回填反压法处治滑坡设计

卫亚辉

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

1 工程概况

某高速公路K12+100—K12+280段路基于2019年5月14日开始强夯施工，路基从2019年5月24日开始填筑，2019年6月26日路基填筑高度为7～8 m，发现已填筑的路基边坡以及路基填方坡脚位置有多条不规则裂缝，坡脚位置有3条沟天然形成土包（开挖出土质为粉土及粉质黏土），土包原地貌也存在不规则裂缝。开始由一条裂缝，裂缝宽度为2～3 cm，经过10 d左右时间观察，出现多条不规则裂缝，裂缝宽度为4～5 cm，后续裂缝宽度随时间持续增长，增长速度相对比较慢，此处的裂缝对填方路基主体存在滑坡及坍塌的安全隐患。

图1 边坡裂缝分布位置图

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

本段边坡属于剥蚀堆积黄土丘陵区，微地貌为黄土冲沟，呈鸡爪状，本项目产生裂缝的边坡以填方边坡形式通过。

2.2 地层岩性

地层岩性主要为耕植土、第四纪上更新统（Q3eol）粉土等，上第三纪上新统（N2pl）洪积粉质黏土、粉土、钙质结核，二叠纪石千峰组（P2sh）强-中风化泥质砂岩夹泥岩与泥岩互层，现分述如下：

a）Q3eol粉土 黄褐色，稍湿，稍密，稍有光泽，稍有韧性，刀切面粗糙，干强度差，局部夹粉质黏土，局部含有钙质结核。具Ⅱ级自重湿陷性，湿陷深度约6～12 m。

b）N2pl粉质黏土 黄褐色，硬塑，有光泽，韧性中，刀切面粗糙，干强度一般，局部夹粉土，局部含有钙质结核。

c）泥质砂岩夹泥岩与泥岩互层（P2sh） 灰白或红褐色，强风化，层状构造，泥质胶结，节理裂隙较发育，矿物成分主要为长石、石英。岩体较完整。

2.3 地质构造及地震

拟建公路项目处于鄂尔多斯断块（山西部分）中北部的兴县——石楼南北向褶带。项目区属长期稳定地块。

根据《山西省地震动峰值加速度区划图》、中国地震动参数区划图（GB 18306—2015），工点所在岚县境内基本烈度Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期0.45 s。

2.4 水文地质条件

本勘探区无常年流水，季节性地表径流沿沟谷汇入汾河，属黄河水系。

勘探区地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水。本次勘察期间未揭露稳定地下水位。

3 滑坡成因分析及边坡稳定性计算

3.1 边坡滑动成因分析

滑坡坡体为二元结构，上部为Q3eol粉土、下部为N2pl粉质黏土，层间结合面为红黏土，项目区在5至6月期间降雨较多，雨水下渗，聚积在红黏土层无法下渗，造成坡体抗剪强度降低，外加在修建公路时，该段路基为填方边坡，需要在坡体上部加载，在附加载荷作用下该段边坡产生滑动，综合上述因素，导致滑坡发生。

3.2 边坡稳定性计算

根据地层情况，推测潜在滑动面为粉土与粉质黏土交界面，通过地勘钻孔资料确定：未受扰动①层粉土天然工况下c=18 kPa，φ=22°，扰动后或降雨工况下适度折减；未受扰动②层粉质黏土天然工况下c=25 kPa，φ=18°，扰动后或降雨工况下适度折减；交界面天然工况下c=10 kPa，φ=18°，降雨工况下适度折减。典型断面图如图2。

图2 典型断面图

根据《公路路基设计规范》，同时结合本项目实际情况，采用传递系数法[1]反算Fs值来进行边坡稳定性计算分析，其计算一般表达式如式（1）、式（2）：

式中：Ti、Ti-1为第i块、第i-1块滑体的剩余下滑力，kN/m；ψ为传递系数；Fs为安全系数；Wi为第i块滑体自重力，kN/m；φi为第i块滑体沿滑动面土的内摩擦角，（°）；ci为第i块滑体沿滑动面土的黏聚力，kN/m；Li为第i块滑体沿滑动面的长度，m；αi、αi-1为第i块、第i-1块滑体与水平面的夹角，（°）。

力学参数取值参考有关试验值，并结合工程经验确定反压前后正常工况及折减后非正常工况c、φ值，取Ti＞0，进行Fs反算检验，表1为边坡稳定分析计算表。

表1 边坡稳定分析计算表

按照式（1）、式（2）经反算得，反压后正常工况Fs≥1.3，非正常工况Fs≥1.2，满足规范要求。

4 回填反压法处治滑坡设计

4.1 回填反压法介绍

回填反压法是一种通过坡面下压土来增加坡体稳定性、防止不稳定坡面发生重力侵蚀的沟坡防护工程。反压填土是在滑坡体前面的抗滑部分推土加载，以增加抗滑力。填土可筑成抗滑土堤，土要分层夯实，外露面坡面应进行坡面防护或绿化，堤内侧要修渗沟或碎石盲沟进行暗排水，土堤和旧土层间修隔渗层，填土时严禁堵住原来的地下出水口，要先做好地下水引排工程及坡面排水工程。

4.2 回填反压法设计方案

根据现场调查及地勘资料，填方边坡已经完成清表填筑，裂缝产生处主要集中在原填方边坡二级边坡及坡底原地面，为推移式滑坡[2]，且滑坡前缘为自然黄土冲沟，空间足够，因此决定在一级边坡平台处开始对产生裂缝部分进行反压回填设计，具体设计布置见图3回填反压设计平面布置图。对开裂部分路基开挖重新填筑，填筑要求按路基要求执行。填挖结合部设置台阶，台阶宽度大于等于2.0 m，并设置内倾4%的横坡。其后对回填反压部分采用静力压路机逐层回填反压，回填土方利用附近边坡开挖弃土，反压土方压实度不小于90%，回填反压区顶面保持3%横坡。

图3 回填反压设计平面布置图

4.2.1 排水设计

为保证加固效果，减少地下渗水对边坡稳定性的影响，从原沟头与边坡相接处顺自然沟底修建碎石盲沟引出回填反压区，盲沟采用1×1.5 m尺寸，同时为防止雨水下渗对原地面稳定性不利的情况，盲沟下部及两侧外包防渗土工布，防渗土工布采用两布一膜的结构；盲沟上部外包渗水土工布，渗水土工布的规格采用Ⅱ级。坡面排水采用M10浆砌片石排水沟，下设10 cm厚砂砾垫层，K12+280处坡面排水沿边坡与原地面交接处设60×60 cm排水沟引至自然沟底排出，K12+100处坡面排水沿边坡与原地面交接处设150×100 cm排水沟引至自然沟底排出，同时沿一级边坡与回填反压交接处设60×60 cm排水沟接坡面排水，以起到将路面及一级边坡汇水引出回填反压区的目的。

4.2.2 防护设计

回填反压处治后在沟口狭窄处对边坡按1∶2的坡率每10 m一级进行削坡卸载，同时在每级边坡处增设8 m宽平台，在坡脚增设M10浆砌片石护脚加固，护脚按仰斜式挡土墙形式布置，墙高4.5 m，埋深大于2 m。同时对回填反压区进行坡面绿化，保持跟主体工程绿化的一致性。

5 结语

回填反压作为一种处治滑坡的常用技术手段，在处治由降雨及施工附加载荷导致的滑坡且空间限制不大时，具有良好的处治效果，可为类似工程提供一定借鉴。