张承高速公路路基滑坡治理对策研究

2010年第7期《交通世界》173(4月上)《交通世界》滑坡是一定自然条件下的斜坡，由于河流冲刷、人工切坡、地下水的活动或地震等因素的影响，使部分土体或岩体在重力的作用下，沿着一定的软弱面或带，产生整体、缓慢、间歇性位移的变形现象，滑动形成环状后壁、台阶、垄状前缘等外貌。滑坡是道路边坡常见的一种地质灾害，其产生的基本原理是斜坡岩体的滑动力超过抗滑力的结果。张承高速公路张家口至崇礼段地处河北省西北部的张家口市境内，基本上沿燕山山脉布线，境内沟谷纵横，地形陡峻，地质条件十分复杂。大地各种不良地质现象及多种地质作用形成的软弱结构面和多种岩土组合类型，加上中间夹杂的膨胀岩包体在雨水作用下软化，使得公路沿线发育了大量滑坡病害，主要分布在大华岭南北两侧高山峡谷松散堆积层上。此类滑坡，基岩稳定不滑动，滑坡类型为堆积层滑坡，一般情况下比较稳定，若前缘开挖失去支撑就可能滑动形成工程滑坡。所以在高速公路选线时，要做详细的地质调查和勘探工作，尽可能避开容易发生滑坡地段。对于因地形地貌和地上构造物影响无法避让的，要在路基防护设计时充分考虑滑坡区的工程地质条件，滑坡体的结构、分布范围、形态、规模、类型以及滑动面、滑动带位置；分析滑坡的成因，评价和预测滑坡的稳定性现状及发展趋势，同时分析边坡的稳定性，制定相应的防护方案。本文结合张承高速公路RK18+065-RK18+215滑坡成因进行分析，并提出相应的治理对策方案。滑坡概况张承高速公路RK18+065-RK18+215路线右侧滑坡体段，表层为坡积碎石，中间夹杂有膨胀岩，下部为稳定基岩。路堑边坡高度介于10～43m之间，原设计每8m为一级防护，每级边坡顶设2m边坡平台。一级边坡采用变截面护面墙，边坡坡率为1∶0.5；二级边坡采用等截面护面墙，边坡坡率为1∶0.75，以上坡面均采用空心六棱块铺砌防护。2008年秋季，由于该路段开挖后边坡长时间没有得到封闭和支护，加上降水、干裂等因素影响，导致本段路堑在开挖过程中产生了滑坡。滑坡呈典型的“圈椅状”地貌形态，前缘在开挖平台上鼓起突出，形成明显的滑坡舌；后端形成了高约2～3m的陡坎，滑体后端由于张拉产生的裂隙较多，宽度约20～30m。在路堑边坡坡面形成了明显的滑床与滑体分界，从路堑坡面上可见，该滑坡呈圆弧形滑动面，但后部受到了流纹岩的限制，整体呈现出非典型的圆弧滑动形态，滑体滑动方向与路线呈斜交。滑坡的变形性质和形成原因分析滑坡的变形性质滑坡为表层破碎岩石沿倾向河测的缓倾角节理面产生的破碎岩石滑坡，滑体物质主要为构造和强烈的风化作用所形成的破碎岩石，间以膨胀岩填充。其以上基岩破碎，呈现碎石状，中间为膨胀岩断层泥状，以下岩层相对较完整。滑坡体沿路线总长150m，横向长达124m，滑坡最大厚度约50m，滑坡体积约271500m3，属于大型滑坡。滑坡形成原因分析张承高速公路RK18+065-RK18+215段滑坡是当地区域自然因素和人为因素的综合产物，其形成原因分析如下。地质构造的影响张承高速公路RK18+065-RK18+215滑坡体位于张家口市桥东区口里东窑子村东北部约1km处。该段路基沿大华岭南侧无名沟右岸布线，由于受对岸大华岭特长隧道进口的限制，路基无法避让该滑坡体段。滑坡体对岸正好是张家口——雕鄂断裂带，此断裂带属于张家口——蓬莱地震构造带的组成部分。由于此断裂带的影响，使得区域地质条件变差，滑坡体岩石破碎，给滑坡创造了条件。地形地貌滑坡所在区域为低小丘陵地貌，滑坡位于山脊部位，下缓上陡的山脊，小型冲沟发育，使边坡表面地形较破碎，平均坡度为20度。这样地形的坡体很容易发生滑坡。地层岩性。滑坡体露出地层主要为第四系冲洪积（Q4al+pl）粘土以及坡积（Q4dl）碎石和黄土，下伏基岩为侏罗系陶北营组三段（J3t3）火山岩，岩性主要为凝灰质统纹岩、流纹岩及局部有膨胀岩（斑脱岩）。斑脱岩在滑坡部位分布较多，成为滑坡的主要诱因，斑脱岩具有遇水膨胀力学性能差的特点，张承高速公路路基滑坡治理对策研究文/郭精德TRANSPOWORLD2010No.7(Apr)174HIGHWAY现代公路使其具备了滑坡的条件。地下水作用本区域中，对滑坡有直接影响的仅为第四系孔隙潜水，主要接受降雨（雪）及地表水补给。由于开挖后长期不封闭，造成雨水的下渗，卸载后的松弛作用使岩体产生裂隙，同时，膨胀岩中对于流纹岩的夹杂使变形不均匀，从而进一步形成裂隙，形成了雨水下渗的通道，从而为本滑体的产生创造了条件。路基边坡开挖特别是滑坡前缘及坡脚开挖的作用，使边坡前缘形成高陡临空面，改变了原本的应力状况，造成坡体松弛、裂隙张开，不足以承受上覆岩层的重量而产生压缩变形，引起上覆岩层沿河测的缓倾角构造面下滑。因此，开挖路堑是导致该滑坡产生的直接原因。滑坡治理对策滑坡治理措施滑坡病害治理的目的是控制变形，消除对道路的危害，确保道路运营的安全。根据其工程地质条件、变形的性质和稳定程度，结合现场的实际地形、地物情况和工程实施的可行性，按照滑坡治理“三要素”，卸载、护腰、固脚，采取以下治理措施。刷方减重为减小滑坡推力，结合现场地形，对滑坡体进行刷方减重。根据坡面实际情况适当调整坡率、坡高和平台宽，使坡面平滑过渡。抗滑桩工程在滑坡的主滑体部分RK18+080-RK18+170的第一级平台处设置一排钢筋混凝土抗滑桩，截面尺寸1.5×2m，桩中心距离二级路堑坡脚2.0m，桩长19m，纵向间距6m。护面挡墙和桩间墙一级路堑边坡采用变截面护面挡墙，坡率1∶0.6，高度8m。桩间墙防护同一级边坡防护一样。在一级边坡开挖过程中发现滑动面在桩顶以下约2.5m处，为了有效阻滑，桩间墙从桩顶以下4.0m变更为钢筋混凝土结构。二级路堑边坡采用等截面护面挡墙，坡率1∶1，高度8m。挂网喷锚工程三、四级路堑边坡设在二级大平台顶的后端，即滑体后端陡坎处，采用挂网喷锚防护形式，坡率均为1∶1.15，四级路堑坡顶与地面线相交。护面工程在刷坡减载坡面中，平台部分、缓坡率坡面及路堑顶至截水沟内缘8m范围采用30cm厚浆砌片石防护，下铺设防渗土工布。排水工程本滑坡排水分地表排水和地下排水两部分。为了保证该段地表排水畅通，在平台处、第三级坡面坡脚处和路堑顶8m以外设置截水沟。地表排水可将地表径流截排于滑坡体之外，从而减小向滑坡体入渗。为了排除地下水，在护面墙和挂网喷锚墙面上设置泄水孔，内设碎石反滤层。滑坡治理具体方案结合理论计算结果，并考虑本路段施工可行性，本着安全稳固，又尽量降低造价的原则，对滑坡治理确定如下具体方案。对滑坡的主滑体部分RK18+080-RK18+170采用刷坡减载+喷锚+封面+抗滑桩+桩间墙的治理方案。对不会出现滑动的相邻段RK18+170-RK18+215段和可能滑动的低挖方路段RK18+065-RK18+080则采用刷坡减载+喷锚+封面+护面墙的治理方案。该工程于2009年9月底完成，经沉降量和位移观测，未见沉降和变形。建议按照“早发现、早治理、一次根治、不留后患”的滑坡治理新理念，加强前期工作的投入，增大勘察设计力度，在勘察设计阶段必须做详细的地质调查和勘探工作，进行多方案的比选和论证，保证设计的合理性和可行性。加强施工季节的合理控制，滑坡的治理应尽量安排在旱季进行，集中力量，快速施工，并应在雨季到来之前完成滑坡治理的主体工程。由于该滑坡规模较大，变形原因复杂，施工时必须加强开挖后坡面、坡脚的位移和高程观测，当平面位移过大或观测点高程变化较快时，应立即停止施工。为确保工程安全和设计合理，建议安排有丰富工作经验的地质人员和设计人员配合施工，根据现场施工过程中所揭露的实际地质情况，进一步补充和完善地质资料，及时变更、优化设计。即按“动态设计、信息化施工”的原则，确保治理工程的顺利进行。刷坡减载应采用小型机械或人工开挖，严禁采用爆破开挖。在施工中坚决执行分级开挖、分级防护。对于护面墙的施工，实行跳槽开挖，分段加固，减小开挖断面，缩短坡面的裸露时间。刷坡减载完成后应立即对裸露坡面进行封面防护，避免雨雪水下渗降低土体抗剪强度，进而造成新的滑坡。在施工中有滑动迹象时，应加快施工进度，可采用速凝和早强混凝土。在抗滑桩地段，当路堑开挖高程至桩顶标高时，应先施工抗滑桩，待抗滑桩混凝土达到强度后，再按边坡设计坡率开挖桩前土体。抗滑桩施工采用跳槽施工，从两端向中部间隔两桩开挖施工，等桩身混凝土灌注完毕7天后，方可开挖相邻桩。每桩开挖过程中，应根据实际开挖情况作好地层记录和地质柱状图，并核对锚固地层情况。若地质条件与设计出入较大时应及时通知业主，由业主会同设计单位和监理单位确定是否需要变更。若孔内渗入水量过大时，应采取强排水、降低地下水位措施。作者单位：张承高速公路张家口管理处