某干线公路滑坡成因分析与治理设计

林文霞

(福建省交通规划设计院有限公司，福州 350004)

1 引言

福建地区降雨量充沛，岩土体风化作用强烈，常遭遇台风暴雨侵袭， 诱发了大量工程滑坡、 泥石流等地质灾害， 严重的灾害对公路的建设周期和运营安全产生极大影响，还容易造成较大的人身伤害和财产损失，特别是国省干线运营期间滑坡，对交通安全危害更大。

2 工程概况

该滑坡发生于某国省干线K39+715.380 ～K39+813.960 路段， 原设计采用单阶折线1∶0.3、1∶0.5 放坡。2016 年6 月，受强降雨影响，该路段左侧边坡坡顶出现裂缝。现场预警后，各参建单位及地质专家第一时间对现场进行踏勘并提出临时处置措施：保证边坡临时稳定，刷坡卸载，采用单阶高度10 m，坡率1∶1.0 进行刷坡。 刷坡后边坡高四阶约40 m。 2016 年9 月，受台风“莫拉蒂”及“鲇鱼”强降水影响，边坡继续变形，边坡坡体进一步开裂、下错，受前缘土体牵引，边坡在原最高裂缝位置以外20 m 左右新增一条裂缝， 坡顶裂缝宽度多在10～70 cm，下错约0.5～1.5 m。 该滑坡周界及病害特征明显，具体如图1～3 所示。

地质调绘表明，K39+736～+795 段边坡第2～4 阶坡面出现变形， 后缘张拉裂缝最远位于距坡顶开口线约40 m，错台高度约0.5～1.0 m，剪出口位于第二阶坡面中下部。滑体主轴长约65 m，宽度约60 m，滑动面最大深度约14 m，滑体约4 万m3，属于中层小型滑坡，目前处于滑动变形阶段。 地质断面如图4。

3 工程地质条件

3.1 地形地貌

图1 滑坡全貌

图2 第二阶坡面剪出

图3 第四阶坡面下错

图4 K39+765.100 断面示意图

滑坡场地原始地貌属丘陵斜坡地貌， 风化剥蚀较强烈，总体地势由北往南倾斜。现边坡坡度多在30°～60°。边坡北面与后山相连，相连部地势稍高，山体植被发育，属工程滑坡。

3.2 地层岩性

滑体主要分布地层为：粉质粘土、砂土状强风化凝灰熔岩、碎块状强风化凝灰熔岩、中风化凝灰熔岩层。 其中碎块状强风化凝灰熔岩母岩矿物为长石及石英， 风化强烈，岩芯呈碎块状，裂隙呈张开状，岩壁局部稳定性较差，裂隙面见铁锰质渲染。

3.3 水文地质特征

滑坡场地地下水主要为基岩风化带孔隙、裂隙水，基岩风化带孔隙裂隙水主要赋存于强风化凝灰熔岩孔隙裂隙中，其孔隙、裂隙发育程度不均，其透水性和富水性很不均匀， 主要接受大气降水的垂向渗透补给及同一含水层的侧向补给，沿地势向低处排泄。地表水主要表现为基岩风化带孔隙、裂隙水顺山体坡向排泄泉水，其流量主要受大气降水影响。

4 滑坡成因分析

该滑坡体原自然地形较陡，坡脚开挖后，边坡未及时防护，导致坡面原应力平衡遭破坏。边坡开挖施工时为雨季，大量雨水渗入土体降低了边坡土体的物理力学性质，边坡产生失稳滑动。受前缘开挖边坡失稳滑动牵引，自然边坡上形成多条拉张裂缝及错台。 从其引起滑动的力学性质判断为牵引式滑坡，边坡开挖产生了牵引式滑坡，主要有以下几方面原因。

4.1 地质原因

坡体土层场地风化岩层差异风化显著，均匀性差，岩土体结构松散破碎， 凝灰熔岩岩土体结构面发育且结构面倾角对边坡稳定不利(321°∠73°，153°∠56°)(图4～5)；结构面受铁锰质浸染，胶结能力差；边坡开挖后揭示的地层中结构面多见夹泥、碎裂岩化等构造迹象，下伏基岩面陡倾，且倾向边坡坡面方向。

图5 赤平投影分析

4.2 降雨影响

受台风带来连续强降雨的影响， 地表水大量沿风化裂隙面渗透，同时下伏基岩相对隔水，且倾向边坡坡面方向，无法及时排出坡体地下水，造成坡体地下水位显著升高，坡体自重增加，岩土体强度指标下降，坡体沿顺坡向不利节理面及土岩交界发生滑动，形成滑坡。

4.3 人类工程活动的影响

边坡的开挖，使坡脚地带形成了高陡的临空面，破坏了边坡岩土体的原有平衡状态， 原设计边坡未采取加固防护措施，其抗滑能力不足，同时，边坡爆破开挖对岩体的扰动，在不利情况下，导致坡体开裂、下错，边坡失稳。

5 滑坡稳定性分析及治理设计

5.1 滑坡稳定性分析

在了解滑坡的地质背景、 形态特征和形成机制的基础上对上述滑坡体进行稳定性分析及评价， 选取了滑坡体主滑方向的K39+765.1 断面进行稳定计算。

根据边坡工程地质条件， 考虑边坡在饱和工况下的稳定状况进行稳定分析。参数的选取根据土工试验成果，工程类比和经验等方法获取。 滑带土抗剪强度取值采用GEO-SLOPE 岩土计算软件反演滑动土层的力学参数，认为滑坡正处于极限平衡状态，采用Bishop 法反算滑带土的抗剪强度参数(表1)。

根据现场变形情况，结合试验指标，反演滑动带强度指标(Fs=0.95～1.00，处于临界稳定状态)，计算结果为γ=21.0 kN/m3，C=20 kPa，φ=17.8°(图6)。

图6 反算滑动带强度指标

表1 各岩土层主要物理力学指标表

5.2 综合治理措施

5.2.1 防护加固设计

因边坡失稳后坡体松散，采用刷方卸载+预应力锚索框架防护，如图7，具体如下：

(1)从第2～6 阶，按1∶1.25 的坡率刷坡卸载，两侧坡面逐渐平顺过渡；

图7 K39+765.100 断面设计图

(2) 第2 阶坡面K39+715.380～+813.960 段采用系统锚杆+挂网喷射12 cm 厚C20 砼；

(3)第3～5 阶坡面采用预应力锚索框架，坡面液压客土喷播植草灌进行加固；

(4)第6 阶坡面坡面液压客土喷播植草灌。

5.2.2 排水系统设计

(1)坡顶截水沟：坡顶设置截水沟，尺寸为50 cm×50 cm，矩形截水沟采用C15 砼浇筑，截水沟与坡面设置的流水槽相接将坡顶拦截的汇水汇入坡脚排水沟；

(2)坡面排水：框架内排水通过回填粘土设置导水坡，避免框架内积水；

(3)平台排水：第1、2 阶平台设置挡水埂，第3～5 阶边坡平台设置M7.5 浆砌片石排水沟，尺寸25 cm×25 m，平台采用M7.5 浆砌片石封闭；

(4)流水槽：坡面分别在K39+715、K39+750、K39+814位置设置流水槽，将边坡各级平台汇水汇入流水槽；

(5)坡脚排水沟：坡脚排水沟尺寸采用60 cm×60 cm，将边坡地表水汇入坡脚排水沟内。

5.2.3 稳定性计算

结合上述适当刷坡结合预应力锚索框架加固的治理措施， 计算得该滑坡锚索加固工程后的天然工况坡体稳定系数为1.349，饱和工况(对滑带土参数进行折减)坡体稳定系数为1.209 满足(《公路路基设计规范》JTG D30-2015) 二级及二级以下公路1.15～1.25 的安全系数要求，其分析计算结果如图8～9 所示。

图8 加固后天然工况滑坡稳定性计算图

图9 加固后饱和工况滑坡稳定性计算图

6 结论与建议

(1)二元结构边坡在自然坡率较陡的情况下，盲目开挖坡脚或未及时进行防护，极易形成工程滑坡，由于基岩透水性差，而上覆土层结构较松散，透水性强，地下水在土岩交界面富集，降低界面附近土体的强度，该界面最易形成滑动面。

(2)对滑坡坡面出现的裂缝特别是滑坡周界裂缝必须填粘土进行夯实，避免地表水继续渗入，造成新的破坏。滑坡周围的自然边坡坡面应整平夯实，减少坑洼及裂缝，防止积水下渗。

(3)该滑坡地质条件复杂，结合现场实际开挖揭示地层信息、 锚索孔施工揭示地层结构等信息进行必要的调整与完善，即进行动态设计和信息化施工，从而达到经济合理和安全可靠的目的。

(4)施工过程中应加强滑坡变形监测，若变形较大，应及时告知各参建方，采取必要的临时措施，保持坡体稳定。