福建山区某公路滑坡治理方案比选

■熊凯伟

（龙岩市交通规划所，龙岩 364000）

在公路滑坡的综合治理中，主要贯彻“及早发现、预防为主、综合治理、力求根治、不留后患”的原则。 在治理措施的选择上，应根据地形、地貌、地质、水文等条件，从消除排水危害、改善岩土力学性能、修筑支挡结构等3 个方面着手， 进行多方案比选，选择安全、经济、合理且便于施工的方案[1]。 福建省地形以山地、丘陵为主，公路建设过程中不可避免地遇到很多高陡边坡；气候潮湿多雨，对于存在不良地质情况的高边陡坡，在持续暴雨等恶劣气候影响下，易引发路基高边坡滑坡。 因此，不论是在建公路还是已通车公路的边坡滑坡治理，都是福建省公路建设与管理维护的重要内容之一。 本文以福建闽西山区一条已通车国道二级公路滑坡治理为例，阐述了从边坡滑坡原因分析到方案拟定的全过程，以期为类似地质、气候条件下的边坡滑坡治理提供工程参考。

1 工程概况

该滑坡位于国道路基右侧。 因华润水泥厂运输带施工二次开挖导致坡面变陡， 第一阶设置挡墙，第二阶挂网锚喷支护。 华润矿石水泥输送带从第一级平台通过，运输带桩基础落在挡墙顶部。 具体情况见图1。 2020 年5 月，受连续强降雨影响，该段边坡发生滑坡病害，边坡中间坡脚位置挡墙推移、开裂，路面隆起、开裂；运输带支撑柱钢架变形；上部锚喷支护砼坡面多处损坏、开裂、脱落；坡体有多级裂缝，后缘裂缝长度约30 m，下错1～2 m，宽约10～20 cm（见图2～5）。

图2 坡脚砼路面隆起、开裂

图3 挡墙墙体开裂

图4 运输带支撑柱变形及坡面错动

图5 坡体后缘张裂、下错

2 地质概况

据工程地质调绘及钻孔揭露，场地坡体前缘上覆人工反压填土（Q4me）， 其余地段地表为坡积粘土、坡积碎石（Qdl）、残积粘性土（Qel），下伏基岩为（T3w）三迭系文宾山组砂岩、粉砂岩及其风化层。岩层产状330°∠23°、10°∠54°。 场区见一影响坡体稳定构造F02，断层走向290°，倾向200°，倾角71°，为张性构造，断层带内岩体破碎，总体上盘岩石较破碎，风化层厚度大，下盘相对较完整。 根据野外地质调查，坡面总体产状：160°∠40°，在坡体周边共进行5 组节理统计和产状测量。 岩层层理倾向与坡向反倾，但多组节理倾向与坡面倾向相近，呈顺坡向方向，且呈密集状，属不稳定结构面，不利于坡体稳定。

场区位于中亚热带季风气候区，气候温和，雨量充沛，四季分明，立体气候显著。 年均气温19.5℃～21℃，年降水量1 000～1 800 mm，无霜期为268 d。区内4—11 月为多雨季节，6—9 月夏秋之交，常遭台风暴雨袭击。

3 滑坡病害性质及规模

3.1 成因分析

公路边坡滑坡成因分析对于制定边坡滑坡治理方案十分重要，只有科学分析出边坡滑坡的主要因素，才能有针对性地提出科学合理的治理方案。边坡滑坡的成因主要包括内在因素和外在因素。 内在因素包括岩土体的物理力学性质、地质构造、地形地貌等，而外在因素则主要包括降雨、地震、人类工程活动等[2]。 边坡滑坡往往是多因素共同作用的结果。 经多次现场踏勘，结合地质勘察等资料综合分析该滑坡成因如下：（1）岩土结构：坡体主要由坡积粘土、坡积碎石土、粉砂岩、砂岩及其风化层组成，厚度较大，其中坡体中部多为直接揭露全-碎块状强风化粉砂岩、砂岩，具有泡水易软化特性；（2）地形地貌： 滑坡区天然山坡的坡角约35°～40°，坡体内以土质风化为主，人工开挖后形成40°～50°的坡脚，其高差为15～25 m，易产生失稳；（3）构造及节理裂隙影响：坡体的岩土体节理发育，常夹软弱层，具有一定的渗透性，本路段边坡岩土结构呈松散状，为土质结构、类土质边坡；本区域基岩层理为330°∠23°、10°∠54°， 但多组节理倾向与坡面倾向相近，且小于坡脚，为顺坡向的不利结构面。

综上， 该滑坡主要是由于2020 年5—6 月连续强降雨，大量雨水入渗坡体，使上覆土体迅速饱水软化，自重增加，坡体下滑力大大增加，同时土体抗剪强度降低，抗滑能力减弱；在强降雨作用下使得滑体沿断层带、不利结构面及风化差异界面滑移，并牵引后部土体，逐渐形成现有的滑坡规模。

3.2 要素分析

3.2.1 滑坡周界

根据滑坡的变形特点及裂缝展布情况，推测滑坡周界如图6 所示，滑体长约46 m，宽约55 m，最大高差约30 m，滑坡方量约1 万m3，属于小型滑坡。 滑坡后缘边界距离边坡开口线约8 m，剪出口位于坡脚道路下方，两侧由坡顶裂缝发展方向顺延至坡脚。

图6 推测滑坡周界

3.2.2 前缘与后缘

（1）前缘裂缝及坡脚：坡脚挡墙坡面局部见横向裂缝，路面开裂，推测为滑坡前缘剪出口。 （2）坡体后缘裂缝：滑坡后部多为天然地貌，植被发育，坡面见1 条东西向长裂缝，长约30 m，宽约10～20 cm，下错1.5～2.2 m；后缘裂缝北侧发现1 条长约10 m、高约60 cm 的陡坎，面上见青苔，推测陡坎形成时间较久，由坡体错动后形成。

4 边坡稳定性分析

4.1 滑动面的确定

根据边坡的深孔位移监测资料及补充勘察报告，结合坡体变形裂缝的实测资料，综合确定滑动面。

4.2 设防标准

本项目公路等级为二级，根据《公路滑坡防治设计规范》（JTG/T 3334-2018）规定，二级公路滑坡防治工程安全等级危害程度为中等，安全等级为Ⅱ级。 该滑坡范围内存在华润运输带，安全等级提高为Ⅰ级，该路段为二级路且防护范围内存在构造物，安全系数取较大值，因此综合考虑该滑坡防治工程设计稳定安全系数取1.25[3-4]。

4.3 稳定性计算分析

4.3.1 计算方法——反算法

反算滑动面综合指标法是指对可能的滑动面，根据其变形特点及稳定程度，结合相关试验与经验参数，反算各滑动面的综合力学指标，推断出可能的最不利滑动面，并进行稳定性分析与评价，再根据设定的安全系数值，反算滑坡推力，为下一步边坡防护措施的制定，提供力学依据。

4.3.2 计算工况

根据该滑坡变形破坏特点和当前发育状态，结合相关地勘资料与监测资料，经综合分析评估，上边坡安全系数应介于1.0～1.05 间，取1.014 进行反算。具体边坡土层参数如表1 所示。

表1 土层力学参数

4.3.3 计算滑坡推力

滑动面模型如图7 所示，考虑坡脚有重要构造物，稳定安全系数取同类情况中最大值[4]，故取1.250作为稳定安全系数反算滑坡推力为850 kN/m。

图7 滑动面模型

5 治理方案设计

边坡滑坡的综合治理方案主要包含消除排水危害、改善岩土力学性能、修筑支挡结构等3 个方面的工程措施；按照实施阶段，又可分为应急处理措施和永久治理措施。

5.1 应急处理措施

应急处理措施主要是为防止滑坡进一步发展，以减轻后期治理难度。 考虑到该段边坡位置较为敏感，坡脚为已通车国省干线，边坡滑坡后仍处于蠕动变形阶段，为保证公路运营安全，对该边坡采取以下应急措施：（1）坡脚反压：坡脚设置反压，反压高度6 m，压整幅，面坡1∶1.5，坡面采用袋装土码砌；（2）裂缝封闭：裂缝采用水泥砂浆封闭，并用彩条布覆盖，避免地表水通过裂缝入渗至坡体内；（3）排水系统： 一阶挡墙及二阶坡脚施打排水平孔，单根长度15～25 m，间距5.0 m。

5.2 永久治理措施

5.2.1 方案一：抗滑桩结合刷坡锚固防护

（1）支挡及锚固工程。 边坡第一阶重做已破坏挡墙，二级平台设置锚索抗滑圆桩（桩直径为2.2 m），桩间距6 m，桩头外挑2 m，并施工桩头锚索；第二至四阶满布预应力锚索框架，具体设计方案见图8。

图8 抗滑桩结合刷坡锚固防护方案断面设计图

图9 抗滑桩结合刷坡锚固防护方案加固后安全系数

（2）排水工程。 第一阶坡脚设置排水平孔，长23 m，间距6 m，可以根据现场情况适当调整间距及打设长度，但应确保出水率不小于50%；平台增设挡水埂；坡顶后缘新增1 道截水沟。

5.2.2 方案二：原位预应力锚索强加固防护

（1）支挡及锚固工程。 边坡第一阶重做已破坏挡墙，同时挡墙上设置锚索十字梁防护；第二至四阶满布预应力锚索框架，施工时需进行挂网锚喷结合小导管注浆进行临时支护，具体设计方案见图10。

图10 原位预应力锚索强加固防护方案断面设计图

图11 原位预应力锚索强加固防护方案加固后安全系数

（2）排水工程。 第一阶坡脚设置排水平孔，长16 m，间距6 m，可以根据现场情况适当调整间距及打设长度，但应确保出水率不小于50%；平台增设挡水埂；坡顶后缘新增一道截水沟。

6 方案比选与优化

抗滑桩是边坡滑坡治理的有效手段，具有施工简单、造价低、效果显著的优势[5]。 方案一采用抗滑桩结合刷坡防护，很大程度降低了坡体对坡脚处运输带的安全隐患，且刷方清除了大部分滑坡体。 方案二采用小导管注浆临时防护后施做锚固工程原位加固，计算安全系数高（图9、11），但留有滑坡体等安全隐患，且施工难度大，施工风险高。 根据边坡滑坡的处理原则中的“力求根治、不留后患”，综合考虑施工风险、经济合理、加固稳定性等因素，推荐采用方案一。

7 处置效果评价

本项目于2020 年12 月完工至今，经受住了历次强暴雨及台风天气等不良气候考验，未再次发生病害，证明该治理方案取得良好的效果（图12）。

图12 边坡现状图

8 结语

对于已通车的边坡滑坡治理，设计单位往往可提供多种满足岩土结构受力的设计方案。 但对于项目管理养护者而言， 边坡治理方案除应满足安全、经济及便于施工外，还需重点把握“力求根治、不留后患”的治理原则。 本例治理方案一与方案二均采用锚固工程加固边坡岩体，且方案二计算安全系数更高，但考虑到方案一清除了大部分滑坡体，且采用了抗滑桩进行处置，可降低后期在不良气候作用下再次出现安全隐患的风险，因此采用方案一。 同时，在治理过程中，还应注意应急处置措施的及时施作，例如坡脚反压回填及坡后设置截水沟等，防止滑坡继续发展，以减轻治理难度，这对于边坡滑坡治理尤为关键。 应急处置措施与永久支护设计相结合，保证处理方案安全、经济，利于施工，减少后期管理养护成本。