水失水交替循环影响严重，放缓边坡往往起不到长期稳定作用，坡脚进行加固更能起到稳定作用，挡墙和反压是应用较多的处理方式。本工点对开裂边坡采取清除滑坡体后，在边坡上开挖台阶，采用200mm/400mm的片石码砌，起到重力挡墙和反压作用，当地称为重力罩面防护形式。

处理效果：基本组合下，内部稳定性为1.35，总体稳定性为2.36；偶然组合下，内部稳定性为1.40，总体稳定性为2.32，均满足边坡稳定性要求。自2017 年施工完成至今已经历4 个雨季，边坡未发生变形，说明处理效果良好。

3.2 PK99+560～DK0+132 右幅挖方边坡

边坡描述：2016 年2 月22 日，阿尔及利亚雨季过程中，PK99+560～DK0+132 右幅一级边坡出现表面滑塌，长度约为30m，同时，二三级表面同时出行滑塌，长度同样约为30m。

开挖揭示此段挖方边坡岩层从上到下依次为低塑性黏土，强风化和中风化泥灰岩，强风化和中风化泥灰岩段，坡面覆盖一层风化碎块石，下伏泥灰岩较完整，但节理裂隙较多。坡面无明显地下水出露。此段挖方边坡1-2 级边坡坡率为1∶1.5，余边坡为 1∶2。左侧开挖边坡倾向 70°∠34°，右侧边坡倾向250°∠34°，边坡岩层存在3 个结构面，产状分别为，45°∠48°、80°∠58°、315°∠60°。可以发现岩层对于左幅边坡为外倾，对于右幅边坡为内倾，在同等条件下，左幅发生滑塌，而右幅未发生变化，说明结构面的产状及岩性对泥灰岩边坡的稳定性起着决定性的作用。

原因分析：边坡开挖完成之后，未及时施工排水，在雨季过程中，雨水随岩石裂隙渗入岩层结构面，由于结构面填充为泥质，在水的作用下，结构面之间的黏结力遭到严重破坏，同时结构面外倾，虽然结构面倾角大于边坡倾角，但并未十分明显，多个结构面组合形成楔形体依然发生滑塌，楔形体的滑动导致岩层坡脚不稳，进而产生牵引作用，滑塌范围进一步扩大。如图2 所示，为泥炭岩边坡滑塌图，其中，圆形区域为楔形体位置，3 条曲线分别为楔形体滑动之后引起的上部边坡滑塌后缘线，与典型牵引性滑塌十分相符。

图2 PK99+560～DK0+132 泥灰岩边坡滑塌图

处理措施：同上述处理原则，同时鉴于此处滑坡较大，为适应通车和节省经济，此处边坡采用加筋土工布回填，同时起到反压和挡墙的作用，同时，坡面采用方形素混凝土框架梁用于排水，内部回填腐殖土。

处理效果：基本组合下，内部稳定性为1.24，总体稳定性为1.26；偶然组合下，内部稳定性为1.22，总体稳定性为1.30，均满足边坡稳定性要求。自2017 年施工完成至今已经历4 个雨季，边坡未发生变形，表明处理效果良好。

4 结语

由于泥灰岩特殊性质，构成边坡主要破坏形式为滑塌，滑动面多为黏结性差的结构面，在水的作用下，极易催化成滑动面，施工过程中需要注意临时排水设施的施工，同时，对于产状较差地段需要考虑坡面永久排水设计，包含骨架或喷锚等。

泥灰岩边坡极易发生由于局部滑塌产生牵引作用而导致大规模滑塌，因此，对于泥灰岩边坡在施工过程中以及施工完成后，需要定期巡查，尤其是发生降雨后，及时发现薄弱点并进行处理，将边坡处理控制在局部范围。

按照规范要求结构面倾向和边坡倾向夹角大于30°时，规定为外倾结构面，但考虑泥灰岩边坡是否属于外倾结构面时，要适当增加与边坡夹角范围；同时，结构面倾角大于边坡倾角时，可认为边坡稳定，但考虑泥灰岩边坡局部滑塌引起大范围的牵引滑塌，在认定外倾泥灰岩岩层的倾角远大于边坡倾角时，方可认为边坡稳定。若这2 种情况考虑不到位时，均有可能在泥灰岩地带挖方边坡产生滑塌。

根据阿尔及利亚泥灰岩边坡的设计施工经验，以及泥灰岩本身易风化、易软化且具有膨胀性等特性，放缓边坡不是泥灰岩边坡滑塌的最佳处理措施，而对于坡脚的加固以及坡面的排水往往会起到较好的效果。实例证明，挡墙和回填反压均可很好地处理泥灰岩边坡的滑塌。