福建山區某公路滑坡治理方案比選

■熊凱偉

（龍巖市交通規劃所，龍巖 364000）

在公路滑坡的綜合治理中，主要貫徹“及早發現、預防為主、綜合治理、力求根治、不留后患”的原則。 在治理措施的選擇上，應根據地形、地貌、地質、水文等條件，從消除排水危害、改善巖土力學性能、修筑支擋結構等3 個方面著手， 進行多方案比選，選擇安全、經濟、合理且便于施工的方案[1]。 福建省地形以山地、丘陵為主，公路建設過程中不可避免地遇到很多高陡邊坡；氣候潮濕多雨，對于存在不良地質情況的高邊陡坡，在持續暴雨等惡劣氣候影響下，易引發路基高邊坡滑坡。 因此，不論是在建公路還是已通車公路的邊坡滑坡治理，都是福建省公路建設與管理維護的重要內容之一。 本文以福建閩西山區一條已通車國道二級公路滑坡治理為例，闡述了從邊坡滑坡原因分析到方案擬定的全過程，以期為類似地質、氣候條件下的邊坡滑坡治理提供工程參考。

1 工程概況

該滑坡位于國道路基右側。 因華潤水泥廠運輸帶施工二次開挖導致坡面變陡， 第一階設置擋墻，第二階掛網錨噴支護。 華潤礦石水泥輸送帶從第一級平臺通過，運輸帶樁基礎落在擋墻頂部。 具體情況見圖1。 2020 年5 月，受連續強降雨影響，該段邊坡發生滑坡病害，邊坡中間坡腳位置擋墻推移、開裂，路面隆起、開裂；運輸帶支撐柱鋼架變形；上部錨噴支護砼坡面多處損壞、開裂、脫落；坡體有多級裂縫，后緣裂縫長度約30 m，下錯1～2 m，寬約10～20 cm（見圖2～5）。

圖2 坡腳砼路面隆起、開裂

圖3 擋墻墻體開裂

圖4 運輸帶支撐柱變形及坡面錯動

圖5 坡體后緣張裂、下錯

2 地質概況

據工程地質調繪及鉆孔揭露，場地坡體前緣上覆人工反壓填土（Q4me）， 其余地段地表為坡積粘土、坡積碎石（Qdl）、殘積粘性土（Qel），下伏基巖為（T3w）三迭系文賓山組砂巖、粉砂巖及其風化層。巖層產狀330°∠23°、10°∠54°。 場區見一影響坡體穩定構造F02，斷層走向290°，傾向200°，傾角71°，為張性構造，斷層帶內巖體破碎，總體上盤巖石較破碎，風化層厚度大，下盤相對較完整。 根據野外地質調查，坡面總體產狀：160°∠40°，在坡體周邊共進行5 組節理統計和產狀測量。 巖層層理傾向與坡向反傾，但多組節理傾向與坡面傾向相近，呈順坡向方向，且呈密集狀，屬不穩定結構面，不利于坡體穩定。

場區位于中亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，雨量充沛，四季分明，立體氣候顯著。 年均氣溫19.5℃～21℃，年降水量1 000～1 800 mm，無霜期為268 d。區內4—11 月為多雨季節，6—9 月夏秋之交，常遭臺風暴雨襲擊。

3 滑坡病害性質及規模

3.1 成因分析

公路邊坡滑坡成因分析對于制定邊坡滑坡治理方案十分重要，只有科學分析出邊坡滑坡的主要因素，才能有針對性地提出科學合理的治理方案。邊坡滑坡的成因主要包括內在因素和外在因素。 內在因素包括巖土體的物理力學性質、地質構造、地形地貌等，而外在因素則主要包括降雨、地震、人類工程活動等[2]。 邊坡滑坡往往是多因素共同作用的結果。 經多次現場踏勘，結合地質勘察等資料綜合分析該滑坡成因如下：（1）巖土結構：坡體主要由坡積粘土、坡積碎石土、粉砂巖、砂巖及其風化層組成，厚度較大，其中坡體中部多為直接揭露全-碎塊狀強風化粉砂巖、砂巖，具有泡水易軟化特性；（2）地形地貌： 滑坡區天然山坡的坡角約35°～40°，坡體內以土質風化為主，人工開挖后形成40°～50°的坡腳，其高差為15～25 m，易產生失穩；（3）構造及節理裂隙影響：坡體的巖土體節理發育，常夾軟弱層，具有一定的滲透性，本路段邊坡巖土結構呈松散狀，為土質結構、類土質邊坡；本區域基巖層理為330°∠23°、10°∠54°， 但多組節理傾向與坡面傾向相近，且小于坡腳，為順坡向的不利結構面。

綜上， 該滑坡主要是由于2020 年5—6 月連續強降雨，大量雨水入滲坡體，使上覆土體迅速飽水軟化，自重增加，坡體下滑力大大增加，同時土體抗剪強度降低，抗滑能力減弱；在強降雨作用下使得滑體沿斷層帶、不利結構面及風化差異界面滑移，并牽引后部土體，逐漸形成現有的滑坡規模。

3.2 要素分析

3.2.1 滑坡周界

根據滑坡的變形特點及裂縫展布情況，推測滑坡周界如圖6 所示，滑體長約46 m，寬約55 m，最大高差約30 m，滑坡方量約1 萬m3，屬于小型滑坡。 滑坡后緣邊界距離邊坡開口線約8 m，剪出口位于坡腳道路下方，兩側由坡頂裂縫發展方向順延至坡腳。

圖6 推測滑坡周界

3.2.2 前緣與后緣

（1）前緣裂縫及坡腳：坡腳擋墻坡面局部見橫向裂縫，路面開裂，推測為滑坡前緣剪出口。 （2）坡體后緣裂縫：滑坡后部多為天然地貌，植被發育，坡面見1 條東西向長裂縫，長約30 m，寬約10～20 cm，下錯1.5～2.2 m；后緣裂縫北側發現1 條長約10 m、高約60 cm 的陡坎，面上見青苔，推測陡坎形成時間較久，由坡體錯動后形成。

4 邊坡穩定性分析

4.1 滑動面的確定

根據邊坡的深孔位移監測資料及補充勘察報告，結合坡體變形裂縫的實測資料，綜合確定滑動面。

4.2 設防標準

本項目公路等級為二級，根據《公路滑坡防治設計規范》（JTG/T 3334-2018）規定，二級公路滑坡防治工程安全等級危害程度為中等，安全等級為Ⅱ級。 該滑坡范圍內存在華潤運輸帶，安全等級提高為Ⅰ級，該路段為二級路且防護范圍內存在構造物，安全系數取較大值，因此綜合考慮該滑坡防治工程設計穩定安全系數取1.25[3-4]。

4.3 穩定性計算分析

4.3.1 計算方法——反算法

反算滑動面綜合指標法是指對可能的滑動面，根據其變形特點及穩定程度，結合相關試驗與經驗參數，反算各滑動面的綜合力學指標，推斷出可能的最不利滑動面，并進行穩定性分析與評價，再根據設定的安全系數值，反算滑坡推力，為下一步邊坡防護措施的制定，提供力學依據。

4.3.2 計算工況

根據該滑坡變形破壞特點和當前發育狀態，結合相關地勘資料與監測資料，經綜合分析評估，上邊坡安全系數應介于1.0～1.05 間，取1.014 進行反算。具體邊坡土層參數如表1 所示。

表1 土層力學參數

4.3.3 計算滑坡推力

滑動面模型如圖7 所示，考慮坡腳有重要構造物，穩定安全系數取同類情況中最大值[4]，故取1.250作為穩定安全系數反算滑坡推力為850 kN/m。

圖7 滑動面模型

5 治理方案設計

邊坡滑坡的綜合治理方案主要包含消除排水危害、改善巖土力學性能、修筑支擋結構等3 個方面的工程措施；按照實施階段，又可分為應急處理措施和永久治理措施。

5.1 應急處理措施

應急處理措施主要是為防止滑坡進一步發展，以減輕后期治理難度。 考慮到該段邊坡位置較為敏感，坡腳為已通車國省干線，邊坡滑坡后仍處于蠕動變形階段，為保證公路運營安全，對該邊坡采取以下應急措施：（1）坡腳反壓：坡腳設置反壓，反壓高度6 m，壓整幅，面坡1∶1.5，坡面采用袋裝土碼砌；（2）裂縫封閉：裂縫采用水泥砂漿封閉，并用彩條布覆蓋，避免地表水通過裂縫入滲至坡體內；（3）排水系統： 一階擋墻及二階坡腳施打排水平孔，單根長度15～25 m，間距5.0 m。

5.2 永久治理措施

5.2.1 方案一：抗滑樁結合刷坡錨固防護

（1）支擋及錨固工程。 邊坡第一階重做已破壞擋墻，二級平臺設置錨索抗滑圓樁（樁直徑為2.2 m），樁間距6 m，樁頭外挑2 m，并施工樁頭錨索；第二至四階滿布預應力錨索框架，具體設計方案見圖8。

圖8 抗滑樁結合刷坡錨固防護方案斷面設計圖

圖9 抗滑樁結合刷坡錨固防護方案加固后安全系數

（2）排水工程。 第一階坡腳設置排水平孔，長23 m，間距6 m，可以根據現場情況適當調整間距及打設長度，但應確保出水率不小于50%；平臺增設擋水??；坡頂后緣新增1 道截水溝。

5.2.2 方案二：原位預應力錨索強加固防護

（1）支擋及錨固工程。 邊坡第一階重做已破壞擋墻，同時擋墻上設置錨索十字梁防護；第二至四階滿布預應力錨索框架，施工時需進行掛網錨噴結合小導管注漿進行臨時支護，具體設計方案見圖10。

圖10 原位預應力錨索強加固防護方案斷面設計圖

圖11 原位預應力錨索強加固防護方案加固后安全系數

（2）排水工程。 第一階坡腳設置排水平孔，長16 m，間距6 m，可以根據現場情況適當調整間距及打設長度，但應確保出水率不小于50%；平臺增設擋水??；坡頂后緣新增一道截水溝。

6 方案比選與優化

抗滑樁是邊坡滑坡治理的有效手段，具有施工簡單、造價低、效果顯著的優勢[5]。 方案一采用抗滑樁結合刷坡防護，很大程度降低了坡體對坡腳處運輸帶的安全隱患，且刷方清除了大部分滑坡體。 方案二采用小導管注漿臨時防護后施做錨固工程原位加固，計算安全系數高（圖9、11），但留有滑坡體等安全隱患，且施工難度大，施工風險高。 根據邊坡滑坡的處理原則中的“力求根治、不留后患”，綜合考慮施工風險、經濟合理、加固穩定性等因素，推薦采用方案一。

7 處置效果評價

本項目于2020 年12 月完工至今，經受住了歷次強暴雨及臺風天氣等不良氣候考驗，未再次發生病害，證明該治理方案取得良好的效果（圖12）。

圖12 邊坡現狀圖

8 結語

對于已通車的邊坡滑坡治理，設計單位往往可提供多種滿足巖土結構受力的設計方案。 但對于項目管理養護者而言， 邊坡治理方案除應滿足安全、經濟及便于施工外，還需重點把握“力求根治、不留后患”的治理原則。 本例治理方案一與方案二均采用錨固工程加固邊坡巖體，且方案二計算安全系數更高，但考慮到方案一清除了大部分滑坡體，且采用了抗滑樁進行處置，可降低后期在不良氣候作用下再次出現安全隱患的風險，因此采用方案一。 同時，在治理過程中，還應注意應急處置措施的及時施作，例如坡腳反壓回填及坡后設置截水溝等，防止滑坡繼續發展，以減輕治理難度，這對于邊坡滑坡治理尤為關鍵。 應急處置措施與永久支護設計相結合，保證處理方案安全、經濟，利于施工，減少后期管理養護成本。