二级公路顺层岩质边坡滑坡稳定性分析及治理措施

王天达

（唐山市交通运输局公路管理站，河北 唐山 063300）

1 工程地质分析

某施工项目位于山地丘陵区，公路等级为Ⅱ级公路，根据滑坡体形成的严重程度，分为两个部分。一部分是变形坡体，顺坡向，桩号为K275+210—K275+330 段。另一部分是滑坡已经形成，桩号为K275+330—K275+530 段，主体已经达到新的平衡，并具有以下特点：（1）滑坡体物质主要为粉质黏土、砾质粉土和黏土，滑动面土体为粉砂质泥岩间的软弱夹层，软弱夹层340°∠19°，其结构疏松，透水性较强[1]；（2）滑床较为平坦。该段原地面横坡角度约为18°，路基设计标高约为142m，经过初步测算已达到剧烈滑动区域约为11万m3，边（滑）坡平面示意图见图1。

图1 边（滑）坡平面示意图

2 滑坡成因

2.1 地形地貌因素

场区的地形斜坡较多，是平原向山地的过渡区。顺向坡的坡面上部结构很陡峭，下部结构比较平缓，坡向350°，坡角在17～27°之间。

2.2 水文地质因素

滑坡区发育3 条冲沟，对滑坡稳定性影响最大的冲沟主要有2 条，由于地表水的长期侵蚀，岩层表面沿节理裂隙形成宽达1.5m以上的溶沟溶槽，再加之降水较多，且多暴雨，形成的径流直接冲刷坡面，使岩体的抗剪强度降低。

2.3 边坡开挖

坡脚是路基开挖时最薄弱的位置，坡脚由于开挖打破了力的平衡，造成不稳定。此时，由于开挖没有按照竖向分层、水平分区、分段进行操作。此外，防护不当或不能及时进行防护也会导致边坡失稳。

3 稳定性力学分析

滑坡治理设计的宗旨首先是保证施工安全，其次是确保滑坡长期稳定，滑坡加固设计主要通过分析结构受力进行操作。抗滑桩具有抗滑能力强、桩位灵活、圬工数量小、支挡效果好等优点，因此，采用抗滑桩作为该边坡支护结构[2]。

3.1 岩体力学参数的反算

根据滑体的表现特征，取两个典型断面进行参数反算，一个是变形坡体桩号K275+290 位置，另一个是滑坡面桩号K275+450，分别取安全系数KS=1.00 及KS=0.95进行滑面峰值强度和残余强度参数进行计算，参数计算结果见表1。

表1 岩体力学参数反算结果

3.2 岩体力学参数的确定

通过岩体力学反算结果再结合施工经验，选取典型断面K275+290 及K275+450 进行分析，得出设计取用的岩体力学参数[3]，见表2。

表2 设计取用岩体力学参数

3.3 坡体剩余下滑力的计算

采用不平衡推力传递法，于K275+450 剖面计算坡体剩余下滑力，其结果见表3。表3 得出的坡体下滑力的计算结果可作为方案设计的重要参数。

表3 坡体剩余下滑力计算表

4 边坡治理方案设计

根据地形、地质、施工条件及理论计算结果对抗滑桩进行设计[4]。

4.1 抗滑桩位置的设定及截面尺寸的确定

根据设计滑坡推力大小、地形、地质条件及理论计算结果，抗滑桩直径为Φ1 000mm。采用两种情况对地基土层进行抗滑稳定验算设计，一种是设计低水位，另一种是极端低水位。

4.2 抗滑桩布置在边坡前沿进行加固处理

为简化计算过程，对边坡进行加固计算。仅对设计低水位一种情况进行分析，在桩顶自由和水平位移约束条件下，得到计算结果如表4所示。

表4 设计低水位的加固计算结果

由表4 计算结果的安全系数可知，在设计低水位情况下，采用在边坡前利用抗滑桩进行加固并对桩顶结构进行限制，无论桩顶是自由情况还是水平位移约束情况，都不能达到规范值，因此，在边坡前加固不可行。

4.3 抗滑桩布置在边坡后沿进行加固处理

对设计低水位和极端低水位两种情况下考虑桩顶的自由及桩顶产生水平位移约束情况进行边坡加固计算。其计算结果如表5所示。

表5 不同情况下边坡加固计算结果

由表5 可知，无论桩顶是在自由还是约束的情况下，在设计低水位还是在极端低水位两种情况下，安全系数都大于规范值，完全符合要求。另一方面，通过比较两种不同工况，对桩顶进行必要的约束，安全系数将有所提高，以便更有效地增加抗滑桩的加固作用。

本文采用的方法是有限元强度折减法，与文献[5]进行比较见表6。可以看出，两种方法都可以满足规范要求。使用文献[5]计算的安全系数都偏大[5]。

5 具体工程项目实施

一般情况下，为获得更大的抗弯和抗剪能力，抗滑桩布设长轴方向应与滑坡的主滑方向平行，因此，抗滑桩最合理的设置是在二级平台上。抗滑桩桩长20m ，截面尺寸为2m×3m，坡高10m，纵向间距5m。两施工段均采用放坡+抗滑桩+坡面防护进行治理。桩前边坡分三级刷坡，刷坡坡率自上而下依次为 1∶1. 25 、1∶1.25 和 1∶1.5 ，坡顶开挖线后缘设一排抗滑桩板墙进行支挡，确保边坡整体稳定。二级平台宽度设置4m，一级平台设置宽度相比二级平台可以窄1.5m。抗滑桩施工结束后，为提高地基承载力，达到地基稳定，应设置挡土墙。挡土墙的位置结合施工现场具体情况安排，一般设置在一级坡脚处，墙高约1m，一级、二级边坡都要进行坡面防护，护面墙类型均采用大窗式。主滑面处治设计见图2。

图2 主滑面处治设计

根据《公路路基设计规范》（JTG D30—2015），在正常工况下的滑坡稳定安全系数为1.20，通过与文中稳定安全系数1.25 计算结果对比，通过抗滑桩进行支挡能够达到滑坡治理要求。

6 滑坡位移监测分析

6.1 滑坡安全监测要求

该滑坡区域地质较差，滑动体积巨大，为保证施工安全，在施工过程中对边坡动态进行全程监测，并分析评价其稳定性。滑坡安全监测要求，在运营期正常情况下，位移、产生倾斜及巡视检查和地下水位监测2 次/月，在非正常情况下做到2 次/d，8 次/月。在施工期间要加大监测力度，以保证施工安全。

6.2 滑坡平面与垂直位移监测情况

该滑坡施工期参照规范标准对其进行监测，监测期限为30d，监测位移情况如图3所示。

图3 滑坡监测位移曲线

监测数据表明，在施工监测期内滑坡未出现较大变形，基本稳定，表明采用抗滑桩进行边坡治理方法可行。

7 结语

根据岩体力学参数的反算确定了抗滑桩黏聚力和内摩擦角两个重要设计参数。利用不平衡推力传递系数法计算的稳定系数和剩余下滑力作为边坡治理方案设计的安全依据。抗滑桩布置在边坡后沿，任何情况都满足规范要求，方案可行。通过在施工期间对主滑断面进行30d 安全监测表明，位移量在安全规范的范围内，表明该滑坡治理有效。