高边坡滑坡机理及处治技术

郑雪辉

（广东省南粤交通河惠莞高速公路管理中心，广东 河源517000）

1 工程概况

高边坡是岩土工程中的普遍情况，且很多因素都会影响高边坡的稳定性，譬如地质条件、雨水作用、施工行为等，继而引发滑坡事件。华南地区K8+160～K8+515 段高速公路的边坡坡率为1∶1.5，为三级挖方边坡。分为一级、二级、三级的边坡，相关的加固防护措施也各不相同，每级坡高10 m、平台宽2 m。

在对边坡的加固施工中，应适当保留坡脚挡墙，再根据实际情况采取预应力锚索支护措施全面防护。其中，二级、三级2 种形式的边坡所采取的防护措施分别为人字形骨架防护、植草防护。本工程自建设开始直至后续的运营阶段，全过程中边坡出现了3 次大型滑塌事故，且伴有较明显的变形以及路基隆起现象，十分不利于周边路况的稳定性。

2 滑坡病害机理分析

2.1 滑坡体病害变形及监测

2.1.1 滑坡体的形变

滑坡属于复合型滑坡，裂缝包括后缘裂缝和侧缘裂缝，均已形成贯通弧形裂缝，剪出口主要位于二级坡脚处和一级坡脚挡墙底。后缘裂缝的走向与线路基本平行，处于自然地形缓、陡交界处，最远距离滑坡坡脚123 m。侧缘裂缝包括近南北向的K8+160～K8+280 段，二级张拉弧形裂缝完整性明显不足，整体有滑塌的可能。临近东北向的K8+280～K8+460 段，尽管该部分的坡面无张拉弧形裂缝，但发现在一级坡面所设置的预应力锚索失效，无法发挥出作用。剪出口存在多处分布，K8+320 处的中央隔离带处呈隆起状态，约37.40 mm，K8+160～K8+280 段在挡墙顶剪出，其他部位的一级边坡平台截水沟等关键结构处有发育剪切鼓胀裂缝，甚至有部分在挡墙处出现开裂现象。

2.1.2 滑坡体监测

根据监测坡面结果表明：由于一级边坡的坡体变形不仅会受到锚固体制约，而且设有预应力锚索工程，同时与坡体未设置加固措施有关。所以，K8+280～K8+460 段与K8+160～K8+280 段2 处的监测点位移均具有倾向坡外的基本特点，但各自的偏向存在差异，前者偏大桩号方向，后者偏小桩号方向。

从实际调查结果来看，需重点考虑一级、二级平台及堑顶，分别为之设置深度为32 m、36 m 和36 m 的位移监测孔。

经推断认为，滑坡体可能会沿着变形趋势突变点发育整体滑面。但可以肯定的是，滑坡体总体具有一定的稳定性。

2.2 滑坡面及滑动机理分析

2.2.1 滑坡面

该滑坡体属于多层滑面的复合型滑坡，滑面2 和3 的前缘段及剪出口根据实地调查和深孔位移曲线的结果表明基本一致（见图1）。

图1 边坡的滑面位置示意图

1）滑面1 是根据建设期间边坡滑动变形滑面所形成的，且在一级边坡加固措施的限制下已形成圆弧状滑面，厚度13 m。剪出口于一级平台处出现反翘剪出的情况。该部分后缘与堑顶相距约23 m，沿残积粉质黏土与全风化界面发生较为明显的滑动现象[1]。

2）滑面2 已形成圆弧状滑面，厚度24 m。距堑顶53 m 的后缘在滑坡后侧浅层滑塌体前缘，且剪出口在路基中线呈反翘剪出。此外，在滑坡逐渐加剧变形的情况下会出现蠕变情况，蠕变是滑坡体中部后侧的状态。

3）滑面3 已形成圆弧状滑面，滑面深度向深处发育主要受到一级边坡原加固措施制约，并且发现剪出口在路基中线处有反翘剪出现象。该部分后缘与堑顶相距约78 m、厚度为35 m。蠕变是滑坡体中部后侧的状态，会随着滑坡变形程度的持续加深，同时将逐步显现出明显的滑面。

2.2.2 滑坡机理分析

在分析滑坡机理的过程中发现：（1）滑坡下部地形趋于平缓，因此该部分的地表径流流速相对较小；（2）地层结构以松散状为主时，岩土体强度会降低，且在透水性强等特殊的地带中均是如此，同时，还会形成滑坡体下部富水带；（3）滑坡体内静水压力和抵抗力因为持续的强降雨和地表水下渗分别提升和降低。

由此可见，在整个滑坡发展过程中，边坡变形和边坡整体失稳为关键问题。各自的特点分别有以下2 个阶段：

1）边坡变形阶段：在边坡加固前，施工现场的边坡地貌特征、降雨条件均会对其稳定性带来较显著的影响。而经过边坡开挖作业后该影响部位主要呈现出2 种形式，即牵引式变形和边坡不稳定；同时，次级深层滑动面正处于形成过程中，边坡上部形成张拉应力，并产生贯通的滑动面。

2）边坡整体失稳阶段：形成深层滑面及边坡整体滑移失稳形成滑坡都在这一阶段。边坡变形在受到加固处治措施制约后，会向深部和后缘发展，并受到边坡地貌形态、物质构成和降雨条件的影响，从而形成新的滑面是因为超出加固措施作用之外或薄弱环节。根据相关监测结果表明可知，圆弧状是边坡破坏了潜在滑面所呈现的特点，会导致滑坡体深部形成深层贯通的滑面，并伴有形成滑面的趋势带且会随变形继续增加。

3 滑坡治理

3.1 滑面参数选取

在选取滑面参数时，必须充分考虑抗剪强度试验指标（见表1）、力学指标反算（见表2）和已有工程经验取值确定抗剪强度指标。值得注意的是，各个滑面的参数因为全风化岩层的力学强度优于残积层而存在差异[2]。滑面2、滑面3 处的岩层特性具有相似性，均为高强的全风化页岩，受富水构造带的影响，滑面强度有大幅度降低。滑面1 穿越了残积层和全风化层，滑面的强度并没有因为富水构造带而降低。

表1 研究区全风化岩力学强度指标

表2 K8+320 主断面的滑面力学强度指标反算

一般来说，滑面参数的选取主要与岩层的差异以及富水构造带有关。滑面1、滑面2 均为整体滑动阶段，各自在饱和状态下的K（安全系数）值分别为0.93、0.95，天然状态下的K 值则分别为1、1.02；滑面3 状态发生变化，即处于挤压变形阶段。此时，饱和状态、天然状态2 种条件下所对应的K 值分别为1.04 和1.1。

经滑坡体反压后展开监测，可以方便孔深位移值的确定，从中不难发现：在滑面深度逐步加大的条件下，其变形程度有降低的变化趋势；同时，其安全系数虽然有所增加，但幅度较小。因此，为保证滑面内摩擦角取值的可靠性，应兼顾工程经验取值、滑坡体重度及滑面黏聚力[3]。

3.2 滑坡治理措施

滑坡变形范围、深度和变形模式随暴露时间、降雨情况、施工支护过程呈动态发展。针对此，采用以深部变形为主并兼顾浅层和深层潜在滑动的治理方案，能够有效解决当前滑坡存在的双重问题（如浅部岩土体变形滑移和深部整体滑移等）；同时，由于局部滑塌往往会与岩土体滑移现象有关，因此使用这一方案，可以避免位于滑坡表层的岩土体因缺乏稳定性而诱发该现象。

在实际施工过程中，变形范围和变形规模会因山体滑坡清理方案而导致进一步扩展，这是由于滑坡体会存在向后缘发展的特点，所以，常规的措施包括挡墙和锚固所取得的效果不太理想。

综上，加固措施可以设置抗滑桩作为主体支挡结构。根据勘察实际场地表明，支挡措施对滑坡体的浅层变形具有制约效果。结合滑坡体中下部的深层排水，在强化坡面锚固措施的基础上用坡面绿化防护滑坡坡面，可以较好地处理土体溜滑以及滑塌等异常状况。

4 结语

以某高速公路高边坡滑坡处治为背景，探讨高边坡滑坡的发生机制和处治措施。通过对合理化防治措施的实际应用，本工程的高边坡在经过一系列治理之后并没有产生滑坡现象，施工中也未曾因滑坡出现事故，非常好地保证了相关公路的实际施工以及日常使用安全，为相似工程项目提供了参考。