云茂高速公路高边坡滑塌分析及治理

GXF360 2019-09-21

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引言

山区高速公路深挖高路堑边坡，坡体岩质复杂多样，因设计、施工及降雨等多种因素影响，往往造成路堑高边坡失稳病害的出现［1—2］。在滑塌病害出现时，应采取应急处治措施及优化设计，削坡卸载，调整坡率，变更锚杆防护为锚索框架梁支护等措施，增强其稳定性，保证后期运营安全［3］。

1 工程地质条件

K92+660—K92+755路堑边坡，长95 m，最大坡高44 m，边坡设计坡向345°。

1.1 地形地貌

该路段属低缓丘陵地区，地形起伏较大，坡体地面标高约113～200 m，设计坡脚为45°，自然坡脚最大为22°。山体植被发育，生长三华李、松树及各种灌木、蕨类植物。

1.2 地层岩性

由钻孔勘探资料及野外地质调绘成果，边坡覆盖层主要由第四系坡残积粉质黏土组成；基地由加里东期粗粒花岗岩及其风化层组成。

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（1）粉质黏土Qdl：棕黄色，稍湿，可塑，含5%～15%不等的中细砂粒。全场地分布，厚度0.9～2 m。粉质黏土Qel：褐黄色，稍湿，硬塑，含10%～15%的中细砂粒。零星分布，厚度4.2 m。（2）粉质黏土Qel：褐黄色，灰褐色，稍湿，可塑，黏性较差，可见母岩结构。零星分布，厚度0.5 m。（3）粉质黏土γ3：褐红色，褐黄色，稍湿，硬塑，少量中细砂粒，由花岗岩风化残积而形成。局部分布，厚度3.2～4.7m。（4）强风化花岗岩γ3：褐黄色，灰褐色，风化裂隙发育，岩石破碎，岩芯碎块状、碎石状，间夹中风化岩块。局部分布，厚度7.4～18.6 m。（5）强风化花岗岩γ3：褐黄色、褐红色，岩石风化剧烈，矿物多已完全风化，岩芯半岩半土状，岩质软，遇水易软化。局部分布，厚度11.5～15 m。（6）强风化变质砂岩Pt2：褐黄色、灰褐色，裂隙较发育，岩石破碎，岩芯碎石、碎块状，间夹中风化岩块。零星分布，厚度8.7 m。（7）强风化变质砂岩Pt2：褐黄色、岩石风化剧烈，裂隙发育，岩芯半岩半土状、碎石状，岩质及软，遇水软化。零星分布，厚度21.7 m。

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1.3 地质构造

根据工程地质勘察调绘结果，坡体全范围未发现断裂构造形迹，该路段边坡主要是土岩混合边坡，第四系覆盖层及全—强风化层较厚，植被发育，测得部分节理裂隙产状数据见表1，赤平投影见图1。

表1 节理结构面调查

调绘点编号坐标（X,Y）结构面编号倾向（°）倾角（°）延伸长度（m）线密度（条/m）结构面宽度（mm）结构面表面特性D3192 527 842.203 1 2 467 319.582 2 P1 340 40 D3192 527 842.203 1 2 467 319.582 2 P2 320 50

图1 赤平投影

1.4 水文地质

气候温和，雨量充沛，降水渗入是地下水的主要补给来源。地下水主要有孔隙水及基岩裂隙水两种类型，前者主要存在于第四系松散层中，孔隙水含量及水位埋深主要受季节变化影响；后者主要赋存于岩石裂隙中，透水性及赋水性极不均匀，水量受基岩裂隙发育程度的影响，局部可能富集。

2 高路堑边坡开挖及滑塌病害情况

K92+660—K92+755左侧四级坡以全—强风化变质砂岩为主，局部岩体破碎，第四级人字骨架支护及平台截水沟已施工完毕，第三级坡面正在进行锚杆格梁钻孔作业，二级坡面基本开挖到位。在连续多天降雨后，K92+660—K92+755第三级锚杆在施工钻孔过程中，4月8日下午，三级平台开裂约5～10 cm，发生浅层局部滑塌，二级平台开裂10 cm，4月9日上午三级平台深部位移监测数据显示在该平台以下5.5 m处存在位移突增变化点，滑塌位置深层位移变化曲线见图2。

3 滑塌病害原因分析

3.1 诱因分析

坡体最高44 m，主要是粉质黏土和强风化变质砂岩构成，内部局部有大小不等孤石分布，坡体土质强度低、属弱膨胀性遇水极易软化崩解，岩体风化程度较高。在阴雨天气下，雨水渗入坡体，坡体自稳强度降低，雨后坡体水位下降，形成下渗推力，破体内含水量大，土体软化，无法承受来自第三、四级坡体的作用力；三级锚杆格梁防护未施工完毕，对坡体没有有效的加固。

图2 K92+700深层位移变化曲线

3.2 监测数据分析

滑坡塌陷范围：K92+680—K92+750第二、三级坡体，长度约70 m，高度约20 m，深度约5.5 m。断面监测曲线见图3、图4。

3.3 原边坡设计情况

K92+660—K92+755边坡，长95 m，共4级，最大坡高44 m，各级采用2 m宽平台，1～4级坡率分别为1∶1.00、1∶1.00、1∶1.00、1∶1.25，1级坡为6 cm客土喷播+锚杆格梁，2级坡为6 cm客土喷播+锚索框梁，3级坡为6 cm客土喷播+锚杆格梁，4级坡为人字骨架+三维网植草。见图5。

图3 K92+690断面监测曲线

图4 K92+720断面监测曲线

3.4 边坡施工开挖原因

持续降雨至大量地表水渗入坡体，边坡部分土属微膨胀性土，坡体自稳性能降低，加之第二级坡面已经开挖到位，而第三级锚杆格梁还在钻孔作业，并未切实做到“开挖一级防护一级”，边坡支挡加固施工较为滞后，导致边坡失稳滑塌的出现。

按照国家、省的推动科技创新发展的新政策、新要求，落实《S科学院科研财务助理管理办法》，S科学院启动科研财务助理的遴选、培训和聘用工作，使科研人员能够从复杂的财务业务中解脱出来，潜心科学研究。院财务部门对全院100余名科研助理人员进行了科研经费管理和财务制度的业务培训，相关处室部门对参加培训的科研财务助理进行了考核。

图5 原设计支护形式

4 高路堑边坡滑塌处置措施

4.1 应急处置

第二、三级边坡已发生浅层滑移或局部塌陷，自稳性能降低，支撑条件减弱，存在整体坡面滑塌的风险，必须立即采取紧急措施予以加固处置。（1）做好已开挖边坡各级平台临时截排水措施；（2）彩条防水布覆盖已开挖的坡面；（3）对已开挖出的二级坡覆土反压；（4）扩大征地对第四级坡顶削土卸载。

4.2 边坡开裂滑塌处置方案

现场开挖过程中发现坡体的组成岩层中有一组顺坡向倾角30°的顺层结构面，该层结构面基本贯穿整个坡面，本着“固脚强腰”的理念，为保证边坡的稳定性，对原设计的支护形式予以优化加强。（1）将K92+700—K92+755段边坡进行重新削坡降载，第一至三级坡坡率调缓为1∶1.25，第四级坡率不变，处理范围为塌方区域前后扩大约10 m；一级平台调整为4 m；（2）第三级坡变原设计锚杆格梁为锚索框架梁，防护范围根据滑塌范围适当调大；进一步优化设计，一劳永逸确保边坡的稳定性［4］。见图6。