黄土区公路滑坡治理技术研究

2021-04-06张喆丽

黑龙江交通科技 2021年3期

张喆丽

(山西路桥第三工程有限公司，山西忻州 034000)

1 项目背景

1.1 滑坡形成过程

此公路工程设计的路基方式是分离式，左线、右线的内侧边线距离是17～21 m，左线、右线横断面均为半填半挖路段，其中右线路基施工方式是挖方，最大高度达到了12 m，而左线路基施工方式是填方，最大高度接近14 m。养护单位在2018年9月11日巡查中发现ZK200+590段的路基外侧土体滑塌，行车道形成了发射裂缝，且附近山体存在滑动迹象。

1.2 地形地貌

此公路工程滑塌段处在黄土区。滑塌区的前缘是黄土冲沟，路基形态呈现为“W”形。整体地势是南低北高，地面的坡度是5°～20°。路基的右侧主体是挖方，其最大高度是12 m；路基的左侧主体是填方，其最大高度接近14 m。此外，海拔高程处在1 025～1 049 m。

1.3 地层岩性

1.4 水文地质

通过对钻孔静止水位进行量测，其中ZK80在3.6 m段塌孔，余下各孔都存在地下水位，同时水位埋深处在0.89～7.6 m之间。为了能够减小对正常车辆行驶的不利影响，钻探时间比较短，在各个钻孔完成之后立即进行了回填，由此钻孔量测水位是初见水位。

2 滑坡形成机理

2.1 地形与岩性

滑塌段处在黄土地区，表层是由新黄土、老黄土、粉质黏土组成，下卧层是由砂岩与砂质泥岩组成。地表水就会顺着黄土垂直节理渗入，然后慢慢地积聚在基岩顶面或者是粉质黏土顶面。同时黄土的主要成分是粉土，当坡体隔水层界面被水浸湿之后，其抗剪强度就会减弱，内摩擦角减小到5°～7°，从而顺着接触面出现滑移现象。

2.2 气候影响

滑坡基本集中发生在雨季，而2018年此地区降雨天数比较多，连续降雨长大8 d，且降雨量相对较大，很多地表水渗入到山体，导致山体粉土层的含水量直线递增，从而土体变软，加大了山体滑塌风险。

2.3 滑塌稳定性分析

此公路的路面、桥台、路基的结合位置与桥台锥坡等区域发生了裂缝或者是下沉问题，甚至部分发生了滑塌。通过观察分析锥坡裂缝、探井滑面发现，滑塌提的状态已经失稳。

3 滑坡计算与分析

3.1 选择计算断面

通过对工程现场滑坡实际状况进行分析研究，最后决定选择滑坡段计算断面是：1～1′、3～3′、6～6′。

3.2 选取参数

(1)选取C值、φ值，基本通过三种方式对比选取，也就是试验值、经验值与反算值。滑动路段的稳定系数结合试验值、经验值计算得出的结果，相较于实际存在一些偏差，而根据反算值进行计算得出的稳定系数F=0.97，固定C值反算φ值。最后得出的C值、φ值详见表1。

表1 参数C值与φ值

(2)选取岩体重度，通过取样试验确定重度标准值滑体土=18.5 KN/m。

3.2 计算方法与结果

以《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)规定要求为准，选择“折线方法”准确计算出剩余下滑力。主要通过岩土工程系列软件计算，剩余下滑力详见表2。针对剩余下滑力最大的工况需要采用支挡设计，以提高路基的稳定性。

表2 剩余下滑力计算结果

4 滑坡处治技术

4.1 处治原则

严格贯彻与落实“一次根治、综合治理、保证安全”的基本原则。

4.2 处治技术方案

(1)抗滑桩支挡

选择在路基左侧的第一级平台建立抗滑桩，其截面是圆形，直径是2.0 m，同时抗滑桩的中心距是4.9 m，桩身的长度是18.5 m，一共建立19根抗滑桩，以充分嵌入稳定岩层。为了能够保证桥台稳定性与安全性，桥头位置需要建立两排抗滑桩，其截面为圆形，采用等边三角形的布局方式，边长、直径分别是3.0 m与1.5 m，同时每一排抗滑桩的桩中心距是3.0 m，桩身的长度是25.0 m，一共建立7根抗滑桩。

(2)旋喷桩设计

处置范围是：ZK200+536～ZK200+636段的左幅路基长度为80 m，宽度是10.75 m，深度是21.0 m。

(3)填土反压

针对二级坡面位置的10 m之内，选择台阶式回填反压处治方式，压实度≥90%，反压土方量达到15 839.7 m3。填土反压施工之前，需要对其基底展开片石挤淤(深度是60 cm)，而在反压施工结束之后，反压体坡面应表现为拱形骨架。

(4)防护排水设计

①左幅与右幅路基间应布设防渗土工布，同时覆盖黏性土(厚度是20 cm)，其塑性指数不低于12。然后覆盖种植土绿化(厚度≤50 cm)，且保证种植土的横坡是双向3%。

②右幅路基处应建立水井与截水墙，把地下水引流到河；如果水井的积水量比较多，应利用水泵将水抽入公路排水系统；左侧路基要建立盲沟，把水引入到排水沟排出。

③此公路滑坡治理工程是抢险工程，在施工过程中又遇到了降雨，所以需要安装防洪波纹管，以有效排出雨季路面与边坡的雨水，等到排水设施建设完成之后，再拆除防洪波纹管。

④从本质上分析，抗滑桩的施工需要在边坡开挖出便道，等到抗滑桩施工结束之后，重新恢复边坡原貌，并实施拱形骨架防护与绿化边坡。

(5)路面处治方案

①路基的不均匀沉陷与旋喷桩作业对路面带来了不利影响，所以要科学有效处治ZK200+520～ZK200+630段左幅路面，具体方案是在路面加铺AC-13细粒式SBS改性沥青混凝土(厚度是4 cm)+AC-16中粒式SBS改性沥青混凝土(厚度是6 cm)+沥青碎石(厚度是12 cm)+水泥稳定级配碎石(厚度是38 cm)+水泥稳定砂砾调平层(厚度是30 cm)。

②右幅K200+599～K200+659段的路面发生了沉陷问题，等到左幅路恢复通行之后再进行处治，具体处治技术方案是首先对上中面层进行精铣刨，然后铺筑AC-13细粒式SBS改性沥青(厚度是4 cm)与AC-16中粒式SBS改性沥青混凝土(厚度是6 cm)。

5 变形与稳定监测设计

选取的观测断面分别是1-1′、3-3′，同时利用边坡平台建立位移观测桩，主要方式是深埋混凝土桩，或是选择稳固石块进行观测标记。在测量时选择的仪器设备是光电测距仪与高精度水平仪。此黄土区公路滑坡监测时间段是施工阶段与施工结束后的1年，并保证监测频度与施工、降雨量相协调。通常施工阶段的监测频度是15 d/1次，雨季是7 d/1次，大雨暴雨后增加1次；施工结束后前半年每个月进行1次观测，之后每3个月进行1次观测。通过整理分析观测数据结果可知，滑坡土体路基的稳定性实现了有效控制，无明显位移现象，也无移动痕迹。