汕湛高速路堑边坡滑坡分析与治理方案比选

2021-10-16李本鹏刘英姿

山东交通科技 2021年4期

李本鹏，刘英姿，朱琦，李帅

（1.山东省交通规划设计院集团有限公司，山东济南 250031；2.济南历下控股集团有限公司，山东济南 250101）

引言

我国高速公路在施工建设过程中，会遇到各种地质灾害，尤其是温热多雨的南方地区，在水的长期作用下，各种地质灾害频发，由于施工过程中人为机械的扰动，可能使得本来达到稳定平衡的地质结构遭到破坏而形成地质灾害。滑坡就是极为典型的边坡地质灾害，是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体或者分散地顺坡向下滑动的自然现象[1]。

1 概况

1.1 工程概况

汕（头）湛（江）高速公路云浮至湛江段及支线工程是广东省高速公路网规划“十纵五横两环”中“第二横”的重要组成部分，对改善区域交通出行条件，加强相邻地市交通联系具有重要作用。

1.2 地质、水文概况

主线K103+602—K103+793 段边坡区域地形起伏较大，地形地貌属于构造剥蚀丘陵地貌单元，山坡陡缓起伏，坡顶以残积为主，坡形较陡，地形从山顶往下山腰处出现变化，逐渐变缓，形成坡积裙，坡体植被茂密[3]。

2 滑坡现状

K103+602—K103+793 段边坡坡顶截水沟外侧14 m处出现开裂，裂缝呈弧形，缝长60 m，缝宽3 cm；二级坡顶至截水沟出现裂缝长10 ～20 m，缝宽10 ～15 cm 不等的羽状裂缝，局部裂缝发生垂直位移，高差40 cm；一级平台处开裂，裂缝长59 m，缝宽5 cm；截水沟、边沟、护脚、锚索框架梁等多处出现裂缝；坡脚长期有水渗出。

3 滑坡治理措施比选

3.1 滑坡处治方案

3.1.1 方案一：原位加固处治方案

在一级平台处设置三排Ф89 mm 竖向钢花管注浆冠梁。在二级坡面原有三排锚杆框架梁上两排增加两排锚索十字梁与原框架梁植筋连成整体。

3.1.2 方案二：微型桩+刷坡卸载

将一级平台卸载至6 m 宽，在一级平台设置一组微群桩（三排Ф89 mm 钢花管，长度20 m，间距1×0.75 m），并在微型桩顶增加一道冠梁。将二级坡原有锚杆框架梁防护挖除，坡率调整为1 ∶1.25，坡面采用三排锚索框架梁防护（锚索长度28 m，锚固端长10 m）。

3.2 方案比选

3.2.1 滑坡计算断面

目前，滑坡后缘裂缝和前缘剪出口已完全形成，滑面尚未贯通，边坡整体处于不稳定状态。K103+676 计算断面的滑动面可以分为现有浅层滑动面I、浅层滑动面II、深层滑动动面，其中前缘剪出口位于一级边坡坡脚水沟沟底，由此可以组成3 个可能的分析计算滑动面。

3.2.2 计算内容和方法

K103+602—K103+793 段右侧滑坡稳定性计算是以反算参数为主，结合相关试验与经验综合确定滑带岩土力学指标[4]。因此，计算采用当前国内外广泛应用的边坡工程专业软件Geo-Slope 之Slope/W 软件包进行滑坡稳定性计算，分析选用较为严格的刚体极限平衡方法—Morgensten-Price 法[6]。

3.2.3 反算主滑带指标

K103+602—K103+793 右侧滑稳定程度分析计算成果见表1。

表1 右侧滑坡稳定程度分析计算成果

3.2.4 主滑面K103+602—K103+793 滑带土力学指标反算

反算主滑带指标是该滑坡治理工程实施前各可能滑面的变形活动特点及相应稳定程度的基础上，结合相关试验与经验参数，反算各滑动面的主滑带力学指标[2]。反算滑带指标计算成果见表2。

表2 滑带土稳定性分析物理力学计算参数

3.2.5 K103+602—K103+793 滑坡剩余下滑力计算

采用Geo-Studio 软件中SLOPE/W 模块进行计算，分析方法为Morgenstern-Price 法，岩土体采用Mohr-Coulomb 材料模型[5]，并采用理正岩土设计软件6.5进行复核计算，结果见表3。

表3 稳定性计算结果

按照推荐方案原位加固方案，安全系数Fs=1.2时剩余下滑力为485 kN；按照比选方案微型桩+刷方卸载，安全系数Fs=1.2 时剩余下滑力为440 kN。

采用原位加固处治方案、与微型桩+刷坡卸载方案做方案对比，两个比选方案设计边坡坡形、坡率结合现场情况均采用锚索及钢花管注浆加固。

3.2.6 经济性比选

根据标段的中标投标清单价格进行经济性比选，变更造价分析：方案一变更后总造价约445.53 万元；方案二变更后造价约467.70 万元。

4 方案对比

主滑区域两个方案均能有效地处治该滑坡。（1）方案一在施工时效性上优势大，避免重新征地等不可控因素干扰，在工期上有保证，满足通车路段的对时间紧迫性的要求，且工程造价上较为经济，施工工艺简单。（2）方案二造价较高，需大型设备进场施工，并且需重新征地，施工周期较长，对通车路段工期影响较大，而且土方施工对现已施工完路面结构层存在污染风险。