某高速公路红黏土特征及典型滑坡处治

成永刚，范安军，王明琪，李华明

(1.四川公路工程咨询监理公司， 四川 成都 610041； 2.四川巴广渝高速公路开发有限责任公司， 四川 广安 638550)

红黏土在我国内陆盆地、低缓丘陵和母岩湿热条件下“红土化”作用明显的地区和以及部分冰土堆积体地区广泛分布[1]，主要包括第四纪和少量第三纪的各种成因的红色黏性土和粉质黏土等。红黏土干湿效应明显，即干燥时坡体裂隙发育，土体强度较高，坡体稳定性较好；富水时裂隙闭合，土体强度下降明显，坡体易发生变形失稳，造成地形地貌多呈剥蚀残丘或低缓丘陵状，自然坡度多在5°～15°之间。红黏土滑坡在形态上多呈“宽扁形”，即沿线路方向的宽度大于滑坡后缘至前缘的长度。坡体变形后若不能进行及时治理，则随着渐进式的牵引变形而造成滑坡范围不断扩大[2-3]。滑坡剪出口主要受边坡坡脚的应力和隔水层控制。即边坡高度较大或坡率较陡，易造成边坡脚应力超过黏性土强度而发生破坏；大气影响层的湿胀干缩层下部的隔水层或土岩界面的隔水层控制作用下，易造成坡体沿隔水层顶面发生滑移[4]。红黏土滑面形态受上层滞水、矿物分布和下伏基岩形态等的影响，往往形成沿土岩界面、母岩结构面和发生于黏性土内部的同生滑面，其滑面形态可呈圆弧状、直线状或折线状[5]。

某高速公路位于四川盆地东部的砂泥岩红层地区，沿线地表多为崩坡积、坡残积和冲洪积相红黏土，土体含水率高，多呈可塑—软塑状，甚至流塑状，水田、鱼塘分布广泛，下伏产状近水平状的砖红色侏罗系和紫红色白垩系砂泥岩。项目区属亚热带季风气候，年均温15.8℃～17.8℃，年降雨量950 mm～1 150 mm，构造作用轻微，地震基本烈度≤Ⅵ度。工程建设期间发生了大量的红黏土滑坡，呈现出“逢挖必垮”的高发性滑坡群特征，严重制约了正常的工程建设，造成了大量的社会财富浪费。

1 红黏土滑坡基本特征

(1) 红黏土滑坡分布密度大，不少地段滑坡呈现成群分布的特征。全线共有各类滑坡192处，与红黏土相关的滑坡133处，占滑坡总数的69.3%。其中挖方路堑红黏土滑坡有71处，占挖方路堑滑坡数量的73.2%，平均0.483处/km。

(2) 红黏土滑坡以小、中型滑坡为主。区内挖方路堑滑坡总体积503.5万m3，其中红黏土滑坡总体积311.5×104m3，占路堑式滑坡总体积的61.9%，平均4.4×104m3/处，其中体积小于1×104m3的为32处，占红黏土滑坡的45.1%。

(3) 红黏土滑坡的滑面主要呈现三种形态，即依附于土岩界面的滑面，以及发育于红黏土内部的圆弧形同生滑面和受大气影响呈近直线的同生滑面，见图1。其中依附于土岩界面的滑坡为48处，占总数的67.6%。形成红黏土内部的同生滑面滑坡为23处，占总数的32.4%。

(4) 红黏土滑坡滑面埋深h≤6 m的浅层滑坡为50处，占红黏土滑坡总数的70.4%。滑面埋深6 m

(5) 红黏土滑坡沿线路方向的宽度L与滑坡主轴长度m的比值较大，形态上呈明显的“宽扁形”。其中L/m≥3的为53处，占总量的74.7%。只有一处滑坡的L/m<1。

(6) 红黏土滑坡主轴长度m与滑体厚度d的比值相对较大，其中m/d≥3的为51处，占总量的71.8%，滑坡形态上呈明显的浅层滑动特点。这与区内红黏土滑坡含水率高，多呈可塑—软塑，甚至流塑状，造成坡体开挖后极易造成滑坡不断牵引发展变形有直接关系。

续表1

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2 红黏土滑坡发生原因分析

(1) 从区内的地形地貌上看，线路经过的区域属自然坡度为5°～10°的平缓丘陵区，降雨丰沛、植被茂盛，水田、池塘分布广泛，坡体含水率高而多呈可塑—软塑状，物理力学性质较差，对工程扰动的敏感性高[6]。边坡开挖形成的临空面极易造成坡体应力场和渗流场的快速变化，当两者无法平衡时则造成边坡变形，乃至滑坡的发生。尤其是与降雨作用叠加时，往往造成滑坡成群分布。

(2) 高速公路开工前一年度，区内旱灾较为严重，造成坡体地下水位降幅明显和红黏土裂隙发育[7]。而工程建设期间区内降雨量大暴雨多发，使地表水大量沿裂隙进入坡体，造成土体重量和水压力快速增加，土体的内摩擦角、黏聚力和基底吸力等大幅下降，是导致区内红黏土滑坡高发的主要原因之一。

(3) 平缓的地形有利于提高线路的指标，但忽略地质选线造成边坡开挖方规模较大、坡率偏陡、工程防护力度偏弱，尤其是对地表水和地下水的重视程度不足，为红黏土边坡病害留下了安全隐患。

(4) 边坡的“动态设计、信息化施工”原则贯彻不力[8]，没有依据现场开挖反映的实际地质条件，实时针对性的调整红黏土边坡处治方案。当坡体发生病害形成滑坡时，甚至由于设计变更周期过长造成坡体不断发生牵引变形而导致滑坡范围不断扩大,见图2。

(5) 边坡开挖期间，对边坡截排水工程的忽视，以及野蛮开挖是造成区内红黏土滑坡高发的重要因素之一。

3 主要处治工程措施

(1) 富水的红黏土性质较差，坡体开挖后极易在短时间内造成坡体应力场和渗流场调整，往往造成坡体变形和滑坡发生。因此，积极贯彻工程“预加固”和优先设置截、排水工程的防护理念[9-10]，是处治红黏土滑坡的最有效方法之一。

(2) 地形地貌平缓、占地容许时，采用与红黏土物理力学指标相适应的缓坡率开挖，是预防红黏土滑坡最常用的措施之一。其工程施做方便，能快速有效的处治滑坡，在工程实践中有着广泛的应用。

(3) 红黏土深厚的滑坡地段在采用抗滑桩支挡防护时，重点加强桩前水平地基承载力的核查[11]，防止桩体锚固能力不足而造成抗滑桩变形。

(4) 二元结构红黏土边坡，针对性地加强土岩界面处的工程加固是处治该类型滑坡的重点[12]。条件适宜时，优先采用锚杆挡墙等轻型支挡结构。

(5) 具有较强膨胀性的红黏土地段，积极采用红黏土有较好应力、应变协调的加筋土挡墙柔性工程进行滑坡处治[13]，可在有效处治滑坡的基础上，大幅降低工程造价和提高工程的安全度。

(6) 红黏土滑坡治理贯彻“治坡先治水”的理念[14-16]，积极采用边坡渗沟、支撑渗沟等工程措施，有效提高坡体的自身稳定性。

某工程红黏土滑坡处治工程措施见表2。

表2 某高速公路红黏土滑坡处治主要工程措施表

4 代表性红黏土滑坡治理

(1) 滑坡概况。玉山互通CK0+920—CK1+320段位于多有水田、鱼塘分布的缓斜坡台地上，地表为最大厚度约17 m、可塑—软塑状紫红色崩坡积和残坡积红黏土，下伏产状340°∠8°的白垩系泥岩和粉砂质泥岩。原设计路堑边坡最大高度12.2 m，坡率1∶1，采用绿化防护。

工程施工边坡开挖至接近路基标高时，边坡变形造成距坡顶约10 m～15 m的水塘开裂，使大量地表水流入坡体形成滑坡。在随后近一年的时间里，滑坡由于没有得到及时处治而不断牵引发展，最终形成了主轴长约72 m，宽约400 m，滑体平均厚约10 m、体积约26×104m3的多级牵引式红黏土滑坡，造成位于滑体上的巴玉公路和大量民居开裂，损失相当严重。

(2) 滑坡治理相关分析计算。在滑坡反算并参考相关试验的基础上，滑面黏聚力c=12 kPa，内摩擦角φ=9.2°，依此计算得CK0+920—CK1+250段控制性暴雨工况下滑坡的最大下滑力为656 kN/m，而牵引范围相对较小的CK1+250—CK1+320段控制性暴雨工况下滑坡的最大下滑力为245 kN/m。

CK0+920—CK1+250段红黏土滑坡地下水丰富而下滑力较大，且红黏土容许承载力[σ]=120 kPa，故决定在该段采用强支挡+排水为主的工程措施进行滑坡处治，即采用截面2.0 m×2.2 m，桩长为14 m～18 m，间距为5 m的52根抗滑桩+桩间挂板后设置透水材料为主的工程措施进行处治，且考虑到桩前红黏土承载力较小，故加大抗滑桩宽度以减小桩体对桩前承载力的要求(见图3)。

CK1+250—CK1+320段下滑力相对较小，采用4 m高挡墙+间距为8 m的支撑渗沟为主的工程措施进行处治，并对地基承载力较低的墙基采用砂砾石进行换填处理(见图4)。

工程实施完成5 a来，根据监测反馈，滑坡范围内的民居和该公路没有发生滑坡变形，期间经历了多次大暴雨的洗礼而坡体稳定性良好，显示滑坡治理是成功的。

5 结 语

(1) 红黏土具有明显的干湿效应，工程敏感度高，滑坡具有群发性的特点。公路工程应严格贯彻“地质选线”的理念，有效预防工程滑坡的发生。

(2) 红黏土滑坡滑面主要有土岩界面型、同生圆弧型和大气影响同生直线型三类，滑坡具有体积相对较小、形态上呈“宽扁形”、长厚比较大的特点。

(3) 红黏土坡体应贯彻“预加固”和“治坡先治水，治早治小”的理念，尽量减少水和工程扰动对坡体稳定性的影响。