板岩地区高边坡滑坡断缝原因及处置措施研究

GXF360 2019-09-15

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1 板岩地区介绍

板岩地区，高速公路路基的滑坡断缝原因及工程治理是公路建设经常面临的问题，特别是路堑高边坡滑坡，逐渐引起广泛关注。现有文献对板岩地区路基滑坡断缝的研究较少，实际上，对雨水较多的板岩地区，板岩遇水易风化、强度急剧降低，岩体破碎，碎块间结合性差，在暴雨及久雨条件下，易发生山体滑移，产生滑坡断缝，对路基边坡有很大的安全隐患，对人的生命安全将造成严重的影响。因此，为能够较好地对板岩地区高边坡进行治理和预防，对滑坡原因及治理措施进行深入的研究是非常必要的。

2 工程概况

贵州省荔波至榕江高速公路榕江互通挖方高边坡AK0+060～AK0+120段工程，施工单位开挖至第5级坡时（第7级拱形骨架施作完成，第6级锚索穿束完成并已注浆），受2017年7月下旬连续降雨影响，岩体抗剪强度降低，在自重作用下产生一条自坡顶村道沿坡面斜向下至5级坡脚约0.5m宽、1.5m深的纵向大裂缝，形成贯通滑动面，整个5～7级边坡均出现较大开裂和滑塌现象。通过对该处山体进行了实地勘查，发现山体岩体结构破碎，节理裂隙发育，坡面岩土在连续强降雨天气中，呈现饱水状态，导致坡面出现滑塌，山体出现整体失稳。

根据地质调绘和钻探揭露，边坡区地层岩性特征呈以下几个方面——

全风化泥质板岩：棕褐，极破碎，岩体结构已基本破坏，部分可辨，岩芯破碎呈砂土状夹碎块状，手可掰碎。钻探揭示层厚5～6m。

强风化泥质板岩：灰褐色、灰绿色，主要矿物为石英、长石及粘土矿物，变余结构，板状构造，岩体结构大部分破坏，泥质胶结，节理裂隙极发育，裂隙面被铁锰氧化物渲染，岩芯破碎呈碎块状夹少量短柱状，块径2～6cm，最大8cm，柱长5～12cm，锤击易碎。钻探揭示层厚21m左右。

中风化泥质板岩：灰褐色、灰绿色，主要矿物为石英、长石及粘土矿物，变余结构，板状构造，钙质胶结，节理裂隙较发育，裂隙面被铁锰氧化物轻微渲染，岩芯呈柱状夹块状，一般柱长5～20cm，最长30cm，块径3～8cm，锤击声脆不易碎。钻探未揭穿。

3 滑坡影响因素分析

根据边坡滑塌现状，结合地质勘察、现场开挖情况，本段边坡滑塌的主要原因包括：

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（1）地质因素：发生滑塌变形的岩体主要为全强风化泥质板岩层，泥质胶结，呈碎裂状，属于类土质边坡，开挖后长时间暴露，在干湿变化条件下其强度逐渐降低，自稳能力变差，表现为近似圆弧滑动。

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（2）水的因素：变形岩土体风化严重，节理裂隙极发育，易受降雨及地表水入渗运移的影响；在暴雨及久雨条件下，地表水下渗，积蓄在边坡体内部，导致坡体内部岩体自重增加，抗剪强度大幅下降，最终在边坡自重作用下发生滑塌。

（3）路基开挖形成大临空面，排水边沟不畅等，诱发了边坡土体的滑动。

4 滑坡治理方案

4.1 原设计

榕江互通AK0+060～AK0+120右侧边坡设计为7级高边坡，其中第5级边坡采用锚杆格梁防护，坡率1:1，锚杆长12m；第6级边坡采用锚索格梁防护，坡率1:1，锚索长26m；第7级边坡采用拱形骨架防护，坡率1:1.25，坡顶开口线紧邻既有村道；第1级边坡采用锚杆格梁防护，坡率1:1，锚杆长12m；第2、3级边坡采用锚索格梁防护，坡率1:1，锚索长26m。如图1所示。

图1 AK0+060 ～AK0+120 原设计防护形式

4.2 滑坡处置方案

4.2.1 方案一（图2）：阶梯式护面墙+锚索+钢管桩

对边坡自上而下进行刷坡清方，同时对乡道向内侧进行局部改移，改移清方之前需滑坡体顶部插打钢管桩，防止刷坡过程中诱发上部继续滑坡，保证施工安全。由于滑面已经贯通，建议对滑坡进行彻底清方，而受自然横坡较陡和坡顶地方乡道限制，清方之后需设置强支挡进行防护。强支挡采用阶梯式护面墙，同时在护面墙上施作锚索。

图2 AK0+060 ～AK0+120 滑坡断缝处理断面图（方案一）

4.2.2 方案二（图3）：抗滑桩+锚索

第四级边坡未开挖到位，故对第五级边坡处进行填土反压，防止滑坡继续发展，上部边坡裂缝采用注浆封闭，然后在第六级边坡施作锚索，在五级平台处开挖抗滑桩进行强支挡，桩体采用2m×3m，桩长22m，然后再挖除反压土方，按原设计进行放坡。

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图3 AK0+060 ～AK0+120 滑坡断缝处理断面图（方案二）

5 工程设计方案对比分析及施工验证

由于滑面已经贯通，滑坡体与原山体已经剥离，故方案一采用的卸载清方+强支挡的方案可以完全清除滑坡体，不留后患，且护面墙方案施工较为方便；方案二采用抗滑桩+锚索方案，锚索在滑坡体中易失效，且在滑坡体中挖桩风险高，施工复杂，故经过多方面比选，设计采用方案一，即阶梯式护面墙+锚索+钢管桩，具体设计如下：

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（1）由于第四级尚未开挖到位，故调整原第三级宽平台宽度，由18m缩减至15m，加大第四级平台宽度至16m，对滑坡体进行彻底清除。第四级坡率1:1，采用拱形骨架防护，第5、6、7级施做阶梯式C20砼护面墙，面坡坡率1:0.5，最下两级平台宽度3m，高5m，最上一级面坡坡率1:0.5，顶宽1.5m，护面墙总高23.5m。宽平台下部边坡维持原设计方案。

（2）待护面墙混凝土强度达到80%以上时，在第7级护面墙上设置3排6束锚索，锚索长度从上至下分别为26m、25m、24m，设计张拉力750KN。

（3）护面墙墙后设置50cm反滤层，同时墙身按梅花形设置排水孔，间距2～3m，以排除墙后积水。

（4）为确保既有村道的路面宽度及通行安全，护面墙浇筑完成后及时对墙背进行回填夯实，并做混凝土封闭，并在墙顶设置临边防护波形护栏，村道右侧裸露的土质边坡采用锚杆挂网喷射砼护坡封闭。

（5）边坡自上而下逐级清方、逐级防护，做好施工期间的排水工作，并在各级平台施做位移边桩，做好实时监控，进行不少于两个水文年的监测。

按照该段防护方式，对边坡进行施工、监控量测，施工完成后监控数据无明显变形、稳定性较好，消除了滑坡体对上方地方道路的威胁。

6 施工

根据荔波至榕江高速公路AKO+060～AKO+120段板岩地区高边坡滑塌治理过程，结合板岩地区地质情况、现场施工情况，可得出以下结论：

（1）板岩地区地表土体主要为稳定性较差的覆盖层，开挖后长时间暴露，在干湿变化条件下板岩强度逐渐降低，自稳能力变差，易造成边坡表层滑塌，形成较大贯穿裂缝。

（2）板岩地区高边坡土体结构较松散，易受降雨及地表水入渗运移的影响，在暴雨及久雨条件下，地表水沿第四系土体下渗，积蓄在岩土交界面，并顺基岩顶面流动，使土岩接触面被软化，形成软弱夹层，形成滑塌裂缝。

2.1.1 TPGS-CS的合成称取TPGS 0.5 g、SA 0.66 g、DMAP 0.04 g放置于50 mL的圆底烧瓶中，真空干燥4 h，用适量纯化后的二氯甲烷将原料全部溶解后，加入少量三乙胺，在氮气保护下加热回流24 h，反应完毕后，将溶液在40 ℃下减压蒸发除去溶剂，得到黄色油状物，用二氯甲烷将其溶解，0.45 μm微孔滤膜滤过去除白色沉淀（未反应的SA），产物过硅胶柱除杂，湿法上样，洗脱剂为二氯甲烷-醋酸乙酯-甲醇（9∶2∶2）。用硅胶薄层板监控过柱情况，收集特定段的液体，旋转蒸发得到黏稠液体TPGS丁二酸单酯。反应路线图见图1-A。

（3）路基开挖形成大临空面，排水边沟不畅等，支护不及时均会诱发边坡土体的开裂。

（4）对于抗滑桩+锚索方案等强支护方案，由于滑坡断缝较大，锚索在板岩滑坡体中易失效，且在滑坡体中挖抗滑桩风险高，施工复杂。

（5）强风化板岩厚度大，节理裂隙极发育且呈张开状，岩体破碎，碎块间结合性差，覆盖层已发生滑塌，如不对边坡加强支护，强风化层在各种诱因下极易发生更大的二次滑坡拉裂，因此应对板岩高边边坡进行加强防护。

（1）东营凹陷中带沙三段沉积时期，发育自东向西进积的东营大型复合三角洲，受基准面下降与上升控制，前三角洲—深湖区发育滑塌浊积岩及坡移扇沉积，单个规模较小，但砂体空间上逐期前推、平面上连续分布，为砂岩透镜体岩性油藏的形成提供了良好的条件。

（6）总的来说，板岩地区在施工过程中，受施工扰动及雨水影响，不及时支护易造成边坡滑塌，形成较大张拉裂缝，因此实际工程必须重视板岩遇水因风化、软化的作用。