山区高速公路高边坡滑坡治理方案研究

葛绪祯

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430000）

1 工程背景

K135+900～K136+100段右侧边坡原设计为四级坡，一、二级边坡坡率1∶0.75，防护形式为锚杆格构梁防护；三、四级边坡坡率分别为1∶1、1∶1.25，防护形式分别锚杆格构梁防护和拱型骨架植草防护，每级平台宽2m。边坡刷坡过程中，由于连续降雨的影响导致已放坡好的3、4级坡局部发生垮塌，边坡3、4级台阶处逐渐形成了10～20cm宽的拉伸裂缝，边坡2级台阶处发生剪切破坏，随着边坡变形的加剧，逐渐形成滑坡。

2 坡体变形原因

坡体变形的原因大致可分为内因和外因两类[1]，总结如下：

（1）第一类：内因

a.地形地貌

滑坡体边缘被两条冲沟切割，坡体侧向约束较弱。滑坡区位于山间垭口地带，容易汇集较多地表水，滑坡体因此处于饱水状态。

b.地层岩性

滑坡地层主要为碎石、断层角砾岩、中风化砂质泥岩。碎石层属透水层，厚度大，为雨季主要的地下水赋集层；断层角砾岩属透水层，极软岩，半岩半土状，容易汇集较多地下水。中风化砂质泥岩属隔水层，稳定性相对较好。在碎石与中风化砂质泥岩的接触带、断层角砾岩与中风化砂质泥岩的接触带，地下水容易富积，软化、泥化交界面，形成软弱泥化夹层。坡体可能沿该软弱面滑移失稳。滑坡体前缘发育的断层角砾岩，强度低，雨水易软化崩解，自稳性差[2-3]。

该段滑坡位于断层角砾岩、中风化白云岩两种差异性较大的岩体的接触带。断层角砾岩属极软岩，多分布于滑坡体的中上部，中风化白云岩属硬质岩，工程地质性质较好，多分布于滑坡体的下部。路堑施工，位于坡体下部中风化白云岩多被开挖，坡脚处原有的天然抗滑力消失，坡体中上部的断层角砾岩出露于地表，整个坡体的受力平衡发生改变。

c.地质构造

路堑开挖后揭示在线路左右两侧发育断层，断层与线路在K135+963处以近40°的斜交，断层破碎带少量分布在路床，大量分布于右侧边坡坡体。宽度20～30m，路堑开挖揭示断层长度约200m。断层破碎带大量发育灰黑色断层角砾岩，强度低，雨水易软化崩解，自稳性差。

（2）第二类：外因

a.降雨

施工期间坡体在雨水浸泡和日晒的交替作用下，断层角砾岩遇水软化崩解，风化严重，多变成散体状。层面产生软化、泥化，尤其在覆盖层与岩层的接触界面处，地下水富集，层面间形成软弱泥化夹层。后又发生较大的降雨，坡体开始沿软弱层面发生滑移坍塌，滑坡变形机制为牵引式。

b.人类工程活动

坡体开挖卸荷，表层岩体松动。

3 滑坡稳定性计算分析

3.1计算剖面的确定

根据钻探资料，对典型横断面Ⅰ-Ⅰ进行稳定性分析，见图1。采用不平衡推力法对边坡进行稳定性验算[4-5]。

图1 Ⅰ-Ⅰ断面图（单位：m）

3.2 参数的选取

根据工程地质条件，经综合分析选取物理力学参数见表1。

表1 主要物理力学指标

3.3计算工况与安全系数

该边坡工程安全等级为一级，边坡计算工况及安全系数如下：

（1）工况一：自重（天然状态）为1.25；

（2）工况二：自重+暴雨（饱水状态）为1.15。

3.4 稳定性分析计算

根据工程地质勘察报告确定的滑动面位置及岩土物理力学参数，选择Ⅰ-Ⅰ剖面进行边坡稳定性计算，计算采用不平衡推力法，按天然情况（工况一）和暴雨情况（工况二）两种工况计算，计算结果见表2。

表2 稳定系数和剩余下滑力

由计算结果可知，滑坡在天然状态下，现状坡体稳定系数为1.119，处于稳定状态；路基开挖后的稳定系数为0.944，处于不稳定状态。在暴雨状态下，现状坡体已发生浅层滑动，稳定性系数为0.979，处于不稳定状态；路基进一步开挖后可能发生深层滑动，稳定性系数为0.830。

滑坡未开挖至设计位置，目前主要在边坡二级坡坡脚处沿软弱滑动面发生滑动；随着路基的继续开挖，在边坡一级坡坡脚处，可能沿软弱滑动面发生深层滑动，雨季存在整体失稳可能，下滑推力大，存在多级次滑动的可能[6]。

4 治理方案研究工程

4.1 处治措施

（1）边坡方案：第一级坡高10m，坡率1∶0.75，坡面窗式护面墙防护；第二、三级坡高10m，坡率1∶1，1∶1.25，坡面窗式护面墙防护；第四级放坡到顶，坡率1∶1.25，三维网植草防护。第一级坡顶平台宽4m，第二级坡顶平台宽2～4m，K136+015～025为平台宽度渐变段，第三级坡顶平台宽3.5m。

（2）加固措施：第一级平台设置3×2mA型抗滑桩，桩长20m，共18根，桩间距5m，布设轴线与路基设计线平行，距路基设计线右侧23.35m；第三级平台设置3.5×2.5mB型抗滑桩+两根6束预应力锚索，桩长35m，桩间距5m，共9根，布设轴线与路基设计线平行，距路基设计线右侧51.6m；锚索长35、32m，锚固段长10m，自由段长25、22m；桩顶出露3m，设置挡土板支挡桩间土体。

（3）A型设计滑坡剩余下滑力1300kN/m，编号Z1～Z18；B型设计滑坡剩余下滑力2200kN/m，编号Z19～Z27，共设抗滑桩27根。桩身采用C30混凝土现浇，主筋钢筋等级采用HRB500，构造筋等钢筋等级采用HRB400。

（4）B型抗滑桩桩顶设两束预应力锚索，锚索采用6束直径15.2mm强度级别为1860MPa的高强度钢绞线，从底至上每排锚索的长度分别为32m、35m，锚固段长均为10m，锚固于中风化泥质砂岩中，锚索设计轴向抗拔力为800kN，锁定预加力180kN。

（5）为防止地表水下渗，对坡体裂缝采用黏土或砂浆封闭。

（6）表层水排水措施：滑坡体周界外缘5m外、边坡坡顶外及边坡平台处分别设置截水沟以排除地表水。

4.2 施工顺序

（1）完善山体坡面防排水工作。在原有滑坡体周围设置截水沟，将坡体周围和内部的雨水合理排走。并封闭已有的裂缝，防止雨水侵入加快坡体的滑动。

（2）为保证施工期间滑坡体的稳定性，在施工前先对滑坡体前缘进行土体反压处理。反压互道应具有一定的压实度，要求不小于80%，并做好对应的临时排水措施。

（3）先施工第二排抗滑桩（B型抗滑桩），开挖第三级边坡平台，放样抗滑桩的位置后开挖；采用跳桩施工法，待桩体达到设计强度后方可进行相邻隔桩体施工。在混凝土灌注前，必须预埋直径130mm钢套管及OVM锚具螺旋筋，以便锚索钻孔钻头通过。钢套管必须定位准确，护壁处需钻孔以便钢套管穿过。

（4）第二排抗滑桩施工完成后，并达到设计强度，钻锚索孔，施做桩顶预应力锚索，进行预应力张拉。

（5）开挖边坡第四级边坡及第二排抗滑桩顶部3m范围桩间土体，施做挡土板及平台加固。

（6）然后由上之下开挖边坡三、二级边坡，完成坡面窗式护面墙防护。

（7）开挖第一级边坡平台，施工第一排抗滑桩（A型抗滑桩）。采用跳桩施工法。

（8）按施工作业面要求开挖反压护道和原有山体，按设计要求完成第一级边坡刷坡，防护，开挖路幅范围内土体。

4.3 处理效果

采用抗滑桩与预应力锚索相结合的方式进行边坡滑坡加固，并对抗滑桩桩顶位移进行连续监测，向公路方向最大测点位移见图2。

由图2可知，抗滑桩桩顶位移最大为4.8mm，随着施工时间的推移，滑坡体趋于稳定，这表明处置方案有效，能够较好地解决高边坡滑坡治理的问题。

图2 桩顶最大位移变化图

5 结 语

通过对边坡滑塌的治理，采用抗滑桩与预应力锚索相结合的方式进行加固，有以下结论：

（1）由于工程地质的复杂性，在对高边坡滑塌治理方案制定的过程中，首先应现场了解坡体变形的情况，分析坡体产生变形的原因，结合地质、水文特征等情况提出有针对性的处治方案。

（2）采用抗滑桩与预应力锚索相结合的方式进行边坡滑坡加固，能够较好地解决高边坡滑坡治理的问题。

（3）不管在施工过程中还是后期运营过程中，都应加强对边坡变形的检测，在此过程中如发现有问题应及时上报并由相关部门提出解决方案。