浅谈渝湘高速特殊地质高边坡滑塌防治

刘志民

中铁九局集团第六工程有限公司 沈阳 110031

边坡是一种常见的地表形态。稳定的边坡将造福于人类，给人们的生产生活带来安全的环境。反之，边坡一旦失稳其危害非常严重，将对人身、财产安全乃至国家的交通建设造成不堪设想的后果。我国是一个多山区国家，尤其西南地区地质灾害频繁，许多地质灾害如滑坡、危岩崩塌、泥石流等均与边坡的稳定与否有着密切关系。随着我国铁路、公路建设的飞速发展，边坡问题成为困扰施工建设的关键问题之一，尤其是对在建高速铁路、公路工程的不稳定边坡的综合治理及研究迫在眉睫。

1 工程概况及滑坡段地质简介

(1)渝湘高速D3标K17+600—K17+690为半路堑开挖段，最大开挖深度为43 m，分为五级边坡，当挖至第三级时，在距开挖线水平距离37 m、距线路中线水平距离112 m出现纵向裂纹，裂纹迅速扩散，最终形成路堑顶部环向裂纹带，并伴有局部山体滑坡(见图1、图2)。从裂纹断面可看出，岩性为粉砂岩及泥岩互层结构，以层面及构造裂隙面为主，陡倾裂隙发育岩层倾角30°，顺层发育对路堑边坡的稳定构成威胁。

图1 K17+640路基横断面图

图2 裂纹平面示意图

(2)该滑坡地质为构造剥蚀带状斜、沟谷地貌，边坡为顺层边坡，主要岩性为T2b2紫红色、棕红色、灰色、灰黑色泥质粉砂岩、泥岩，岩体较破碎，强风化层厚达12 m。覆盖以残、坡积亚粘土、粘土为主，厚度在0.6 m-3 m间，呈硬塑状含碎石，属山坡地带泥质碎屑岩地层区，地震基本烈度为VI度。

2 滑塌成因分析

2.1 地质原因

从地质情况可以看出，该段边坡岩层较破碎，稳定性差，岩层节理顺层发育并带有一定倾角，构成了滑坡的滑动带。

2.2 施工原因

因同线施工需要，该段路基曾局部全断面开挖第四、五级边坡造成扰动，造成开挖线上方土体在自重情况下产生下滑，使山体力学平衡遭到破坏，加之开挖土体裸露雨水渗入，加速滑坡体发展。

2.3 气候原因

对于滑坡工程有“无水不滑”之说,可见水对产生滑坡的重要性。地表水经坡体裂隙渗入坡体使坡体岩石风化,坡体经雨水冲刷浸润后,首先增加土体的重量,次之降低土体抗剪强度,引起滑坡。

综上所述，山体滑坡主要原因是地质条件不良边坡不稳定，经局部全断面开挖破坏山体支撑,多雨地表水渗入,使土体饱和自重增大,当水渗入不透水层时,使强风化层与中风化凝灰岩层润湿,粘结力降低摩阻力减少,而产生滑坡。

3 滑坡治理方案设计

3.1 边坡加固原则

针对本段滑坡的地质特征及其成因分析，本滑坡体采用综合治理的原则。采用稳定为本、加固为主；排水、防护并重的综合处理措施。为确保施工期间的临时稳定，在地形条件可行、保证安全、减小投资的前提下，优先考虑刷方减重，减少支挡。同时加强地表水、地下水的排泄措施，以提高岩土体的抗剪强度、增加坡体的稳定性和高速公路通车后的长期稳定。本边坡地震烈度为VI度，考虑到“5.12”地震影响，设计按照VII度设防。

3.2 边坡加固设计

3.2.1 根据边坡加固原则，滑坡段第一、二、三级边坡设计坡率1：1.25，坡高8 m，平台宽分别为2 m、3 m、2 m；第四级沿岩层结构面放坡至坡顶，坡率为1：1.732；坡顶沿环向裂纹设置四排共16根抗滑桩，桩间设置C30混凝土挡土板，使其与抗滑桩形成桩板一体的挡护结构。

3.2.2 防止地表水渗入坡体，在裂纹外围做山坡截水沟，保证地表水排至边坡坡脚，保证工程结构安全。

3.2.3 施工防护为保证抗滑桩人工开挖的安全，在抗滑桩外侧设置一排共68根Φ108钢管桩，桩长15 m，间距1 m，呈之状布孔，钢桩底采用1：1的水泥浆进行注浆处理，使钢管桩与周围土体固结，为抗滑桩开挖起到上挡支护作用。

3.2.4 四级边坡清方后，坡面采用Φ25锚杆结合挂网喷射混凝土防护，其间适当位置布设Φ50PVC管，保证边坡的稳定及坡体排水通畅。

3.3 顺层边坡稳定性验算

根据边坡加固原则，本滑坡段第一、二、三级边坡设计坡率1：1.25，坡高8 m，平台宽度分别为2 m、3 m、2 m；第四级沿岩层结构面放坡至坡顶，坡率为1：1.732；坡顶沿环向裂纹设置四排共16根抗滑桩。通过现场地质调查和钻孔揭露情况分析，路堑边坡沿岩层结构面产生顺层破坏，因此以K17+640断面为典型断面，建立直线型计算模型，剪出口假定为边坡坡脚，计算结果见表1。

表1 边坡顺层滑动稳定性计算结果表

可见，边坡清方卸载后不会沿岩层结构面产生顺层破坏，但由于地质及降雨等原因，局部坡面已产生滑塌剥离。尚需增设相应的防护形式，以确保成型后的边坡稳定。

3.4 顺层边坡锚固稳定性验算

根据《公路路基设计规范》的规定，对滑坡稳定性进行验算，高速公路、一级公路宜采用1.2O～1.3O。本次计算过程中，考虑到边坡位于高速公路左侧，因此，抗滑安全系数取值为：1.25～1.3O。

表1中计算所得的稳定系数储备较小，故对边坡增加锚固设计，锚固稳定性验算结果见表2。

表2 边坡锚固稳定性计算结果表

由于K＝1.306＞1.25～1.30，边坡顺层清方及增加锚固后稳定,设计满足。

4 滑坡段边坡防护施工工艺

4.1 钢管桩施工工艺

准确定测出孔位后，选用土锚专用钻机进行钻孔作业，钻进过程中严禁开水冲钻及冲洗孔壁，要求干钻，同时严格控制钻速，防止偏孔、扭曲或变径。钻进过程中对地层变化、地下水及其他特殊情况做现场记录，如遇地层松散、破碎时，采用跟管钻进技术；如遇坍孔，立即停钻，进行固壁灌浆处理，待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。

成孔后，经验孔合格后，可进行下管及注浆，注浆采用水灰比为1：1的水泥浆，浆液扩散半径为0.6 m，注浆完毕后用M30水泥砂浆紧密填充花管。如孔口浆面回落，在30分钟内进行孔底压注补浆2—3次，确保孔口浆体充满。注浆过程中做好注浆记录，每批次注浆制取不少于两组的试件。

4.2 抗滑桩施工工艺

准确定测出桩位后，遵循由端至中，跳桩开挖的原则，进行人工挖孔作业，挖孔前先对桩位附近易滑塌部分进行清除，并做好地表水拦截工作。开挖过程中按照设计要求做好锁口以及分节做好护壁，当节护壁混凝土达到设计强度的80%才可进行下节开挖。开挖过程中详细记录地层岩性、含水量、接触面等情况，便于发现与设计不符时随时采取相应对策。

浇筑桩身混凝土前，先进行验坑，保证封底混凝土厚度，浇筑时边灌注、边振捣，全桩不间断一次完成浇筑，避免出现断桩。当桩身混凝土达到设计强度的80%时，方可进行下一抗滑桩的开挖。

挖孔时注意排水和施工安全，挖至设计标高后应尽快浇筑混凝土，禁止长期浸泡基坑。

4.3 路堑高边坡开挖施工工艺

由于本段地质条件复杂，岩体多为强风化细砂岩与泥岩互层结构，节理顺层发育，较破碎，因此，为防止施工过程中出现坍塌现象，开挖时采用机械开挖，严禁爆破，以减轻对下级边坡的震动，开挖前确定钢管桩、桩板墙施工结束或完成90%，具备清方条件，开挖时顺层面，沿路基纵向阶梯式开挖，随挖随弃，严禁从坡脚处掏土施工。

严格按照“逐级开挖，逐级防护”的要求进行路堑开挖，每8—10 m留置作业平台，边坡尽量找平，便于防护施工。

4.4 Ф25锚杆及喷射砼防护施工工艺

锚杆采用Φ25带肋钢筋，全长12 m，按间距90 cm×180 cm梅花型交错布置，对中器每2 m设置一个，要求干钻成孔，钻孔深度比锚杆长度长20 cm，注浆采用M30水泥砂浆，水灰比为0.4，锚杆端头弯折后与钢筋网片焊接。喷射混凝土前先进行钢筋网片的铺设，钢筋网片采用Φ8光圆钢筋，间距30 cm×30 cm，加强钢筋采用Φ16带肋钢筋，间距90 cm×90 cm，与已施工的锚杆端头焊接。喷射混凝土采用二次喷射工艺，第一层5 cm，第二层10 cm，每20—25 m设置伸缩缝，内填沥青防水材料，坡面按下倾5%的坡度设Φ50泄水孔，孔深2 m，混凝土喷射后保证疏通。

4.5 预应力锚索框架梁施工工艺

坡面清方后，进行预应力锚索钻孔施工，用钻孔测斜仪控制钻孔方向。钻机选用及钻进工艺、要求与钢管桩钻孔相同。

预应力材料选用高强度、低松弛预应力无粘结钢绞线，其长度为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚及工作锚厚度、张拉操作余量的总和，极限强度为1860MPa，锚具采用OVM15型。

锚索注浆采用灰砂比1：1水，灰比为0.38—0.45的水泥砂浆或纯水泥浆，注浆工艺采用孔底反浆法进行注浆。

待锚孔内的砂浆及框架梁混凝土强度达到设计强度后，进行锚索预张拉，预张拉力值取每股锚索设计张拉荷载的20%，对每股锚索进行预张拉1—2次。

锚索超张拉力为锚索设计拉力值的1.1倍，锚索张拉分两次进行，按上、下次序张拉第一次，张拉力为设计张拉值的一半，必须待每根锚索张拉完第一次后，再依次按中、上、下次序进行第二次张拉，直到张拉吨位。每次张拉分级进行，除第一级需要稳定20—30分钟外，其余每一级需要稳定2—5分钟，并分别记录每一级钢绞线的伸长值。张拉时钢绞线受力要均匀，宜采用小千斤顶。

5 滑坡段施工过程监控

高边坡施工的全过程建立系统的监测网，安排专职人员定期对边坡及裂纹处形变进行观测，对已完钢管桩和抗滑桩的位移及变形进行监测，同时在降雨前后做好记录作以对比。监测观测点埋设砼条柱，在顶面埋设Φ16钢筋刻十字作为观测点，如在观测中发现位移、沉降等异常情况及时采取相应对策。

6 结语

针对渝湘高速路堑边坡特殊地质处治的设计，采用较高等级的防护形式，其目的是保证边坡的稳定。在施工中严格施工顺序，对各施工工艺严按规范施工，确保施工安全及质量。本文对不稳定边坡采取综合治理措施，达到消除根治边坡隐患的目的，通过此文对其他在建工程起到借鉴之用。