长临高速古县连接线贤腰滑坡综合整治设计★

卢晓明 贾 超

(1.山西路恒交通勘察设计咨询有限公司，山西 太原 030006；2.中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710054)

1 概述

长临高速古县连接线K3+000～K3+300段路堑边坡，上部由黄土状土、黄土组成，下部由砂质泥岩、泥质砂岩以及薄层泥页岩构成。该段边坡最大挖深56 m，右侧距离贤腰村最小距离不足100 m，由于边坡未及时防护在爆破施工振动以及雨水下渗作用下，造成薄层泥页岩软化，抗剪强度降低，诱发了该段边坡的滑动。滑坡边界发育明显，后缘位于距离路基设计中线220 m处的山坡上，前缘位于距路基边坡右侧6 m～8 m的路基上，侧壁沿两侧沟谷发育，局部跨越山脊向下延伸。

滑坡体前缘宽度约270 m，纵向长度约220 m，滑体体积约108×104m3，属巨型顺层滑坡。危害程度为特严重，防治安全等级为Ⅰ级，滑坡体形态如图1所示。

滑体内存在岩性软弱的薄层泥页岩，属泥质砂岩与砂质泥岩之间的夹层，是构成滑带的主要物质，遇水极易软化、泥化，岩层走向与路线方向基本一致约为265°，倾角约为15°～35°，呈顺层状在坡面出露，与坡面呈不利组合。黄土孔隙及强风化泥质砂岩节理裂隙是雨水下渗的主要通道。爆破施工造成岩土应力松弛，与坡面垂直的一组节理裂隙进一步加宽，雨水下渗量更加充足，致使不透水的薄层泥页岩进一步软化，抗剪强度指标下降，使下滑力超越向上的抗滑力，从而引发岩土体滑动，这是造成滑坡的主要原因。

区内地形地貌条件、地层岩性条件、层面与坡面的不利组合、灰绿色软弱夹层的存在、地下水的下渗和在夹层处的集中赋存，以及对岩土体的增重和软化作用，是滑坡产生的主导因素。

气候气象条件、降雨和水文条件、排水不畅等是滑坡产生、发展的重要条件。修筑公路，开挖边坡等人类工程活动是滑坡产生的诱发因素。

2 总体思路[1]

滑坡的本质是抗力对推力的失衡，是岩土体高势能的释放过程。滑坡整治的实质就是重新建立力的平衡系统，使抗滑力大于下滑力，抗滑力矩大于下滑力矩。滑坡整治的关键是空间与时间。一是尽量绕避，在空间上远离滑体；二是对滑体及时进行瘦身卸载，减小下滑力；三是在有限的空间内在不同区段和深度有针对性地选择防护支挡措施，以增加抗滑力。时间概念上则表现为滑坡治理的时效性，处治时间的紧迫性和处治效果的长期性。

针对该滑坡，由于其目前处于极不稳定状态(水平位移速率2.5 cm/d～3.0 cm/d)，有加速滑移的风险，直接威胁贤腰村居民生命财产安全，所以采取有效的应急处治措施是首要任务，尽力促使滑动速率减小，延后灾害降临的时间或终结滑动的可能，为长期治理在时间轴上创造条件。同时滑坡区域的围挡、警示警戒、巡查、监测工作需同步开展，及时分析巡查监测数据，掌控滑坡动态。

当应急处治措施起效后，在监测的条件下进行工程地质调绘和地质灾害勘察，搜清滑坡形态、滑面、滑带物质的性质，进行稳定性分析评价。最终根据调查、分析、判定结果，结合专家评审意见，进行永久性滑坡整治设计、更多地是进行滑坡的综合整治设计以及综合整治施工等工作。最后通过长期观测和检验检测，验证综合整治的总体效果，指导后续管理工作，保证公路通畅，滑坡体长期稳定。

对应着改线和维持原公路线位和纵坡标高，形成不改线只调纵坡+滑坡治理和改线调整纵坡+滑坡治理的两种思路，进行方案比选，择优确定并进行具体的方案设计和实施。

3 综合整治设计[2,3]

3.1 应急处治措施

依据及时的现场调查与观测数据进行分析，滑体处于快速滑移前的蠕滑状态，变形速率逐渐增大(2.5 cm/d～3 cm/d)。对此，在警戒和观测的情况下采取了最直接有效的应急卸载反压措施，通过后缘快速卸载对滑体快速瘦身，以减小下滑力(3 d卸荷7万m3)；卸载土方在前缘路基处进行反压，以增加滑体的抗滑力。对滑坡体裂缝采用2∶8灰土回填，施工临时拦水土垅和截排水沟，防止地表径流进入滑体，避免滑带处抗剪强度进一步降低。应急处治完成后，通过监测数据分析，地表移动速率明显下降(0.3 cm/d～0.5 cm/d)，滑体状态得以改变。

应急措施为后期的永久性整治提供了充足的时间，也为后期治理提供了一个相对安全的环境，在空间上遏制了滑体下滑，终结了滑体由蠕变阶段向快速滑移阶段发展的可能性。

3.2 综合整治设计

3.2.1方案一(调整主线纵坡+滑坡治理)

1)路线调整。只对滑坡段公路路线纵坡进行调整，抬高路基。调整后最大纵坡为4.3%，最小竖曲线半径为4 500 m，最短坡长为200 m，标高最大抬高6.1 m。符合相关规范要求，同时路基抬高部分作为反压岩土体，在滑坡前缘起到了较好的支挡作用。

2)后缘卸载。对滑坡体后缘采取卸载以降低滑体下滑力，即在原二级平台基础上增加12 m宽平台，由下向上，坡率1∶1.5，每8 m一级，平台宽度依次为45 m，30 m，30 m；最后一级平台之上以1∶2.5放坡，穿越滑面后，以1∶1放坡，一坡到顶。在滑坡腰部及后缘共卸载25万m3。

3)支挡设计。通过运用试验法、反算法、经验法对滑面岩土体C,φ值进行比选确定。正常工况和地震工况下C=7 kPa,φ=13°；饱水工况下C=4 kPa,φ=11.5°。土体γ值取17.0 kN/m3，饱水时取22 kN/m3，岩石的γ值取22.0 kN/m3，饱水时取25.5 kN/m3。采用不平衡推力传递法计算，各勘探断面的剩余下滑力计算结果见表1。

表1 剩余下滑力计算结果(一) kN/m

在一级边坡坡脚处设置抗滑桩，断面2～断面3布设6根1.5 m×2.5 m方桩，断面3～断面5布设10根2.5 m×3.0 m方桩，断面5～断面6布设5根1.5 m×2.5 m方桩，桩长20.0 m，桩端嵌入滑面下稳定岩体10 m，桩心距为6.0 m。抗滑桩主筋采用φ32钢筋通长配置，箍筋及加强箍采用φ16钢筋，桩间采用钢筋混凝土板墙连接(主筋采用φ25钢筋，钩筋采用φ16钢筋)。

断面1～断面2、断面6～断面7在二级边坡坡顶布设两排微型桩，桩径200 mm，桩长21.6 m，桩间距1.5 m。孔内插入φ146钢管，钢管壁厚6 mm，管内插入3根φ25的钢筋组成的钢筋笼，灌浆，顶面采用厚20 cm的C25水泥混凝土现浇顶梁连接。方案一的滑坡整治断面如图2所示。

4)坡面加固。二级坡设置框架锚杆防护，框架尺寸为3.0 m×3.0 m，采用C30混凝土。锚杆采用长度18 m，锚固段长13 m，自由段长5.0 m。锚杆采用3根φ32钢筋组成，将岩土体锚拉于滑动面之下的稳定地层中。框架内采用浆砌片石防护，厚度50 cm。

5)防排水设计。为保证剩余滑体不受水影响并保持长期稳定，采用截水沟+急流槽+排水沟等排水设施，与滑坡体外天然沟渠、既有涵洞等构成完整的排水系统。防排水沟槽统一采用C20混凝土浇筑，置于0.5 m厚2∶8灰土垫层之上，保证槽基稳定、排水通畅。对滑坡体表面的裂缝用2∶8灰土人工回填夯实，进行封闭。

6)生态防护。针对卸载后形成的宽平台以及二级以上的人工边坡，采用喷播和人工栽培的方式进行绿化防护，尽快恢复滑坡区域的生态植被。

7)变形监测。按照一级监测等级进行监测，沿滑坡主滑方向布设7条监测断面。后缘稳定区地段、坡顶、坡脚、支挡物等均设置了监测点。监测周期为施工期24 h一次，防治效果监测阶段为每月一次，运营期长期监测为每季度一次。及时分析数据，及时共享，及时采取措施，保证滑坡区域的安全稳定。

3.2.2方案二(调整主线平纵+滑坡治理)

1)路线调整和反压。对滑坡区段公路路线进行改线，调整路线线位，抬高路基标高。路线最大偏离边坡坡脚17 m，最大抬高6.3 m。路线和边坡之间的区域为反压土堆积空间，二路基在移线后的抬高既降低了边坡高度，又进一步提供了反压力。

2)支挡设计。岩土参数选取与方案一一致，各断面剩余下滑力计算结果见表2。

表2 剩余下滑力计算结果(二) kN/m

在反压土外侧设置抗滑桩，断面2～断面3中部至断面4～断面5中部布设15根1.5 m×2.5 m方桩，桩长20 m，桩心距6.0 m，桩端嵌入滑面下稳定岩体10 m，桩间设置钢筋混凝土板墙，桩板配筋同方案一。桩后土方回填压实，压实度不小于95%。

其余区段在二级边坡坡顶布设微型桩，微型桩设计参数同方案一。方案二的滑坡整治断面如图3所示。

3)其他措施。主线平纵调整+滑坡整治方案中的后缘卸载、坡面加固、防排水、生态防护以及变形监测等措施与方案一基本一致。

3.2.3方案比选

方案一只调整路线纵坡，在主滑断面右侧50 m处，抬高达到最高值。在其他区段抬高有限，特别是在主滑断面处，抬高只有2 m～3 m，反压作用有限。同时在一级边坡坡脚处设置抗滑桩，桩体所受的推力很大，桩的直径和配筋量较大，风险系数较高，治理方式和思路较为传统。

方案二是采用调整路线平面位置和纵坡的方式，通过路线的偏离(最大17 m)，提供了永久反压空间，为反压这一有效处治方法提供了条件。通过抬高路线纵坡，又进一步进行了反压，同时降低了边坡高度。从表1与表2的对比分析可见，随着路线偏移量增加，剩余下滑力明显减小，需要的抗滑桩截面尺寸变小，抗滑桩施工费用降低。路线最大程度地偏移，遵循了“避让”原则，降低了公路运营期间的风险系数。因此方案二(调整主线平纵+滑坡治理)是更为合理的综合整治方案。

4 整治效果验证

目前，按照方案二已完成滑坡整治施工。根据现场监测结果，所有观测点每天水平位移均维持在0.00 mm左右，整治后的边坡处于稳定状态。证明移线+卸载+反压+抗滑桩+微型桩+防排水+监测的滑坡综合整治设计方案是合理可行、安全可靠的，为高速公路连接线的安全运行提供了科学有利的保障。

5 结论

1)滑坡已成为影响公路工程施工和运营安全的重要地质灾害。在保证公路安全的前提下，总体规划，迅速推进，先开展应急处治，并建立必须的监测系统，为永久性综合治理提供时间和空间条件是非常必要的。2)公路滑坡整治设计需总体把控总体设计，除采用传统的后缘卸载、前缘反压、支挡、防排水、坡面防护、裂缝封闭等措施外，合理的移线调坡对滑坡综合整治会起到显著的效果。3)滑坡整治应具有预见性。在条件许可的情况下应急处治中未应对反压土方进行回填压实，以便为永久性综合整治打好基础。4)滑坡监测是指导滑坡应急处治、综合整治、安全施工和运营的重要手段。监测周期、监测频率、预警值以及数据的准确性直接影响对滑坡稳定性的判断。