公路下边坡稳定性分析及滑坡防治措施

工程概况

2016年入春以来，新疆伊犁河谷地区连续降雨，喀什河流量激增。根据乌拉斯台水文站蜂场提供的资料，省道315线里程桩号K81公里蜂场大桥处最大洪峰流量为870m3/s，重现周期约为50年。洪水导致河道内水流改道，特别是里程桩号K72+180-K72+510段，道路临河侧10m～20m的河滩平台被河水冲蚀，地形产生变化，原设计已不能满足新建公路的稳定性与安全性，需根据新地形及河道改移情况进行变更设计。

现场情况

省道315线乔尔玛至蜂场段公路改建工程里程桩号K72+180-K72+510段左侧临河，右侧为台地，路线左侧距离喀什河约有30m～50m的平台，右侧台地比老路高约5m。

原设计时，K72+240-K72+410段为滑塌路段。现有省道315线由滑坡体中上部穿过，路线两侧地表植被生长较好，以草本植物为主，乔木、灌木少，滑坡位于喀什河的北岸，滑坡的前舌位于河流岸坎处，滑坡剪出口在岸坎的坡面上，坡面坡度在20°～25°左右，在其上、下游处，河岸陡直，在岸坎跟部有部分基岩出露，灰黑色，岩性为砂岩、泥岩，岩体破碎且夹有软弱夹层。

原设计在路基临河一侧（喀什河）以基岩非软化层为持力层设置挡土墙，并在路线右侧台地设置一道截水沟，阻止出露地表的潜水下渗，防止坡面土体由于含水率的增加而使土体结构破坏，进而增加土体的下滑力。

该段滑坡在2010年至2015年期间其规模仅限于K72+240-K72+410段，2016年由于伊犁地区降雨量偏大，喀什河水位增高，进一步加剧了淘蚀的速度，造成滑蹋范围进一步扩大，由中心向两侧扩散，形成目前的规模。

工程地质

2016年7月，水毁发生后，对该处滑坡进行了补充调查，通过本次勘察，探明滑坡体地层主要有以下四层：

第一层，填筑土：层厚1.7m，灰色，稍湿，稍密-中密。为老路路基，主要为卵石。

第二层，圆砾： 层厚1.5m，灰色，稍湿，稍密-中密。母岩为灰岩，凝灰岩，充填物为中粗砂，含个别漂石。

第三层，卵石： 层厚4.8m，灰色，稍湿，其中5m～6m松散，易蹋孔，其余稍密，含黑色腐殖土，母岩为灰岩，凝灰岩，充填物为中粗砂、腐殖土，漂石含量在5%～8%，最大粒径220mm。

第四层，砂岩，泥岩：揭示层厚12.0m，灰黑色，全风化-强风化，岩体破碎，裂隙极发育，软弱。夹有煤矸石层，层厚在20cm～50cm，岩层产状为50°∠70°～80°。

地面调温冷暖两联供系统对传统两联供系统做了改进，使得地暖不但可以冬季用来采暖，夏季也可以与风机盘管协同工作，并承担以地暖制冷为主、风机盘管制冷为辅。由于制冷工况是以风机盘管为辅助，这样风机盘管配置可以很小而且只需要低速运行即可。这样改进后，不但解决了冬季采暖的舒适度问题，同时也解决了夏季空调噪音、吹风感、温差波动大的问题，让使用者彻底告别空调病。

K72+180-K72+510段河道岸坎处地基土0cm～10m范围内分二层，第一层为碎石、漂石土，层厚1.0m～1.8m，受水流冲蚀，在部分段落该层消失，灰色，稍密，地基承载力基本容许值fao=500kPa，土石工程分级Ⅲ；第二层为砂岩，灰黑色，夹有煤层，多呈强风化状，地基承载力基本容许值fao=500kPa～650kPa，土石工程分级Ⅴ。

滑坡成因分析

地形原因：喀什河在此处发育有多级阶地，其中滑坡位于阶地最前端的河流一级阶地，为泉水溢出带。同时，喀什河流在该处前缘形成一个凹岸弯道，掏蚀岸坡前缘。

地层影响：滑坡区域为基座阶地，地层主要分两层，表层以第四系圆砾、卵石层为主，厚度在5.0m～8.0m左右，局部夹有粉质黏土、细砂等细粒土，受泉水溢出带影响，地层总体潮湿，潜水水位在4m左右，该层透水性较好，使得地下水向下渗透，直接浸泡下覆基岩；第二层基岩为泥质砂岩、砂岩层夹有煤层、煤矸石，全风化-强风化，该层为隔水层，潜水浸泡泥质砂岩及煤夹层，泥化软弱塑流，形成滑坡底滑面。

该区基岩正常产状为50°∠70°～80°，而遇水后软化产生滑动的岩体产状为30°∠20°～40°，可以看出岩体发生了明显的绕曲变形。

水的影响：首先，该处滑坡前缘为喀什河，受喀什河水流影响较大。河道在该处形成凹岸，直接掏蚀坡体前缘，造成较大的临空，尤其是雨季或洪水季节后，河水水位增加，冲蚀能力加强。

其次，是降水补充地下水形成泉水的影响，本区自然降水较丰富，且山区融雪水较多，使得地下水丰富，每一级阶地前缘脚部都是泉水溢出带，该滑坡后缘为二级阶地前缘的泉水溢出带，滑坡前缘为一级阶地泉水的溢出带，泉水水量较大。

现有老路右侧地势稍低洼，没有相应的排水通道，路基起到了阻水的作用，造成地表水在路基右侧汇集，通过下渗作用，增加土体自重并浸泡泥质砂岩及煤夹层等软岩层，形成滑动面。

综合上述因素：根据现场调查、钻探，以及以往挖探、物探成果综合分析，临河一侧土体及风化泥质砂岩、砂岩的抗冲刷能力较差，受河水的掏蚀作用较明显。在河水的掏蚀作用下，临空面逐渐增大；同时本区自然降水量较大，由于降水下渗，一方面，导致土体自重增加，另一方面，下渗水流浸泡软化下覆泥岩及煤层，形成软弱滑动面。在前缘失去支撑、底滑面形成及水的作用下，导致了该区域土体的失稳，产生滑动变形，土体经过滑动，原有沉积结构遭到破坏，这就是滑坡体卵石层呈松散状态的原因。

此外，该滑坡在2004年产生的整体错动，是发生在路基施工刚刚完工后的一次较大的降水之后，可以看出施工扰动影响也比较大。

稳定性计算

该滑坡临河处边坡坡率目前多在1：1～1：1.3，土体以松散的卵石为主，通过计算，边坡临河处，第5块滑体剩余下滑力为288.114(kN)，处于不平衡状态。其中，第3块滑体剩余下滑力为391.724(kN)，为滑坡体最不稳定土层。

通过稳定性计算，路线左侧边坡最危险滑动面的稳定系数为0.609，最危险滑动面为临河处的一级边坡顶部，处于不稳定状态。与剩余下滑力计算结果相符。

变更设计方案

为防止滑塌路段进一步扩散，危及行车安全，针对本段滑蹋路段，经研究在河岸设置抗滑挡墙方案，具体情况如下：

K72+180-K72+510段为防止河水冲蚀滑坡体前缘，在喀什河岸坎、滑坡体前缘设置了浸水抗滑挡墙，用于防洪抗滑。鉴于喀什河目前洪水较大，且本路段位于顶冲路段，为保证路基的安全、方便施工，挡墙采用C30现浇混凝土浇筑。

采用K72+280处河床形态断面计算，设计水位为1660.39，一般冲刷深度2.88m，结合该路段地质、水文条件综合考虑，基础埋深采用4m，为防止土体从墙顶滑出，挡土墙需高出地面以上4m。

经分析，选取K72+420横断面作为挡土墙计算典型断面。挡土墙根据滑坡体剩余下滑力和库伦土压力两者之中的大值设计。

K72+260-K72+460段，土体滑蹋后原来较为稳定的土层因滑动而变得松散，松散层在地面以下5m～6m和卵砾石层与基岩的接触面（地面以下约8m）。

为保证新建路基的稳定性，对滑塌段路基范围内的地基土进行强夯处理。

K72+180-K72+400段为二级阶地前缘的泉水溢出带，受自然降雨的影响，泉水水量增大。故保留此路段原设计中设置的边沟、排水沟，并在边沟、排水沟底部设置盲沟用于拦截地下水。

结语

对该段路基下边坡滑塌工程进行稳定性分析及防治措施后得出：公路路基下边坡失稳大多由于地下水或地表水侵蚀造成土体强度降低、孔隙水压力增大，以及地表水的冲刷作用，运营中的公路应多加强路基排水系统的养护。该处滑坡体采用固脚强腰，综合处置的设计思路，滑动面采用抗滑挡墙支挡并做好相关排水工程的防治措施是可行的。