成雅高速公路K1887+350段滑坡灾害分析与治理

张磊 孔涛 吴君艳

摘 要：2019年雨季持续强降雨工况下，成雅高速K1887+385～K1887+540段冰水堆积层土质边坡发生滑坡，前缘鼓胀变形、后缘形成多道张拉裂缝，通过现场调查及地质分析，对滑坡早期破坏特征分辨、滑坡监测、应急抢险设计以及冰水堆积层土质滑坡处治设计有一定参考意义。

关键词：冰水堆积层;滑坡;监测;应急抢险;抗滑桩;道路养护

中图分类号：U418.55 文献标识码：A

0 引言

成都至雅安高速公路运营桩号K1887+385～K1887+540段原设计为土质挖方路堑，最大边坡高度约18 m，坡脚设置挡土墙支挡加固，墙高6 m，墙顶按1：1.5放坡，分级高度6 m，边坡平台宽2 m，坡口以上自然斜坡高度约32 m。2019年9月持续强降雨工况下，9月23日该段边坡发生蠕动变形，前缘鼓胀变形造成坡脚挡土墙发生位移、内测边沟挤压鼓胀破坏、行车道路面产生纵横向裂缝、中央分隔带处波形梁被推移，坡体中后部产生多道不连续裂缝、错台。边坡蠕动变形速率较快，9月26日滑坡后缘已产生大量张拉裂缝、侧壁形成剪切裂缝，并基本贯通，斜坡有整体滑移趋势，严重影响高速公路的运营安全（详见图1）。

1 地质条件

1.1 地形地貌

地貌类型以浅丘、平坝为主，相对高差不大。区内整体地势南高北低，最低海拔位于公路右侧平坝，约480 m，最高海拔位于公路左侧斜坡坡顶，约548 m，成雅高速公路路面海拔约501 m。

1.2 地层岩性

主要出露地层为新生界第四系全新统人工填土层（Q4ml）、滑坡堆积层（Q4del）和中更新统冰水冰磧沉积层（Q2fgl），下伏基岩为白垩系中统灌口组（K2g）。第四系中更新统冰水冰碛沉积层主要有卵石、漂石、粉质砂土、中砂、含卵石粉质粘土、含卵石粉质砂土，厚度约6.0 m～43.7 m分布不均匀。

1.3 地质构造及地震

场区区域上地质构造形迹由成都凹陷、大兴隆起（隐伏背斜）和熊坡背斜组成。区位于成都凹陷西南段之南部，受地质构造影响较小。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），本区内动峰值加速度0.10g，动反应谱周期为0.45 s，地震基本烈度Ⅶ度。

1.4 水文地质

场区地下水划分为松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水。场区内斜坡地势较陡，有利于地表水及地下水排泄。松散层孔隙水，主要赋存于第四系粉质粘土、粉质砂土和卵砾石层内，为松散层上层滞水。基岩裂隙水主要赋存于构造裂隙、风化裂隙中。

2 滑坡成因分析及稳定性计算

2.1 成因分析

地下水是诱发该滑坡的主要原因，连续降雨条件下地表水汇集下渗，导致土体容重增加、抗剪强度降低。受区域地质条件的影响，土体的破坏将进一步加剧，主要有以下两个因素：

（1）上覆土层第二系冰水堆积层细粒土粉质黏土、粉质砂土具有弱膨胀性，根据土工试验数据，土体最大自由膨胀率达到26%。

（2）土层结构分布不均匀，粉质黏土渗透系数小为隔水层，粉质砂土渗透系数大为透水层。钻探揭示含卵石粉质砂土分布深度一般位于路面结构层以下1.5 m～3.8 m，上部为含卵石粉质黏土，是种十分不利的结构。连续降雨的条件下，地表水缓慢汇集下渗，汇集至含卵石粉质砂土层中，局部排水不畅的条件下，自由潜水转变为承压水，将造成两土层接触面抗剪强度的急剧下降。

2.2 发展变化过程

对边坡进行受力分析，挡土墙墙趾下部为应力集中处，随着土体抗剪强度的降低，墙趾下部首先发生塑性变形进入极限平衡状态，内侧边沟侧壁将受到水平向挡墙方向的合力影响发生侧向位移。根据现场调查K1887+450～K1887

+500段内侧边沟鼓胀变形严重，护栏外侧最大开裂宽度约10 cm（图2），根据破裂处土体的新鲜程度判断，裂缝的形成已持续一段时间，边沟破损、侧壁裂缝加剧了地表水的下渗。墙趾下部土体塑性破坏，应力调整、土体松弛，地表水渗入软化，该区域首先失稳产生蠕动，挡墙一侧土体发生主动土压破裂、中央分隔带一侧发生被动土压力破裂，滑面逐步贯通。滑坡抗滑段位于左幅路基路床区域，受路面结构层竖向荷载的作用反翘剪出口表现不明显，反翘推力和竖向荷载的共同作用形成中央分隔带一侧的水平推力，造成左幅中央分隔带左侧波形梁护栏被推移（详见图3）。如未采取有效的加固处理，滑坡将进一步发展，路面结构层受力挤压瓦解，产生网状裂缝，抗滑段滑动面逐步前移全部形成和贯通后，滑坡即进入整体滑动阶段。

2.3 滑坡稳定性计算

滑面确定：实测后缘裂缝发育范围设为滑坡剪入口;中央分隔带处目前已参与受力，该处设定为剪出口，采用简化毕绍普法，搜索最危险滑面。最危险滑面，从粉质黏土与粉质砂土接触面附近滑动，滑面深度与深部位移监测突变位置基本一致。

根据室内试验成果取滑体土层饱和状态容重20.5 kN/m3。

按搜索滑面，采用传递系数法，按暴雨工况稳定系数0.99反算滑面力学参数，取值C=5 kPa、φ=19.104°，与土工试验统计值接近。

采用暴雨工况安全系数1.15进行控制设计，对主滑剖面进行下滑力计算，最后一块滑体剩余下滑力为661.30 kN/m，水平向分力为648.17 kN/m。

3 抢险应急设计

滑坡发生的时间紧邻70周年国庆，成雅高速将迎来车流量高峰，为保障国庆期间高速公路的不断道通行，同时控制滑坡发展变化、提高稳定性，取暴雨工况安全系数1.05进行应急抢险控制设计，具体措施如下：

（1）采用粘土回填夯实坡体裂缝、完善截排水设施以避免地表水汇集下渗，同时封闭左幅应急车道及一根行车道设置反压，以提高滑坡的稳定性。

（2）挡墙内侧设置3排φ168 mm钢管桩支挡加固，排间距1.2 m，纵向间距1.5 m，梅花形布设，防护长度130 m。

（3）同期开展滑坡监测工作，采用仪器自动监测和人工巡视检查相结合的方法。监测仪器有雨量计、GNSS、测缝计、RTK和测斜仪等。

应急抢险施工期间经历多次降雨工况，滑坡未产生明显的滑动变形，国庆期间成雅高速的双幅通行，取得了较好的工程效果。

4 永久加固处治设计

（1）修复、完善截排水设施，减小地表水、地下水的影响。在滑坡上部机耕道设置排水沟，汇集、疏导地下水;坡面上设置两排仰斜式排水孔。

（2）采用天然工况安全系数1.20，地震工况安全系数1.10和暴雨工况安全系数1.15对各剖面进行剩余下滑力计算分析。经综合分析比选，采用暴雨工况安全系数1.15进行控制设计，于临时加固钢管桩内侧（靠山侧）采用圆形抗滑桩支挡加固，直径2.5 m（详见图4）。拟设支挡位置水平向剩余下滑力较大，为节约工程投资，考虑桩前土体及施工完成钢管桩提供的水平向桩前抗力，根据多剖面下滑力计算情况调整桩间距分别为4 m、5 m、6 m。

5 结论与建议

（1）冰水冰碛沉积层细粒土粉质黏土、粉质砂，具有较大的自由膨胀率，受地下水的影响较大，需特别加强路基、边坡的排水设计。

（2）道路养护过程中应加强边沟、中央分隔带的巡查。路堑内侧边沟、中央分隔带附近分别是路基应急集中、结构强度最弱的区域，往往最容易产生破坏。加强养护巡查及时发现问题、有效分析、及时处理可减小地质灾害的影响。

（3）建议应急抢险工程措施应保证降雨工况滑坡的稳定系数不小于1.05，方能有效控制滑坡变形发展，保证临时工程的安全。

参考文献：

[1]四川省公路规划勘察设计研究院有限公司.成雅高速公路K1887+350滑坡工程地质勘察报告[R].2019.

[2]赵明阶，何光春，王多垠.边坡工程处治技术[M].人民交通出版社，2003.

[3]郑颖人，陈祖煜，王恭先.边坡与滑坡工程治理[M].人民交通出版社，2010.