某高速公路软质岩缓倾顺层滑坡处治方案设计

曹集士，尹燕萍

（1.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081；2.贵阳建筑勘察设计有限公司，贵州 贵阳 550081）

高速公路作为一种线性工程，穿越的地形和地质条件都较为复杂，在选线时会尽量绕避大型不良地质体，但不可避免地会经过一些软质岩顺层边坡地段[1-3]。滑坡研究一般主要针对滑坡的形成机理和滑动特征进行研究[4-5]，本文通过一发生于高速公路上的滑坡案例，研究软质岩顺层滑坡特征及防护措施，为以后类似工程提供工程经验。

1 概况

2020年7月，经过十个多小时降雨，贵州省某高速公路K22+740—K22+820段（Ⅰ区）左侧边坡第二、第三级边坡出现滑坡，滑坡滑动距离约15 m，滑坡滑体堆积于第二级边坡和一级平台上，威胁下方高速公路行车安全，同时K22+820—K23+000段（Ⅱ区）左侧三级边坡出现裂缝，存在继续滑动的可能。平面位置如图1所示。

图1 滑坡平面位置图

1.1 地形地貌

滑坡区地处梯状云贵高原东斜坡的中段，滑坡区高程介于1 340.0～1 401.0 m，相对高差约61 m。地貌类型属溶蚀型低中山地貌。滑坡区植被较发育，多为低矮灌木，基岩出露。

1.2 地层、岩性

滑坡区上覆第四系残破积层（Qel+dl）粉质黏土、下伏基岩为二叠系上统吴家坪组（P2w）薄层状泥质粉砂岩夹泥岩。

1.3 水文地质

滑坡区地下水类型为基岩裂隙水及第四系土层孔隙、裂隙水，地下水主要靠大气降雨沿岩层层面及裂隙渗透补给。大气降雨向下补给第四系土层后，少部分蓄存于土层裂隙、孔隙内或向下伏基岩节理、风化裂隙运移；大部分以坡面流形式向场区地势低洼处汇集排泄。场区地下水补给范围较大，受季节影响大，雨季基岩裂隙水较丰富，水量较大；枯水期较小。钻探未揭露稳定地下水位，故滑坡区地下水埋藏较深。

1.4 地质构造与地震

据《贵州省区域地质志》，场区处于川黔经向构造带体系南部西缘及黔西山字型构造的东翼，构造形迹主要为南北向。经地质调绘，场区未发现断层通过，岩层呈单斜状产出，综合地层产状为335°∠10°。岩体节理很发育，岩体破碎，主要有节理310°∠85°，195°∠82°两组，节理间距20～200 mm。

由《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2015）查得场区地震动反应谱特征周期为0.35 s，地震动峰值加速度值为0.05g，场区地震基本烈度为Ⅵ度。

1.5 推荐岩土体物理力学指标

根据工程地质调绘、结合工程类比及《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）进行确定，推荐岩土物理力学指标如表1所示。

表1 岩土体物理力学参数

1.6 原边坡防护情况

原边坡坡脚设置6 m挡墙支挡，边坡坡比为1∶1.75，边坡坡面采用拱形骨架进行防护，坡顶设置截水沟，由于坡顶截水沟距离三级平台长度较长，中部无有效截排水措施，导致暴雨后雨水下渗，软化岩层面，形成滑坡。

2 滑坡特征

2.1 滑坡规模

该滑坡位于该段边坡第二级和第三级边坡，滑坡前缘岩土体隆起，后缘及两侧开裂，坡体近南北向展布。现滑坡区Ⅰ区变形强烈，滑移特征明显，滑动距离远；Ⅱ区后缘开裂，暂未形成滑坡。

Ⅰ区滑坡长约80 m，滑坡面积约3 700 m2，滑坡平均深度约5.5 m，滑坡体积约2万m3。据《公路工程地质勘察规范》（JTG C20—2011）滑坡分类标准，该滑坡属小型滑坡。Ⅱ区滑坡长260 m，滑坡面积10 500 m2，滑坡平均深度约5.5 m，滑坡体积约6万m3，据《公路工程地质勘察规范》（JTG C20—2011）滑坡分类标准，该滑坡属中型滑坡。

2.2 滑坡物质组成

滑坡体岩土类型3层：即粉质黏土、强风化泥质粉砂岩夹泥岩及中风化泥质粉砂岩夹泥岩。

2.3 滑坡变形特征

2.3.1 裂缝分布特征

现滑坡坡面上裂缝较多，但张开下错明显的裂缝主要为后缘裂缝，Ⅰ区后缘裂缝缝宽20～32 cm，可见深度约7 m，前缘发生鼓胀，Ⅱ区后缘裂缝缝宽1～5 m，可见深度1.5～2.0 m。

2.3.2 变形过程

2020年7月，经过十个多小时降雨，Ⅰ区滑坡滑动，后缘开裂，滑动距离15 m左右，Ⅱ区滑坡后缘开裂。

2.3.3 主滑方向

根据现场地质调绘及钻孔揭示，结合各钻孔具体位置及地表裂缝展布方向，综合确定滑坡主滑方向为335°。

2.4 滑坡成因机制

滑坡区综合地层产状为335°∠10°，滑坡主滑方向为335°，为顺向岩质边坡；下伏基岩为泥质粉砂质夹泥岩，强风化层厚度大，岩体节理裂隙很发育，岩体呈碎裂结构；滑体有泥岩夹层，厚约1.0～10 cm，泥岩层面抗剪强度低，加之边坡连续强降雨作用下，滑体含水量高，泥岩层面强度大大降低，边坡整体稳定性降低。

在以上4个主要因素的共同作用下，最终导致了滑坡的形成，该滑坡属牵引式顺向岩质滑坡。

3 滑坡剩余下滑力与支挡防护方案设计

3.1 滑坡剩余下滑力计算

选取典型剖面K22+800和K22+860工程地质横断面进行计算。

采用折线法对滑坡断面进行计算，安全系数取1.3，K22+800最大剩余下滑力为325 kN/m，K22+860最大剩余下滑力为654 kN/m。

3.2 滑坡防护方案设计

图2 Ⅰ区滑坡清方断面图

由于Ⅰ区滑坡已经发生滑动，滑体松散破碎，采用清方减载进行处理，清方底部按岩层面坡比1∶5.66进行清方，上部按1∶2.5清方，中间设置2 m高挡墙支挡。

Ⅱ区选用两个方案进行比选：

a）方案一 清方减载+分级支挡。按照Ⅰ区滑坡的清方坡比进行清方，底部按岩层面坡比1∶5.66进行清方，上部按1∶2.5清方，中间设置2 m高挡墙支挡。

图3 Ⅱ区方案一治理断面图

b）方案二 抗滑桩支挡。在滑坡体中部设置抗滑桩支挡。

根据综合比选，方案一施工快速，造价低，同时清方方量可用于附近互通填方区填筑，故推荐方案一。

图4 Ⅱ区方案二治理断面图

4 结语

软质岩缓倾顺层边坡在防护不足的时候，在雨水作用下易形成沿软弱层面滑动的滑坡，威胁高速公路的行车安全。

从地层岩性、产状分析了边坡的稳定性。通过力学计算得到了该滑坡的剩余下滑力，针对滑坡提出来合理的治理措施。

针对软质岩缓倾顺层边坡设计过程应高度重视该类边坡，重点分析和查明边坡的软质结构面特征，设计应采用强支挡或顺层清方的方式对边坡进行处治，施工过程中应做好边坡防排水措施，同时做好边坡监测，做到开挖一级防护一级。