复杂地质公路滑坡与处治设计

2024-02-17李成强周科陈涛

中国水运 2024年1期

关键词：改线块石粉质

李成强，周科，陈涛

（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）

1 滑坡区工程地质条件

1.1 地形地貌与水文气候

滑坡区为侵蚀型低中山地形，区域西部和东南部分布溪沟，两溪沟均向南西径流后汇入乐旺河。西部和东南部溪沟下游段其丰水期流量分别为10.0L/s、20.0L/s，丰枯季变化较大，枯季干涸。

场区属于亚热带湿润季风气候。年平均气温15.3℃，一月平均气温4.9℃，七月平均气温24.0℃，最高气温39.4℃，最低气温-7.8℃。年平均降雨量1248mm，且多集中在每年5～8 月，占年平均降雨量60%左右，日最大降雨量243.8mm。根据气象局提供资料显示：2021 年5 月2 日至7 月28 日，累计降雨量为632.2 毫米。降雨日数42 天，晴热少雨日数46 天。期间主要出现2 次强降雨过程，分别为5 月22 日夜间降雨（累计降雨44.7mm）、6 月26 日至7 月2 日持续性强降雨（累计降雨252.3mm）。

1.2 地质构造与地层岩性

场区地处贵阳复杂构造变形区，岩层产状为单斜坡构造，产状300°∠13°。

根据钻探等相关地质勘察资料，覆盖层为残坡积层（Qel+dl）含碎石粉质粘土：灰褐、松散状，一般厚0～7.0m；粉质粘土夹块石：灰褐、黄褐色，块石成分以灰岩、白云岩为主，块径0.2～2.0m，一般厚3.0～5.0m；基岩为寒武系下统牛蹄塘-明心寺组（∈1n+m）粉砂质泥岩夹炭质泥岩。

1.3 水文地质条件

滑坡区场地地表水发育，以两侧山脊为界呈一个汇水面，坡面水多呈散流状向地势低洼处汇集后汇于谷底现有排水沟内排泄。根据调绘结果，泉点S2 位于K11+472 右侧50m 处，调查期间流量Q=0.2～0.5L/s，调访最大流量Q=3.0L/s。根据钻孔水位测量，受地形制约，场地水力梯度较大，无统一的潜水面，其水位受降雨影响较大，丰水期水位埋藏较浅，枯水期埋藏较深。

2 公路滑坡变形破坏特征

2.1 滑坡位置及规模

滑坡后缘位于K11+260～K11+480 右侧约170.0m；滑坡前缘位于路线左侧约60m 原国道G354 处，前后缘高差约62m。该滑坡体长约250m，宽约150m，滑坡面积约24641 m2，厚度9.0～11.0m，滑坡体积约24 万m³，为中型滑坡。

2.2 滑坡变形破坏特征

经现场调绘及测量发现，滑坡主滑方向180°。滑坡沿主滑方向长250m，横向最大宽度150m，滑坡前后缘高差62m，平面上呈“圈椅状”。后缘裂缝宽3cm，延伸长度30m，见下沉现象；坡体上有多处裂缝，滑坡左侧边缘沉降错位明显，最大错台高度0.3m，缝宽0.1～0.3m，裂缝深度1.0m；滑坡中部横向裂缝，最大缝宽20cm，下挫0.3～0.5m，测量深度约1.2m，两侧延展长约150m；滑坡前缘最初位于边坡开挖坡脚处，滑坡发生后40 天左右（7 月中旬）采取在滑坡前缘进行反压措施，前缘耕地和房屋开裂变形。

2.3 滑坡滑体物质组成

滑体厚度9.0～11.0m，主要由强风化粉砂质泥岩夹炭质泥岩、含碎石粉质粘土及粘土夹块石组成。

2.4 滑带（面）特征

据深部位移监测数据，滑坡上部JCK2 孔口自2021年8 月11 日以来累积位移量为8.27mm，滑坡中前部JCK1 孔口在2021 年9 月13 日降大雨后，次日监测位移量为7.01mm，在距孔口16.5m 处有滑动面。综合分析，该滑坡属中型-浅层牵引式滑坡。滑坡滑面位于风化分界面处，主滑动面埋深9.0～11.0m。

图1 JCK1 位移-时间（速率）变化曲线

图2 JCK2 位移－时间（速率）变化曲线

2.5 滑床特征

滑床主要为强风化粉砂质泥岩夹炭质泥岩（强风化界线），局部为含碎石粉质粘土和粘土夹块石。

3 公路滑坡变形破坏机理分析

3.1 综合滑坡发生山体变形破坏主要因素：

（1）地形地貌。滑坡区位于斜坡上，自然坡度为10°～15°，前缘和后缘地形高差约27m，前缘开阔，整体呈下陡中缓上陡，为滑坡产生了有利的地形条件。

（2）地层岩性。滑坡区土层为含碎石粉质粘土、粘土夹块石，厚度为3.0～5.0m，强风化粉砂质泥岩夹炭质泥岩为易滑岩组，遇水易软化，使岩体物理力学指标和稳定性进一步降低。

（3）水的作用。雨季5-7 月累计降雨量为632.2mm，降雨过程持续性长，自然斜坡岩土体在强降雨及连续降雨作用下，低洼的地形使降雨快速入渗，使坡体下滑力增大，抗滑力急剧减小，稳定性急剧降低。

（4）人为因素。滑坡中部公路旁为当地居民修建房屋时进行了开挖平场，且弃土直接堆置在坡体，致使局部形成积水区域，雨水直接向坡体下渗，弃土使公路边沟堵塞排水不畅，导致地表水直接冲刷坡体。

3.2 滑坡稳定性分析

根据监测成果，滑坡初期处于蠕动变形阶段，后期对坡脚反压后现处于基本稳定状态。结合滑坡山体变形迹象，采用GEO5 软件对典型断面进行计算分析，其中剩余下滑力按不平衡推力法（隐式）计算，结果如表1所列。

表1 剩余下滑力计算结果

根据计算结果，滑坡计算稳定性系数小于安全系数控制标准，要采取必要的工程措施才能保证滑坡的稳定性。

4 处治设计方案比选

通过对滑坡变形破坏机理综合计算和分析，拟定的处理方案为2 个：

4.1 方案一：抗滑桩+锚索框架植草+锚杆挂网喷射砼+放坡

具体处治治理措施：第一级边坡采用1:0.75 放坡后内侧采用长18～20m 的直径2m 圆桩抗滑桩固脚，外侧坡面用实体护面墙封闭，第二～级边坡按照1:1～1:1.5放坡后采用锚索框架植草结合锚杆挂网喷射砼防护，对滑坡后缘裂缝用水泥砂浆进行封堵，治理方案总金额约为673.59 万元。

4.2 方案二：改线方案

具体处治治理措施：山体滑坡变形后，为了减缓变形，坡脚进行了反压回填。考虑路线的平面、纵面指标结合现场实际情况，将该段平面往左侧调整。改线后路线长度较原设计增长86.633m，但平面指标有所降低，最小圆曲线半径由原设计125m 调整为65m，纵坡由原设计最大-5.503%调整为-6.2%，平纵指标仍满足国道二级公路技术标准。根据现场地形条件，在路线左侧设置10m 高路肩墙，路肩墙基底设置3-4 排φ108mm 钢管桩注浆加固基础、钢管桩长12—15m 横、纵向间距为1m，钢管内插入3 根φ25 钢筋增加抗剪，钢管桩顶设置100cm 横系梁连接为一体，横系梁浇筑时预埋φ25 钢筋增加与路肩墙连接，钢筋横向间距0.5m，纵向间距1m，并预留路肩墙基底所需横坡。治理方案总金额约为723.10 万元。

综合比较，改线方案总投资增加金额较多，但建安费增加较少；且改线方案主要为在滑坡前缘填土，起反压作用，同时减少处治时间，推荐改线方案。