福银高速公路某路堑边坡水毁滑坡成因分析及处治措施

■　吴鑫华（福建高速公路有限责任公司福州管理分公司，福州　350000）



福银高速公路某路堑边坡水毁滑坡成因分析及处治措施

■吴鑫华
（福建高速公路有限责任公司福州管理分公司，福州350000）

摘要通过对福银高速公路某路堑边坡水毁滑坡成因和稳定性的分析，采取卸载土方和挡墙支挡、预应力锚索防护等措施进行处治，为类似工程施工提供参考。

关键词路堑边坡水毁滑坡成因分析处治措施

1　工程概况

福银高速公路某路堑边坡位于福州闽侯中南部丘陵地带，山峦重叠，山势越往山顶方向越陡峻，该滑坡边坡原建设是左侧为两阶，一阶为1：0.75半挡墙支挡，半挡墙高8m，顶宽2m，底宽5m，一阶平台宽度15m；二阶为30cm厚浆砌片石，坡脚为干砌片石护脚墙，坡面周边设置矩形排水沟连接坡顶截水沟，坡面中间是1m宽踏步式流水槽，连接山顶下来的天然沟槽，二阶以上为较陡的山地。右侧为三阶，一阶与左侧相同，二阶为锚索框架植草边坡，锚索框架间距为8m布置，锚索框架垂直高为8m，三阶边坡为植草土质边坡，三阶以上为截水沟及橄榄果树林山地，山地较陡。该段边坡通车两年后，受到台风强降雨的影响，造成100多米范围内坡面不同程度破坏，为防止该边坡继续下滑，确保边坡稳定及行车安全，对该边坡进行必要的防护处治。

2　水毁滑坡区地质状况

2.1气候及地形地貌

该边坡区气候属中亚热带季风气候，带有海洋性气候，夏长无酷暑，冬短无严寒，气候温和，年平均气温17℃～20℃，年平均降雨量1500～1700mm，相对湿度75％～81％，每年2月～10月为雨季，11月至次年1月为少雨季节，5月～9月为台风季节。

该线路位于福建省东部，福州市西南侧，闽江南岸，山脉多呈东北至西南走向，群山连绵，山峦重叠，气势雄伟，该段边坡原坡度45℃～70℃。

2.2地层岩性条件

该段边坡坡体上层为残积黄粘土，厚度约2～5m，其下为砂土状强风化凝灰岩层，厚度约5m，在下面是碎块状强风化或中风化凝灰岩层。该边坡岩层风化程度不大均匀，主要以残坡积土和强风化岩层为主。

3　水毁滑坡机制成因分析

3.1水毁滑坡形成原因分析

滑坡体在该路段通车后经受了2005年和2006年多次台风及强降雨天气的影响，均未出现大的异常现象，只是表面土层有些小冲刷，但在2007年5月～7月受到台风天气多次强降雨的影响下发生了滑坡。滑坡体厚度在10m以内，属浅层滑坡，滑动面为残积黄粘土与砂土状强风化凝灰岩层交界面处。

原设计坡面，左侧汇水面积较大，天然沟槽汇聚了从山顶直至此处大部分地表水。大雨天气，水量增多，流速加快，冲力大，对截水沟的冲刷影响较大；右侧为植草边坡，建设期铺设的草皮已不见，生长出的是零星杂草，看到的基本是裸露的残积黄粘土，平台也是土质的，凹凸不平，排除地表水的能力较差，且这种土质吸水性较好。该边坡所属区域为中亚热带季风气候，气候温和、多雨，每年2月～10月为雨季，受台风天气影响常出现强降雨。该滑坡体岩层受地下水破坏主要是：地下水在雨天增多，造成滑动面正应力降低、磨阻力减小、滑坡体抗滑能力相对减小，且孔隙水压力造成破坏的风化岩层裂隙扩大，为滑动面顺倾提供有利的条件。同时多次的强降雨，地表水不能及时排除，通过吸水性较好土质，快速向下渗入，使得地下水位急剧上升，孔隙水压力也随之快速增大裂隙的扩大，以至形成软弱滑动面，且地下水大大降低其抗滑力，最终在土体吸水饱和，增加自重作用力的推动下，软弱滑动面下滑。

3.2水毁滑坡现状和稳定性分析

该边坡水毁滑坡后，左侧砌石坡面开裂、鼓出、塌陷和周边矩形排水沟开裂、折断、塌陷，二阶砌石边坡坡脚干砌片石护脚墙被推出，未修复情况下，若在阴天或小雨天气，在一阶半挡墙和大平台自重的较大阻力作用下，基本不会有新的破坏；但在强降雨天气，由于坡体吸水饱和、变软弱，二阶整个坡面还会向一阶平台滑落，也会危及二阶以上山体产生新的塌方。右侧砌石截水沟顶多处开裂变形，三阶局部坡面开裂错台，二阶两个锚索框架鼓出破坏；二阶坡面鼓出或剪出，且滑坡后通过几天对坡面裂缝的监测，裂缝还在扩大和延长，可以判定该段滑坡体为活滑坡，滑坡体还在运动，未下雨或小雨时活动缓慢，主要还是受到一阶半挡墙和大平台堆积的土石方自重的较大阻力，以及二阶边坡锚索绝大部分还未破坏，还有一定的拉力作用。如果再继续强降雨，二阶、三阶坡面均会造成裂缝越来越长、裂缝开口越来越大，地表水更加容易的渗入滑坡体，地下水位快速上升，滑坡体在自重作用力越来越大的推动下，带动不利结构面顺倾，对二阶完好的锚索框架产生整体破坏，完全丧失锚索拉力的功能，最终二阶、三阶坡面会大面积向一阶平台滑落，三阶以上自然破体也会产生新的塌方，不仅铺满整个一阶平台，而且部分土体还会冲向路面影响行车安全，因此，该滑坡体防护加固迫在眉睫。

图1　工程立面布置示意图

4　水毁滑坡处治方案

该边坡一阶前一年已实施平孔排水施工，经验收，质量合格，且排水效果经雨季多次观察，排水顺畅、较好，本次治理滑坡就不再考虑增设。处治方案（工程立面和断面示意图见图1和图2）主要内容如下：

（1）挡墙支挡防护：在该段边坡左侧原第二阶边坡坡脚干砌片石护脚墙前增设C15片石混凝土挡墙，挡墙厚2m、高3m，考虑挡墙基底为回填土，应采用基底换填1.5m厚砂砾垫层，以保证基底承载力。

（2）土方卸载：右侧边坡进行土方卸载，由于该工程是水毁抢修工程，也是常说的边勘测、边设计、边施工的三边工程，水毁滑坡发生后，初步拟定方案卸载至第四阶边坡，卸载后边坡第三阶、第四阶以拱型骨架植草防护，但在拱型骨架砌筑完成量达到15％的时候，又遇几天的强降雨，卸载后边坡出现了新的裂缝和错台，拱型骨架多处鼓起、塌陷，所以拱型骨架植草已不能满足防护要求，应进行二次卸载，第一次卸载到四阶，坡率为二阶1∶1、三阶1∶1.25、四阶1∶1.25；第二次卸载，阶数改为五阶，坡率二阶为1∶1不变、改三阶1∶1.5、四阶1∶1.75、五阶1∶1.75，二阶平台6m加宽至8m，三阶、四阶、五阶平台2m宽度不变。

（3）砌体防护：左侧边坡拆除重砌30cm厚原浆砌片石坡面，但在重砌前应将坡面松土层翻起重新夯实后进行；原浆砌排水沟开裂、折断、塌陷，按照设计对其进行拆除、重砌，沟墙及压顶均用2cm厚水泥砂浆抹面，沟底铺筑C25细石砼加固，在重砌前应将基底松土层翻起重新夯实后进行。右侧边坡二阶、三阶、四阶、五阶平台均采用30cm厚浆砌片石铺砌，为保证边坡平台排水顺畅，平台水沟按纵向3％坡率连接至截水沟，平台和平台水沟铺砌好后，面上均用2cm厚M10水泥砂浆抹面封闭，平台横向坡度按2％向内倾斜。新挖截水沟除浆砌片石外，沟墙面用2cm厚M10水泥砂浆抹面封闭，沟底铺筑8cm厚C25细石砼加固。

（4）预应力锚索防护：左侧重砌第二阶砌石坡面后在其面上增设9根锚索一字梁进行加固，锚索一字梁高5m，间距4m布置，一字梁角落于新浇筑的片石砼挡墙顶上。右侧边坡二次卸载后，先修复二阶原推出破坏的两个锚索框架，改三阶增设三个锚索框架，四阶增设二个锚索框架，五阶增设一个锚索框架，锚索框架宽为8m，垂直高8m，锚索锚固深度为28m，由6根φ24mm钢绞线组成孔。

（5）为美化环境，防止坡体表面冲刷，右侧边坡除锚索框架梁防护外，还应在坡面上撒播草籽防护；一阶大平台待其他修复设施完成后，清理整平后也撒播草籽防护。在边坡卸载施工中应预留部分较好的边坡土作为后期撒播草籽改良用种植土。

图2　工程断面示意图

5　水毁滑坡处治措施

5.1挡墙支挡防护施工工艺

施工工序：测量放样→开挖基坑→换填砂砾垫层→安装模版→浇筑片石砼→砼养生。

（1）基坑开挖前先进行测量放样，根据设计宽度、深度计算基坑上底、下底宽度，用皮尺量出基坑上底、下底宽度平面几何尺寸，用石灰粉标出上底、下底开挖线。

（2）基坑采用挖掘机开挖，当挖至离设计标高10cm时，由人工进行清理。开挖时要求分段跳槽开挖（分段长度不大于5m）并及时对基底换填和浇筑砼，严禁大拉槽或开挖后长期暴露，严格按照从基坑两边向中间方向分段施工，从而降低了对边坡进一步破坏作用。

（3）由于挡墙基础在一阶平台上，基底是原建设期回填土，为满足基底承载力要求，按设计要求换填1.5m厚砂砾垫层后才可浇筑砼。砂砾换填按分层铺筑控制，铺筑厚度按每层30cm，铺筑一层夯实一层，采用打夯机夯实。分段施工时，接搓处应做成斜坡，每层接岔处水平距离应错开不少于1m。在铺筑夯实过程中应根据砂砾干湿度和气候条件，适当对砂砾进行洒水。

（4）安装模板，模板采用胶合木模板，禁止使用有缺角、破损的模板，模板的接缝不得漏浆；在浇筑砼前，木模板应浇水湿润，但模板内不应有积水，模板与砼的接触面应清理干净并涂刷脱膜剂。

（5）片石混凝土浇筑一般为分层浇筑，每浇筑30cm后立即埋入片石，埋入的片石用量为体积的20％左右，片石一般粒径控制在20cm以下，使用前应清洗干净，片石埋入不可倾倒成堆，且埋入的片石间间隔以10～15cm为宜。浇筑片石混凝土一般应采用振动器捣实，使用插入式振动器时，移动间距不超过作用半径的1.5倍，插入下层混凝土5cm，并离模板边缘10cm；表面振动器的移动距离应以使振动平板能覆盖已振实部分的10cm为度；振捣时间不宜过长，但也不能过短，一般的标准是混凝土达到不再下沉，无显著气泡上升，顶面平坦一致，并开始浮现水泥浆为止。在挡墙浇筑过程中泄水孔应按规定准时、准确埋设，应向排水方向不少于4％坡率倾斜，按间距2m或3m梅花桩形设置，最低一排离地面不小于50cm。泄水孔埋入土中一端应插在有土工布包裹的碎石包处。为保证墙背土体积水能快速排干，挡墙墙背应回填20～30cm厚砂砾反滤层与泄水孔配合排水，填料应在砼强度达到75％时进行。挡墙每隔10或15m设置一道沉降缝，沉降缝缝宽2～3cm，应上下通透，采用沥青麻絮填缝，填缝深度20～30cm。

（6）砼初凝后，应及时进行覆盖养生，养护期不少于7d。

5.2土方卸载施工工艺

施工工序：测量放样→做好临时排水→开挖土方、整修坡面→挖装土方、汽车运输弃方。

（1）对该段右侧边坡原植草坡面进行土方卸载，首先按设计横断面测量放样，用石灰粉撒布或尼龙彩色线挂线放出开挖坡顶线和坡脚线。

（2）开挖前临时排水设施先设置好，保证施工场地不积水，新开挖的截水沟与排水系统连接顺畅，确保排水顺畅。

（3）边坡土方开挖采用机械化施工，选用1m3以上挖掘机开挖土石方，15t以上的自卸汽车配合运输，应从五阶坡顶往下进行土石方开挖，不得超挖、乱挖，严禁掏底开挖。开挖要严格按设计图纸要求进行。边坡开挖时，严格控制坡比和边坡的稳定性，应边开挖，边对坡面进行修整，保证坡面平顺、稳定，在边坡开挖中，保持边线直顺，曲线圆滑。用木条按设计坡比制作三角形支架，在开挖中及时检查，及时指挥挖掘人员修整。

（4）在水毁滑坡土方卸载施工中，弃方场地选择是一个重要关键环节，特别在高速公路运营期，没有较大的空间，如果未选好弃土场，土方开挖就无法进行，选得太远，不但不经济，又延长了施工工期。通过现场勘查，该边坡右侧50m处有条3m宽便道，便道长100 m多，直通一条村道，为建设期遗留，只要清除杂草，路面稍微补填就可使用，且通过联系附近10km外建造厂房正需要地基填土，所以该滑坡开挖的土方从便道运送此处弃方是最佳方案。

5.3砌体防护施工工艺

重砌砌体施工工序：拆除破坏的砌体→整理基底、翻松土层→夯实→测量挂线→浆砌砌体→水泥砂浆抹面（或沟底铺筑C25细石砼）→覆盖养生。

新砌砌体施工工序：开挖基槽→夯实基底→测量挂线→浆砌砌体→水泥砂浆抹面（或沟底铺筑C25细石砼）→覆盖养生。

（1）对原砌石破坏坡体及周边排水沟进行拆除，拆除从上往下拆，将拆除可利用的石头除去干硬的砂浆和泥土，用水清洗干净放在边上待用，其余不可利用的搬运到车上弃方。对新砌截水沟和平台，应按设计图纸几何尺寸开挖基槽，先由挖掘机按开挖线开挖，预留基底10cm厚采用人工开挖、修整，防止超挖和不平顺。

（2）拆除原砌石后，对坡面和水沟基底松土翻起不小于30cm厚，最好按台阶形式翻起，台阶宽度不小于1m，确保边坡夯实更加稳定，如土质较湿，翻起后先凉干一段时间，接着参入土重量15％的石灰或水泥，用铁铲翻拌后，再摊平夯实，如发现裂缝应填补裂缝，裂缝用M30水泥浆灌注填补，基底应夯实、整平后才可进行砌石。对新开挖的截水沟和平台基槽，10cm厚基底人工开挖、修整后，最好也应进行夯实二到三遍，保证土体更加密实。

（3）整好坡面和水沟、平台基底后，按设计尺寸测量放样，用鱼丝线进行挂线砌筑。

（4）砌筑时，应分层砌筑，挂线分皮卧砌，每皮高约300mm。砌筑方法采用铺砌法。用较大的平毛石，先砌转角处、交接处，再向中间砌筑。砌前应先式摆，使石料大小搭配，大面平放朝下，外露表面应平齐，斜口朝外，使砂浆饱满。石块间较大空隙应先填塞砂浆，后用较小石块嵌实。砌筑时，砌体所用的石块要坚硬，风化的石料不可使用。

（5）坡面和水沟、平台砌筑好后，对坡面和水沟沟墙、平台面均用M10水泥砂浆抹面封闭，在抹面前应对砌体面用水润湿后进行。为防止强降雨对排水沟、截水沟再次冲刷，对沟底采用铺筑8cm厚C25细石砼进行加固，沟底铺设细砼前，先清扫、清洗沟底，用水润湿沟底，人工用铁铲将搅拌均匀的砼铲起反扣到沟底，按挂线位置摊平砼，用铁铲或木抹压拍砼，接着用平板振动器振实，最后用木抹粗糙抹平，在较陡位置还应用长条的片石按梅花桩形设置一些消力坎，以降低水流的冲力。

（6）砂浆、砼初凝后，应及时进行覆盖养生，养护期不少于7d。

5.4预应力锚索防护施工工艺

施工工序：测设锚索孔位→造孔→制作、安装锚索→压浆→浇筑砼梁→张拉锁定锚索→封锚。

（1）边坡卸载到位，且坡面整修平顺后，按照设计图纸要求先量出锚孔位置，用水准仪进行测量，接着采用铁钎、油漆等在锚孔位置上做上标志。

（2）造孔：用钢管脚手架搭设支架，再铺上完好的胶合木板，作为钻孔平台。采用潜孔冲击式钻机钻造锚孔，钻机应按设计要求在三阶边坡以25℃、四阶和五阶边坡以30℃的倾斜角度钻造。钻机钻孔时，锚孔位置上应放置经计算足够数量长度的钻杆，钻孔是否达到设计要求深度，可以按钻杆使用完否来判断。钻孔达到设计要求的深度后，一定要加钻不少于0.5m左右。为保证孔底尖灭，在钻孔钻到设计深度后，不要马上停钻，继续稳钻1～2min。钻孔结束，按顺序拔出钻杆和钻具，清洗好冲击器备用。孔深用一根聚乙烯管进行复核，采用高压空气吹孔，吹干净孔内粉尘后，且孔深不少于锚索设计长度时，拔出聚乙烯管，塞好孔口。

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（3）制作、安装锚索：按设计要求的尺寸进行制作锚索钢绞线，采用砂轮片切割机切割钢铰线，按实际孔深、张拉设备工作长度、锚墩厚度、千斤顶以外的外露长度、锚具厚度之和作为实际切割钢铰线长度。在制作中，发现表面有破损的钢铰线，杜绝使用。锚索应按设计要求制作，自由段钢绞线表面涂刷防锈漆二道，涂润滑油脂并包裹三道塑料布后，再套Φ25PE管。套管两端200mm范围用油脂填充密实，并将端头扎紧。沿锚束的轴线方向每隔1.5m设置一个对中支架，两对中支架之间扎紧固环一道；张拉段每米也扎一道紧固环。每根钢绞线保持顺直不交叉，并在锚索的中心布置Ф20mm塑料管与Ф15mm的铁管用来压浆，在锚固段与张拉段交接位置处应安装压浆阻塞器，导向帽套在预应力锚索的底部端头。锚索安装前应经监理检验合格后的才可进行，安装锚索速度要快、不要左右摇摆。锚索配件在锚索安装过程中应注意保护，在锚索安装到规定深度后，应保证阻塞器完好、压浆管通畅。否则应重新安放。

（4）压浆：采用合格标号的普通硅酸盐水泥作为压浆材料。锚索压浆水灰比控制在0.45～0.5。压浆所用浆液的水和水泥应按规定配合比进行搅拌，浆体28d结石的无侧限抗压强度不低于40MPa。根据该边坡的地质情况，为提高地层锚固力锚索压浆采用二次高压劈裂压浆法。压浆压力控制在2MPa，通过压浆管自孔底压浆，压浆至孔口不冒浆为止；在压浆过程中，若发现孔口浆液有回落，应进行补浆2～3次，并在30min内完成。前后两次压浆间隔时间原则上不得超过24h，但二次高压劈裂压浆劈注时间根据浆体强度来控制，当第一次压浆浆体强度达到5MPa时进行第二次压浆，第二次压浆到达锚固段位置的压浆管应设置花孔，且用镀锌钢管作为压浆管。锚固体终止压浆标准：一般采用孔底返浆的方式压浆，直到压浆孔冒出浆液或排气管停止排气了，即可停止压浆。

（5）一字梁、框架梁浇筑。

①一字梁因直接压在砌体坡面上不必开挖刻槽，直接进行下一道工序；框架梁梁槽开挖，按设计图纸，准确测量放样，用石灰粉放出开挖线，按开挖线在修整好的坡面上刻框架槽，采用人工开挖，保证基槽开挖位置、几何尺寸符合设计要求。

②模板安装，模板采用胶合木模板，禁止使用有缺角、破损的模板，模板的接缝不得漏浆；在浇筑砼前，木模板应浇水湿润，但模板内不应有积水，模板与砼的接触面应清理干净并涂刷脱膜剂。

③绑扎或焊接地梁、框架梁钢筋，将钢筋运至现场加工制作、绑扎或焊接，钢筋绑扎接头应错开，同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的1/2，有焊接接头的截面之间距离不得小于1m。

④浇筑砼，钢筋绑扎或焊接完成，经监理验收合格后，浇筑C30砼梁，采用机械拌合，人工浇筑，机械振捣方法。

（7）封锚，张拉完成锁定锚索之后，按规范要求预留不小于5cm，不大于10cm长度的钢绞线，多余部分采用切割机切除，不可使用气焊割除。对外露钢绞线和锚具进行防锈处理，最后包封锚具，包封使用的砼采用框架梁相同的C30砼。

5.5撒播草种施工工艺

施工工序：整理边坡和平台、除杂→施基肥→播种→覆盖塑料薄膜→后期管养。

（1）对锚索施工完成的边坡进行修整，对凹陷不平的部位加土回填；修整一阶平台，清除边坡和平台上的石头、垃圾、草根等杂物。

（2）将原卸载堆积平台上预留的较好的土进行整理，抽检出石块、树根、草根、垃圾等，将较大颗粒的土块敲碎，把有机肥洒在整过的土上，翻拌均匀，接着摊平到边坡和平台上，按20cm～30cm厚摊铺。

（3）将浸过12～24h的草籽和复合肥、保水剂、砂按一定比例搅拌均匀后，选择好天气，人工均匀洒布在整个坡面和一阶平台上，播种后第二天，用橡胶锤或铁铲背面轻拍坡面和平台面，并及时浇水，最后用塑料薄膜覆盖整个播种区域。

（4）播种后每隔3d打开塑料薄膜浇透水，遇到雨天就不必浇水了，待草种苗长出5cm高，即可撤去塑料薄膜。

（5）根据天气等情况进行浇水、施肥、防病虫害的后期管养。

6　水毁滑坡处治效果

该边坡水毁滑坡处治于2008年完工并通过验收，质量达到合格以上，至今已过去8年，8年来该滑坡体均经受每年十几次台风强降雨的考验，每次强降雨过后，通过实地观测，未发现该段边坡有再次滑坡及其它病害现象，表明上述水毁滑坡处治措施效果明显。

7　结束语

通过对该边坡水毁滑坡处治施工，我有几点认识和体会：

（1）从该边坡水毁滑坡处治施工中，我认为水毁滑坡处治首先要防止水再次对坡体的侵害，采用有效、合理的排水设施将地表水、地下水从边坡上快速排除；其次，应及时、认真的分析水毁滑坡病害状况和稳定性，及时采取相应的处治措施进行加固，就能有效的降低处治的施工成本。

（2）该边坡所处位置虽然地势较高，水毁滑坡面较大，但是原建设期已在一阶修筑了稳固的半挡土墙及15m宽的大平台，依靠较大的自重很好的保护了一阶边坡向路面方向推移，保证滑坡发生时及修复期行车安全、畅通。一阶大平台，既为一阶边坡不被推移提供了自身重量，又为二阶以上边坡塌方堆积提供了宽大的场地，也为后期水毁滑坡处治提供施工作业场地和施工便道。这种宽大平台模式可以作为新建高速公路借鉴采用。

（3）造成高速公路水毁滑坡的原因是多方面的，但只要我们能提高警惕，坚持“预防为主，处治结合”的治理方针，通过邀请专业监测部门采用先进仪器按时对高速公路重点路堑边坡进行监测，安排工程技术人员在台风或强降雨天气前、中、后时间内实地进行认真检查，发现安全隐患及时采取措施进行补救，就能将高速公路水毁滑坡损失降到最低。

参考文献

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［2］齐文忠.高边坡处治研讨［J］.公路，2005（10）.

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