浅谈沿德高速公路滑坡治理工程

浅谈沿德高速公路滑坡治理工程

张青林

中交第一公路工程局有限公司北京100024

摘要：滑坡是高速公路施工中常见的病害之一。重庆地区地形地质条件复杂，滑坡影响程度及治理难度尤为突出。滑坡的形成主要受地形地貌、岩性、水（降雨和地表、地下水）和人类工程活动四大主要因素的综合制约。

关键词：滑坡;形成机理;抗滑桩;监控

引言

沿德高速公路滑坡于2014年4月份，第一次出现裂缝，坡体进入蠕变阶段；在7月下旬蠕变加剧，于7月30日形成地质灾害险情；8月下旬连续一周的降雨，再次加剧坡体变形发展，坡体几级裂缝联通，东侧冲沟及西侧边缘出现羽状剪切裂缝。坡体变形加剧与降雨关系密切，在雨季及雨季后期由于持续降雨，极大的软化了滑带及破碎带，增大滑带应力，使滑带强度大幅衰减，为滑坡蠕滑创造了条件；本文通过对滑坡的地质条件、成因及其稳定性进行分析，并对其治理思路、方案进行阐述，为同类滑坡治理提供切实可行的治理思路和参考价值。

1工程地质条件

1.1地层岩性

斜坡中的地层层序、软弱带层数、产状和埋深等是控制坡体结构的主要条件之一，依据坡体结构可确定坡体内可能生成滑动与蠕动的部位、加固工程的持力层，以及坡体内已变形或可能变形的岩土体的规模等。根据区域地质资料、本次钻探及地表出露的地层岩性分析，组成斜坡及其周围的主要地层有二叠系（P）、志留系（S）及第四系（Q）地层。

1.2水文地质

1.2.1地表水

滑坡体内的地表水主要汇集在东侧冲沟及坡体西南侧的水池内、少部分在滑坡前缘开挖断面底部出露，其补给来源主要是泉水、坡体渗水，相互具有水力联系。池水主要供给当地居民生活用水及农田用水，其余地表水则由西侧冲沟、南侧排水沟排泄或渗入滑体内形成孔隙潜水。

1.2.2地下水

滑坡病害所在山坡的组成岩层为志留系的泥质粉砂岩、页岩及泥岩、上部覆盖残坡积、崩坡积的碎石层、块石层。地下水主要是基岩裂隙孔隙水及灰岩块石层间孔隙水，赋存于裂隙发育的砂岩和碎块石堆积层中，多为层间水。地下水的补给来自西北方向的后山沿顺坡岩层间水、坡体北部二叠系灰岩岩溶水及坡体表水下渗。

1.2.3水的腐蚀性

在滑坡区内取泉水水样一组，并进行了水质简分析和侵蚀性CO2分析。分析结果表明，滑坡区水的化学类型为碳酸盐钙质水。其矿化度252.67mg/L，PH值为7.00，侵蚀性CO2为0.0mg/L，SO42-含量90.19mg/L，Cl-含量24.65mg/L，总硬度为388.59mg/L。

2滑坡特征及形成机理分析

2.1滑坡规模及滑坡分级

滑坡东西向宽110－150m，南北长约550m。滑坡总体积约187万余方，按滑坡的规模分类，该滑坡属特大型滑坡。从滑坡体的物质组成及主滑面与层面关系看，该滑坡属堆积土顺层滑坡。从滑坡变形特征和运动性质分析，该滑坡属牵引式滑坡。

2.2滑坡物质组成

2.2.1崩坡积灰岩碎石、块石及孤石

坡体均有分布，原岩母体（P1q～m）灰岩，西侧薄、东侧厚，钻探揭示最大厚度46.3m；从滑坡后缘至前缘，粒径逐渐变小，后缘灰岩孤石块径可达数米。

坡体均有分布，原岩母体（S2～3hn）砂泥岩，主要分布在滑坡前缘，部分保留原岩顺层结构特征。

2.2.2全、强风化砂泥岩

志留系中上统韩家店群（S2～3hn），灰绿、黄绿泥岩、粉砂质泥岩夹砂质及钙质结核，岩体节理裂隙发育，岩体破碎~较破碎。

2.2.3滑带土

滑带位于中风化层顶部，黄绿~青灰色，见眼球状包裹体。含水量相对较高。

2.2.4中风化砂泥岩

志留系中上统韩家店群（S2～3hn），青灰色泥岩、粉砂质泥岩夹砂质及钙质结核。岩体较破碎~较完整。

2.3深层变形特征

勘察监测时间多集中在2014年9月中下旬~10月上旬，而该阶段滑坡在前缘回填反压（8月24日实施）及降雨少的有利条件下，滑坡变形得到有效控制，滑坡处于暂时稳定期，在该阶段实施深部位移监测，效果不明显。钻孔位移方向为163.6°-215°。

2.4滑坡成因分析

2.4.1自然因素

（1）地形地貌：上陡下缓，有利于雨水、地表水下渗。

（2）物质组成：堆积体块石富水性强，下部基岩相对隔水，且基岩为软质岩，遇水易软化。

（3）大气降水：5～7月份工区阴雨连绵，雨水大量下渗，水位上升，土体软化。

2.4.2人为因素

（1）人类活动：坡体上生活100多户居民，生活及生产用水顺坡自然排放。

（2）施工扰动：线路以深路堑方式从堆积体中前部通过，对堆积体形成开挖切脚，极易诱发滑坡形成。

3滑坡稳定性分析

3.1剩余下滑力计算

3.1.1按原勘察报告数据计算

滑体：γsat=21.50KN/m3；滑坡前缘剪出带（饱和）：C=8kPa，φ=25°；

滑坡后缘拉裂带（饱和）：C=8kPa，φ=37°；一级滑体中部滑带（饱和）：C=8kPa，φ=11.3°；三级滑体中部滑带（饱和）：C=8kPa，φ=14.4°；

K=1.15；E=6214kN/m

3.1.2按施工过程中取样测试成果计算

滑体：γsat=21.50KN/m3；滑坡前缘剪出带（饱和）：C=8kPa，φ=25°；

滑坡后缘拉裂带（饱和）：C=8kPa，φ=37°；一级滑体中部滑带（饱和）：C=14kPa，φ=11.4°；三级滑体中部滑带（饱和）：C=14kPa，φ=11.4°；

K=1.15；E=6302kN/m

3.2剩余下滑力分配

3.2.1设计计算

（1）以B排桩为界将滑坡分为上、下两段，下段提供抗力为4068kN/m，即若无上段滑坡作用，下段滑体无滑走可能，B排桩设计计算考虑抗力作用，即设计中考虑下部滑体及上、下排桩共同抵抗上部滑体推力。

（2）由于现场施工工序为先施工C桩，再施工B桩（尺寸偏小），即前缘支挡结构承担了大部分滑坡推力，综合考虑上述因素，设计过程中加强B排桩桩身结构设计同时，加强前排桩设计，及前排增设D、E桩与C排桩连接形成H型抗滑桩。

（3）H型（C-D、C-E）桩设计推力为4600kN/m（三角形分布），B排桩设计推力为1800kN/m（矩形分布）。

4治理设计方案

4.1设计方案

（1）排水工程：仰斜式排水孔、地表排水沟

（2）抗滑工程：B、C、D、E排抗滑桩、H型桩前锚索

4.2具体设计方案

4.2.1排水工程

（1）仰斜式排水孔：在路堑坡脚以上1.5m处打一排仰斜排水孔，每两根抗滑桩之间布置一根，间距6m，仰角6°，孔深45m，共布置仰斜式排水孔9个。

（2）地表排水沟：在地表布置排水沟将地表汇水及泉水（滑坡影响范围内共发育4处泉点）引出区外，地表排水沟长约1000m，沟底纵坡不宜小于0.3%，对局部陡坎地段需采用浆砌片石对地基进行加固处理。

（3）排水隧洞：在B排桩与C排桩之间设置一条排水隧洞，排水隧洞尺寸3.3m×2.6m，净空2.7m×2.0m，长125m。每隔3m沿径向设置2根φ91mmPVC花管，单根长20m，共设置PVC花管56根/1120m。

4.2.2抗滑工程

（1）B排抗滑桩：在路基右侧170m处设置B排埋入式抗滑桩，其中B1、B2抗滑桩截面尺寸为2m×3m，单桩桩长23m；B3、B4抗滑桩截面尺寸为2m×3m，单桩桩长25m；B5、B6抗滑桩截面尺寸为2m×3m，单桩桩长30m；B7、B8、B9、B11、B13抗滑桩截面尺寸为2.2m×3.4m，单桩桩长30m；B10抗滑桩截面尺寸为2.2m×3.4m，单桩桩长28m；B12抗滑桩截面尺寸为2.2m×3.4m，单桩桩长32m。B排共设置抗滑桩13根、366m。

（2）C排抗滑桩：在右幅路基右侧11.25~21.6m处设置C排抗滑桩，其中C1、C2、C3抗滑桩截面尺寸为2m×3m，单桩桩长23m；C4、C5、C8、C9、C10抗滑桩截面尺寸为3m×4m，单桩桩长33m；C6、C7抗滑桩截面尺寸为3m×4m，单桩桩长30m；C11抗滑桩截面尺寸为3m×4m，单桩桩长35m；C12、C13、C14抗滑桩截面尺寸为3m×4m，单桩桩长28m；C15抗滑桩截面尺寸为2.2m×3.4m，单桩桩长20m；C16、C17抗滑桩截面尺寸为2.2m×3.4m，单桩桩长15m；C排共设置抗滑桩17根、463m。

（3）D排抗滑桩：在路基右幅路基右11.6m设置D排抗滑桩，D1、D2、D3、D4共4根，将其与C排桩相连，组成H型（C-D）抗滑桩，组合配对形式为：D1-C7、D2-C9、D3-C11、D4-C13。D1抗滑桩截面尺寸3m×3m，单根桩长18m；D2、D3抗滑桩截面尺寸3m×3m，单根桩长20m；D4抗滑桩截面尺寸3m×3m，单根桩长15m。

（4）E排抗滑桩：在路基右幅路基右11.6mD排抗滑桩桩间设置E排桩，E1、E2、E3共3根，将其与C排桩配对，组合配对形式为：E1-C8、E2-C10、E3-C12。E1、E2、E3抗滑桩截面尺寸3m×3m，单根桩长20m。

4.3施工要点

4.3.1施工顺序

裂缝封堵→C、B排抗滑桩→D排抗滑桩→E排抗滑桩→预应力锚索→仰斜式排水管→地梁→跳槽整体开挖→排水隧洞（视情况是否施作）

4.3.2施工要点

（1）H型抗滑桩施工应分段进行，施工过程中路槽开挖分段长度为12m。

（2）排水隧道是否有必要设置，需进行进一步论证。（2015年11月16日的方案评审会已确定取消施作）

5施工过程及治理效果监测

（1）C排桩施工后，路槽相继开挖，此时B排桩正在施工，D、E排桩未施工，滑坡发生明显的变形，导致C排桩承受了较大的滑坡推力，2015年8月中旬H型抗滑桩系梁施工完毕后，滑坡支挡体系基本完成，后期滑坡推力由C排桩，D、E排桩及B排桩共同承担，监测结果显示支挡体系形成之后滑坡变形收敛。

（2）尽快完成仰斜式排水孔施工。

（3）建议滑坡路段路基范围内设置纵向盲沟疏排地下水。

（4）为进一步约束抗滑桩变形，确保其正常使用功能，建议尽快按设计要求完成锚索张拉。

结论

（1）对于滑坡治理工程需在确定方案前需进行详细的施工地质勘探工作，确定滑动面位置、软弱岩层深度及节理发育情况，为滑坡治理方案设计提供有力的依据；

（2）滑坡治理工作难度大、复杂，且有不可预见性，施工中应加强滑坡体监测，做好监测记录，实时掌握滑坡动态，采用动态设计、动态施工的方式进行治理；

（3）结合工程实际情况采取多种防护方案结合的方式对滑坡进行治理，在保证边坡稳定的前提下，尽可能节约工程造价；

参考文献：

[1]杜炜平，唐刚.古滑坡体破坏特征与防治对策.土工基础.2006，20（3）：2-3.

[2]邓志斌.古滑坡地段滑坡治理措施.中南公路工程，2002，27（3）：2-3.

作者简介：

张青林，男，1983.08.19。大学本科，工程师，身份证号码：230523198308190412