高速公路路堤滑坡稳定性分析与治理方案设计

2021-06-30鲁祥

工程技术研究 2021年9期

关键词：抗滑桩路堤斜坡

鲁祥

中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安 710000

1 路基滑坡防护的类型及特点

1.1 表层防护

（1）植物防护指通过植树、植草、铺设草皮及植生袋等的方式实现对路堤表层的防护，在具体的防护过程中应根据区域内土壤的类型、自然条件等的客观因素选择适合的防护类型，其特点是可以在短时期内形成高速公路沿线绿色景观，减缓雨水对路堤造成的冲刷。

（2）圬工防护指利用片石块、混凝土护坡及网格护坡等的方式实现对路堤边坡的防护。圬工防护是路堤防护的一种辅助性措施，不会对边坡的整体性造成任何影响。

1.2 加固防护

路堤边坡加固防护主要有挡土墙、锚杆、土钉墙和挂网喷浆等，其特点是可以对边坡的稳定性和安全性造成影响。表层防护和加固防护都有其自身的优点和适用条件，因此应结合工程项目的实际情况灵活运用。

2 案例概况

在建云南省墨江至临沧公路TJ6标段主线起始桩号K70+950～K84+850，项目区位于镇沅县者东镇新文村那老组附近。其中，K83+850～K83+960高填方路基于2019年8月初开始施工，此时正值雨季，降雨强度较大，填筑至第二级中部时路堤边坡平台出现明显开裂、下错变形，冲沟两侧裂缝等的现象，该处自然斜坡及填方路堤已出现滑坡。业主、勘察设计、施工、三坡咨询、监理等单位对此高度重视，及时进行了现场踏勘，并制订了应急预案。

3 路堤滑坡形成的主要因素

3.1 内在因素

公路工程项目所在区域内的地形特征、地层结构及潜在的地质灾害是路基滑坡形成的内在因素[1]。

3.2 外在因素

公路工程项目在建设过程中由于路堑边坡开挖形成的临空面、坡脚失去支挡、路基填筑增加荷载，自然边坡填挖改变原始平衡地应力及地下水渗流通道是路堤滑坡形成的外在因素。

3.3 自然因素

（1）地形条件。该工程项目施工现场处于河岸单斜坡山间自然冲沟，其在区域内河流的侵蚀与切割的双重作用下，斜坡前缘出现临空面，为路堤滑坡形成创造了有利的地形条件。

（2）地层及岩土结构。该项目路基滑坡区域内黏性土分布广泛，其在地下水的长期浸泡下，呈现软塑状，承载力低下，稳定性能较差，这是滑坡发生的主要因素之一。

（3）大气降水。项目所在地位于低纬度，属于亚热带季风气候，受季风气候的影响，降水充沛。其中的一部分雨水通过地表径流向坡前河流排泄，另一部分渗入斜坡体，土层含水量增加，土体黏聚力及内摩擦角降低，从而使斜坡稳定性降低。

3.4 人为因素

人为因素主要体现在工程施工方面，K83+850～K83+960为高填方路基，填土高度较大，路基填料使得斜坡原始平衡地应力重新分布，沿斜坡方向应力增加，加之前缘存在临空面，导致该段斜坡稳定性逐渐降低[2]。

4 高速公路路堤滑坡稳定性分析

经过以上对路基滑坡形成因素的分析，并结合勘探线布设情况，选取K83+900主滑断面，再根据勘察报告推荐的滑坡体及滑带土物理力学参数（见表1），进一步反演分析，选取计算参数并据此进行滑坡稳定性分析计算。

表1 滑坡稳定性计算参数选用表

4.1 计算模型

按刚体极限平衡理论，根据滑体物质结构特征、出现的变形迹象及滑面形态，采用折线滑动法即传递系数法为计算模型进行滑坡稳定性计算。

4.2 计算工况

（1）天然工况（正常工况）：自重+地下水。

（2）暴雨或连续降雨工况（非正常工况Ⅰ）：自重+地下水+暴雨。

（3）地震工况（非正常工况Ⅱ）：自重+地下水+地震。

5 高速公路路堤滑坡治理方案设计

5.1 刷坡减载

为有效提高K83+850～K83+960段路基滑坡及高填路堤的稳定性，结合支挡工程设计，调整原设计填方边坡，挖出部分滑坡体，变更后填方边坡最高三级，第一级坡率为1∶1.5，分级高度为8m；第二级坡率为1∶1.75，分级高度为12m；第三级坡率为1∶2，分级高度为10m；每两级边坡之间设置2m宽的平台[3]。

5.2 翻挖回填

为有效改善潜在深层滑坡滑动面（软弱岩土界面）力学参数，提高潜在深层滑坡及高填路堤稳定性，即挖除潜在深层滑坡主滑段（抗滑桩后）滑体及滑带土（开挖至强风化基岩），并分层回填合格的路基填料，设计要求下部（第二级平台以下）填筑材料采用非炭质页岩合格路基填料，其上填筑材料应选用合格的路基填料。分层填筑并压实，压实度不小于92%。路基填筑前需开挖反向台阶，宽度不小于2m，内倾2%～4%。

5.3 抗滑桩

在K83+870～K83+930右侧73.25m（第三级边坡脚处）设置1排抗滑桩，抗滑桩分为A型（矩形截面，截面尺寸为2m×3m，桩中心间距为6m，桩长22m）和B型（矩形截面，截面尺寸为1.8m×2.4m，桩中心间距为6m，桩长20m）两种。其中，K83+880～K83+920右侧设置7根A型抗滑桩，A型抗滑桩两侧各设2根B型抗滑桩，共计11根抗滑桩。桩身均采用C30混凝土浇筑；桩孔采用人工开挖，采用锁口、护壁进行施工期临时支护。A型抗滑桩顶面以下1m、2m分别设置预应力锚索，采用6束φ15.2mm高强度的低松弛钢绞线（1860MPa），锚固段长度为10m，单孔锚索设计锚固力为750kN，张拉预应力为450kN。

5.4 排水工程

在K83+850～K83+960段分别设置2道尺寸为60cm×60cm的矩形排水沟，在翻挖回填区底部，设置2道纵向片（卵）石排水盲沟，通过横向片（卵）石盲沟连接。地下水从填挖交接处引出，经排水沟引出滑坡范围以外；左侧填平区外侧设1道尺寸为60cm×60cm的矩形截水沟，填平区靠路侧设1道尺寸为60cm×60cm的矩形坡脚排水沟，各级平台设尺寸为40cm×40cm的护坡道矩形排水沟，截、排水沟均采用C20混凝土现浇。另外，在高填路堤内部（第二级平台处）设置1层三维复合排水网，确保高填路堤及滑坡区排水通畅。