某高速公路滑坡应急抢险处治方案研究

2021-04-30

四川水泥 2021年5期

（四川高速公路建设开发集团有限公司，四川成都 610041）

1 工程概况

该工点K122+241～K122+390 段位于沐川县沐溪镇团结村境内，为构造剥蚀丘陵地貌，斜坡坡度为15～25°，坡面顺直，山脊和小冲沟交错分布，斜坡植被繁茂，多为竹林分布，施工图钻孔揭露表部残坡积粉质粘土厚1.0～2.5m。

本段原本的施工图设计路线为沿斜坡的中部通过，路基形式以路堑边坡为主，边坡最大高度达到41.6m，原本设计防护范围为K122+283～K122+373段，采用放缓边坡+挡土墙+框架锚杆+框架钢花管+抗滑桩+钢管桩+C20 砼实体护坡进行防护。

2 滑坡成因

2.1 边坡变形特征

K122+241～K122+390 段边坡距离该地县城较近，降雨量较大。根据现场调查，边坡已出现失稳滑动变形如图1所示，总方量约9 万m3。结合地质调绘与实际工程分析，滑坡变形可分为三个区域，滑坡前缘、滑坡中部、滑坡后缘，现分述如下[1]：

2.1.1 滑坡后缘变形特征

后缘坡表植被繁茂，表部为粉质粘土堆积，覆盖层较薄，后缘共发现两条裂缝，呈“圈椅状”弧形展布，裂缝1 的总体长度为44m，距离边坡开口线位置大概约为17m，平均宽度达到了0.6m，有0.5m 的可见深度，但是此条裂缝形成了约1.5m 高的错台[2]縫。裂 2 总体长度为26m，距离边坡开口线位置大概约为15m，平均宽度达到了0.2m，有0.3m 可见深度。在后缘大桩号端稳定边坡位置，调查发现粉砂质泥岩表部呈现网格状风化卸荷裂隙面，测得缓倾卸荷裂隙面产状55°∠8～10°，泥岩遇到水以后会软化，脱水以后会崩解呈现为鳞片的状态或者是碎屑的样子[3]。

2.1.2 滑坡中部变形特征

对于滑坡中部的表面部分，为粉质粘土，滑坡的下端分为未完全分解的砂泥岩，变形影响深度10～17m。框架梁整体完整性较好，锚杆、钢花管未见拔出现象，但梁体可见微裂纹出现，抗滑桩桩顶系梁出现向外微倾迹象。

工程的边坡开挖坡口截水沟已经断裂，对于地表水的拦截作用以及丧失[4]。框架梁整体完整性较好，错杆、钢花管未见拔出现象，但梁体可见微裂纹出现。抗滑桩桩顶系梁出现向外微倾迹象，护面墙中部受挤压产生横向剪切裂缝，宽约3～5m。

2.1.3 滑坡前缘变形特征

坡脚路堑挡墙墙身总体完整性较好，墙顶见微裂纹，墙顶主要沿伸缩缝出现约2～5cm 的错开现象。坡脚排水沟受挤压产生变形，横梁断裂。

2.2 滑坡成因

通过根据现场详细的地质调绘资料并结合在详细勘查阶段的勘察成果资料可以得出，导致本段边坡失稳变形原因主要受复杂地形地质条件、持续多期多次强降雨诱发和人类工程活动影响三方面因素制约，现说明如下：

2.2.1 复杂的地形地质因素

场区受五指山背斜影响，本段为单斜地貌，斜坡地形顺直，坡度15～25°，上部土体受持续降雨影响，有利于地表水沿前期开挖造成的裂隙下渗进入坡体内部并持续降低岩体顺层结构面及缓倾坡外结构而抗剪强度[5]。工程边坡开挖在顺层结构面和缓倾坡外裂隙组合控制下，易于发生潜在软弱结构面失稳变形。

2.2.2 丰富的降水因素：

项目区位于四川盆地西南，降水十分丰富，汛期降水十分频繁且降雨周期较长。长期地表水下渗入松散层内，易于在松收层内和卸荷裂隙内赋存。除此之外，该地区的森林植被覆盖比例比较高，常年植被繁茂，繁茂的植被有利于浅表地下水赋存，使得斜坡浅表土体常年呈湿状，工程边坡开挖浅表易于发生溜滑等潜在地质病害。

2.2.3 人类工程活动影响

由于泥岩本身的特殊性特征，工程边坡开挖后，粉砂质泥岩及细砂岩易于风化卸荷，加上现表水流向开挖坡面，挡墙面坡泄水孔未出水，引起墙后积水，形成赋水区城，挡墙基础软质岩泥化软化，有利于坡脚应力集中释放，引起坡脚压溃变形，此因素为外在次要因素。

总的来说，复杂的地形地质条件、丰富的降水条件和人类工程活动共同作用下，最终使坡体产生滑坡变形[6]。根据现状调查，目前滑坡体前缘未见鼓胀现象，后缘和中部构筑物出现剪切裂缝，挡墙墙身前倾、边沟横梁受挤压错断等变形迹象表明，目前边坡整体处于蠕动变形阶段，且变形有向深部发展趋势，可能形成潜在深部滑移面，若不及时处治，后续一旦变形量能累积到一定程度，深层滑面一旦贯通，将发生整体式失稳变形，对路基边坡及铁塔长期安全运营产生不利影响，因此，需立即启动处治设计。

3.滑坡滑面确定及参数选取

3.1 滑坡滑面确定

滑而确定主要从地表地质调绘变形特征、边坡开挖坡面形态和钻孔揭露岩土体特征综合判定。根据对滑坡体的变形特征分析和评价，滑坡体后缘拉裂面以后缘拉裂缝与陡倾坡外层面组成，滑移面由缓倾坡外优势裂隙面构成，滑坡前缘剪出口位于坡脚边沟附近[7]。如图2所示。

图2 典型滑坡剖面潜在滑面剖而图

3.2 参数选取

结合现场地质调绘和现场询问了解，滑坡体产生于降雨期间，滑坡失稳变形由近期持续降雨诱发，但坡体前缘未发生明显鼓胀现象，整体处于蠕滑阶段。具体参数选择见表1所示。

表1 典型断面计算参数表

选取典型断面进行计算，反演参数按暴雨情况下稳定性系数0.99 进行反算，结合地勘和工程经验综合取值，暴雨工况下C 取10Kpa，取26.965°，r 取22.50KN/m2，天然工况下C 取10Kpa，取30°，r 取22.0KN/m2。

3.3 计算分析

结合上述分析滑面和参数取值，选取典型断面K122+328 进行计算，计算采用传递系数法。各典型断面最大剩余下滑力见计算表2。

图3 K122+328 典型断面滑坡计算模型

表2 典型断面桩后最大剩余下滑力计算表

根据所得出的计算结果可以看到，典型断面在暴雨工况下所产生的滑坡体前缘最大剩余下滑力最大，到达了1172.101KN/m。

综合上述评价和计算分析成果，受坡体变形形态、岩土体结构特征和丰富降水影响，在滑坡体未进行加固处治情况下，滑坡前缘存在一定的最大剩余下滑力，在汛期持续降雨诱发下，滑坡体存在加速变形风险，且下部缓倾结构面贯通，边坡将发生整体滑移变形，对下方车辆安全通行和桥梁安全运营构成较大的安全隐患，为确保边坡稳定和铁塔安全运营，需要对滑坡体及时进行支挡防护处治[8]。

4 设计方案

结合上述定性分析和定量分析评价，以及现阶段本段通车周期需求情况，边坡处治分两步实施，第一步为临时的应急抢险处治方案，采用反向压力的坡脚处理，即在第一级平台的位置设置高10m，顶宽6m 的反压平台，平台兼作后续永久性处治作业平台，反压体坡比1：1.50，对坡面拉裂缝及时粘土封闭人工夯实，启动对边坡变形监测，反压桩号K122+250～K122+390 段，总方量约10570m2，土方数量以实际收方量为准。图4为坡脚反压临时，应急抢险保通处治滑坡方案断面图。

图4 坡脚反压临时，应急抢险保通处治滑坡方案断面图

第二步为永久处治方案，采用抗滑桩+桩顶连系梁+系梁错索+坡面垫墩错索+截排水系统综合处治滑坡。现分述如下：

4.1 抗滑桩+桩顶连系梁+系梁锚索方案

于K122+285～K122+370 段2 级边坡坡脚设置抗滑桩。本段共设置18根抗滑桩，均采用直径为2.5m 的圆形抗滑桩，桩中心距5m，桩中心位于2级边坡坡脚外1.75m 处，桩中心坐标详见平面布置图，如果两者出现冲突，以2 级边坡坡脚外1.75m 为准，桩顶标高为450.67m，桩底标高为430.67m，桩身采用机械钻进，并以C30 混凝土浇筑，桩项采用C30 砼连系梁连接，相邻两根桩中心桩顶以下1m 位置设置4 束预应力锚索锚固[8]，锚索长24m，连系梁锚索位置预埋φ146PVC 注浆管。

4.2 坡面垫墩锚索方案

于3 级平台K122+320～K122+355 段设置2～4 排垫墩锚索进行预加固，锚索位于框架梁中心位置，间距4mX3m，采用4 束预应力锚索，长26m，垫墩采用1.3X1.3X0.5mC30 砼垫墩，共32 根，具体布置见立面图5所示。

4.3 截排水系统方案

图5 抗滑桩+桩顶连系梁+系梁锚索+坡面垫墩锚索+截排水系统综合处治滑坡方案立面图

4.4 截排水系统方案

截排水系统包括堑顶截水沟修复，边坡平台截水沟及坡脚仰斜式泄水孔，边坡平台截水沟尺寸及数量详见本项目施工图设计文件《路基、路而排水工程设计图》（S3-S6）等相关文件，堑顶截水沟布置位置、尺寸详见平面布置图及尺寸大样图。仰斜式泄水孔设置于距离坡脚以上0.5m 高度位置，倾角10°，单根长20m，水平问距为10m，泄水孔采用高密度聚乙烯（HDPE）双壁打孔波纹管[10]，管径100，钻孔直径10m，周围采用双层渗水土工布包裹。排水管内1～2m 不打孔，波纹管截水段内打孔。后缘裂缝采用C20 小石子砼进行封闭。