山区边坡滑塌治理方案选择及案例分析

李英俊，尹洪明

（1.中交第一公路工程局有限公司，北京 100024；2.中交一公局第四工程有限公司，广西 南宁 530033）

0 引 言

滑坡是边坡施工过程中常见的地质灾害之一，主要由边坡岩（土）体在重力作用下沿贯通的剪切破坏面发生滑动破坏引起，目前国内已积累了丰富的施工经验和大量的滑坡治理方案，并取得了较好的效果。

李五红在分析实体工程变形破坏机制的基础上，结合工程实际特点，提出采用抗滑桩、独立锚墩、挂网喷射混凝土、截排水工程、拦石网等手段对边坡进行防护和加固［1］；陈维龙等以SNS柔性防护技术在公路边坡滑塌防护中的应用为例，系统地介绍了SNS柔性防护系统的工作原理、特点和功能，并详细介绍了施工顺序［2］；付晓东等通过对高速公路路堑边坡病害的分析，结合多年来高速公路的管理经验，提出了解决高速公路路堑边坡滑塌等病害的具体治理措施［3］；杨浓郁以武罐高速公路项目高边坡滑塌为例，介绍在易发生滑坡、泥石流地区，高边坡的处治方法及开挖高边坡应注意的事项；袁从华等通过典型滑塌边坡治理设计工程实例，分析了滑塌产生的原因，并对治理工程进行了设计总结［4］；谭波等总结了山区公路边坡崩塌的主要成因，并分析各个成因的力学原理，提出开展边坡稳定防护的设计原则和方法［5］。

本文结合贵州省六威高速ZK68＋630～ZK68＋940段左侧高边坡滑塌处理的工程实例，对贵州山区滑坡治理方案的选择进行具体分析，综合考虑施工、工期及造价等因素，选取合适的处治方案。

1 滑坡处理方法

滑坡治理应综合考虑其规模、类型、发生的原因、边坡水文地质条件、补勘、施工时间和方法等因素，采取卸载、反压、排水、注浆、绿化等措施。滑坡治理主要包括加固、防护、排水3方面工程措施，单独采取某个处治措施往往不太理想，多个工程措施组合会更加合理有效［6－9］。

1.1 常见的加固方法

1.1.1 抗滑桩

抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体，依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力，从而使边坡保持平衡或稳定，适用于浅层和中厚层的滑坡。对尚未稳定的滑坡使用抗滑桩需要慎重，以免因桩基震动而引起边坡再次滑动。

抗滑桩与一般桩基类似，但主要承担水平荷载。其发展历程从早期的木桩，到近代的钢桩和目前在边坡工程中常用的钢筋混凝土桩，断面型式有圆形和矩形，施工方法有打入、机械成孔和人工成孔等，结构型式包括单桩、排桩、群桩，以及锚桩和预应力锚索桩等［10－12］。

1.1.2 预应力锚索框架梁

预应力锚索由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端锚固在坚硬的岩层中（即内锚头），然后在另一个自由端（即外锚头）进行张拉，从而对岩层施加压力，对不稳定岩体进行锚固。单独使用时，预应力锚索相对抗滑桩可显著降低工程造价［13－14］。

预应力锚索框架梁具有可有效控制边坡病害产生的深层破坏、外形美观、容易绿化、施工简便易行、技术风险低、可进行边坡动态设计等优点。预应力锚索适用于岩石边坡或土体黏聚力较强的边坡；对于土体较松散、黏聚力较小且正在活动的土边坡，容易引发土体蠕变，或使土体严重变形而损失锚索预应力，因此并不适用。

1.1.3 预应力锚索与抗滑桩组合

预应力锚索与抗滑桩组合的抗滑防护结构中，抗滑桩设置在平边坡平台并嵌入基岩，坡面整体抗滑效果好；预应力锚索设置在边坡表面，锚索抗拉性能较好，便于坡面稳定。为减少抗滑桩的埋置深度，可在抗滑桩顶部设置锚索。由于预应力锚索与抗滑桩组合使用效果好，在边坡滑塌治理过程应用较多。

1.2 排水工程

排水工程主要包括地表排水和坡面排水2类，地表排水主要包括嵌顶截水沟和平台截水沟，坡面排水主要包括坡面注浆、坡体深层排水等。排水工程是提高坡体强度、增强滑体自身抗滑能力的有效措施，一般在滑坡体外修环形截水沟，将地表水引出边坡，减少雨水对滑坡体的冲刷；深层导水孔排水适用于地下水发育的深挖方路段，通过打孔将坡体水排出至坡面外，确保边坡稳定［15－17］。

1.3 削方减载与抗滑挡墙

削方减载的目的是通过放缓边坡削减滑坡体的体积，减少滑坡体下滑力，使新坡面位于滑动面以下，从而形成稳定的坡面形态。采用抗滑挡土墙整治滑坡的优点是：山体破坏少，稳定滑坡收效快；尤其对于斜坡体因前缘崩塌而引起的大规模滑坡，抗滑挡土墙会起到良好的整治效果。在修建抗滑挡土墙时，应尽量避免或减少对滑坡体前缘的开挖，必要时可设置补偿性抗滑挡土墙，在抗滑挡土墙与滑坡体前缘土坡之间填土。削方减载与抗滑挡墙是路堑式滑坡处治工程中应首先考虑采用的手段。在有条件进行削方减载的地方，应充分加大削方减载的力度。削方减载与抗滑挡墙在地形条件许可的情况下是最经济、稳定性系数提高最大的工程措施［18－20］。

2 实例分析

2.1 工程概况

贵州省六威高速ZK68＋630～ZK68＋940段左侧高边坡长度为310m，该处地质情况主要为：地表基岩基本全裸露，为全、强风化熔结凝灰岩，紫红色，风化裂隙发育，岩心破碎，质软，呈碎块状，采取率约80%；地下为中风化熔结凝灰岩，为紫红色、灰绿色，岩石具熔结凝灰结构，块状（假流纹）构造，主要成分为玻屑、石英及长石晶屑，岩心完整，多呈长柱、短柱状，节长10～50cm，岩质较软，采取率约90%；底部为中风化火山角砾岩，呈紫红色、灰绿色，岩石具角砾状结构，块状构造，主要成分为火山质碎屑、石英及火山灰、泥质，岩心完整，多呈长柱、短柱状，节长10～60cm，岩质较软，采取率约90%。岩层产状324°∠16°，岩层走向与路线走向基本平行，左侧挖方边坡为顺层边坡，该段边坡岩体节理裂隙发育，边坡开挖后自然稳定性较差，开挖坡面易发生碎落。由于勘察期属于旱季，钻孔揭示本路段地下水不发育。该路段高边坡如图1所示。

原设计路基中心最大挖深为32.1m，最高边坡高38.58m。第一级按1∶0.75放坡，第二、三级按1∶1放坡，第四级按1∶1.25放坡到顶，边坡分级原则为10m一级，级间平台宽2m，第一、二、三级坡面采用锚索框架植草防护，锚长度为18～23m，第四级坡面采用拱形骨架植草护坡防护。该路段高边坡设计横断面如图2所示。

图1 ZK68＋630～ZK68＋940段左侧高边坡

图2 ZK68＋630～ZK68＋940段左侧高边坡设计横断面

2.2 边坡滑塌过程及变更方案

贵州省威宁县的气候条件特殊，汛期长且降雨持续发生，雨水大量渗入边坡岩体，2016年夏季ZK68＋630～ZK68＋940边坡第四级开挖时发生局部坍塌。边坡垮塌发生后，经现场踏勘后提出了初步处治方案：ZK68＋630～ZK68＋940段按1∶1.5坡率开挖，采用窗式护面墙防护，在第一级中部增加6m高路堑挡墙（挡墙外露4m，基础埋深2m），第二、三、四级边坡坡率放缓至1∶1.25，采用锚索框架植草护坡防护，第五级按1∶1.5坡率放坡到顶，采用窗式护面墙防护。

根据边坡坍塌情况，项目按1∶1.5坡率进行了第五级边坡开挖，由于受持续降雨的影响，ZK68＋630～ZK68＋940边坡在开挖第四级边坡中部时，再次发生滑塌，滑塌边界延伸至红线外近30m。

项目部根据现场情况重新调整了边坡处治方案，主要设计原则为：清除塌方加强坡面封水防护，防止水流渗入导致岩体软化。具体防护方案为：ZK68＋630～ZK68＋660及ZK68＋915～ZK68＋940段按1∶2坡率开挖，采用窗式护面墙防护；ZK68＋660～ZK68＋915段第一级增加7m高路堑挡土墙（挡墙外露5m，基础埋深2m）；第二级到六级边坡分别按1∶1.5、1∶2、1∶2、1∶2、1∶3坡率开挖，采用窗式护面墙防护。

期间，威宁地区持续降雨，该边坡第三级、第四级边坡再次发生大面积滑塌，滑塌范围延伸至红线外120m，坡面情况如图3所示。

图3 滑坡面平面

补勘工作于2016年8～10月开展，在勘察过程中，边坡一直在变形，导致在其中2个钻孔钻探的过程中钻机倾倒，最终只完成3个钻孔。钻孔岩心如图4所示。

图4 钻孔岩心

补勘结果表明：该段边坡位于斜坡路段，同时又处于凹坡地段，有利于坡面地表水的汇集；该区坡体表层主要由碎块石土构成，渗透性总体较好，有利于坡面地表水下渗，下伏强风化凝灰岩节理裂隙极发育，透水性好，中风化凝灰岩节理裂隙发育，在裂隙发育贯通带，促使坡体底部碎裂凝灰岩富集带饱水软化，导致其强度迅速降低，加速边坡滑塌的形成与发展。根据勘察期间的观察结果，坡体降雨期间有明显的变形加剧趋势，在连续降雨的影响下，坡体前缘又一次发生了局部滑塌，从实践上证明了降雨是坡体变形滑动的激发因素之一。工程地质剖面如图5所示。

图5 工程地质剖面

根据补勘结果对施工方案进行了比选。针对2016年8月ZK68＋630～ZK68＋940段发生大面积滑塌，进行了坡面稳定性计算，确定了边坡滑动面，提出3种变更设计方案。

2.2.1 削方减载方案

沿潜在滑动面进行清方处理：第一级边坡坡高8m，ZK68＋670～ZK68＋910段坡率1∶5，采用喷射混凝土护坡防护，该段碎落台宽度为11.5m（加宽10m），ZK68＋630～ZK68＋670、ZK68＋910～ZK68＋940段坡率均为1∶1.5，采用锚杆挂网喷射混凝土护坡防护，锚杆长6m，碎落台宽1.5m；第二、三级边坡按1∶3.5坡率顺层面开挖，坡高12m，采用锚杆挂网喷射混凝土护坡防护；第四级边坡按1∶3.5坡率顺层面开挖至边坡顶部（最大边坡高度为22.7m），采用锚杆挂网喷射混凝土护坡防护，锚杆长6m；平台宽度为2m，采用C20喷射混凝土封水，厚度为5cm。如图6、表1所示。

图6 清方方案ZK68＋780典型横断面

表1 清方方案的边坡稳定性计算成果

由表1可知，采用清方方案处理后，边坡的稳定性满足要求。

2.2.2 削方减载与抗滑桩组合方案

该方案减少开挖土石方，采用抗滑桩进行支挡防护：第一级至第五级边坡分别按1∶1.5、1∶2、1∶2、1∶2、1∶3坡率开挖，采用拱形骨架植草护坡防护，第二级边坡平台设置抗滑桩，桩长20m，设置范围为ZK68＋735～ZK68＋875，桩间距5m，共设置29根。边坡高度原则上10m一级，平台宽度自下而上分别为15、6、6、6m，采用C20喷射混凝土封水，厚度为5cm，如图7、表2所示。

图7 削方减载与抗滑桩组合方案ZK68＋780典型横断面

由表2可知，在第二级平台设置抗滑桩后边坡的稳定性满足要求。

表2 削方减载与抗滑桩组合方案的边坡稳定性计算结果

2.2.3 削方减载与路堑抗滑挡墙组合方案

采用削方减载与路堑挡土墙组合方案进行支挡防护：第一级边坡坡高6m，其中ZK68＋680～ZK68＋910采用路堑墙防护，ZK68＋630～ZK68＋680、ZK68＋910～ZK68＋940段按1∶1.5坡率开挖，采用锚杆挂网喷射混凝土护坡防护，锚杆长6m，边坡平台宽15m，平台采用C20喷射混凝土封水，厚度为5cm；第二级至第五级均按1∶3.5坡率顺层面开挖，采用锚杆挂网喷射混凝土防护，锚杆长6m，边坡原则上按10m一级，平台宽度均为2m，采用C20喷射混凝土封水，厚度为5cm，如图8、表3所示。

图8 削方减载与路堑抗滑挡墙组合方案ZK68＋780典型横断面

表3 削方减载与路堑抗滑挡墙组合边坡稳定性计算成果

由表3可知，清方后，剩余下滑力为76.07kN，在坡脚设置路堑挡土墙后，边坡的稳定性满足要求。

3 方案对比

3.1 技术对比

（1）清方方案。该方案采用卸载的方式对路基挖方边坡滑动面上方的土体进行清方，清方后路基边坡的稳定性满足规范要求。该方案施工难度低、进度快，但废方增加较多，路基挖方数量增加65.9万方，路线周边选择弃土场难度大。

（2）削方减载与抗滑桩组合方案。该方案主要为减少路基挖方及占地，对目前塌方土体进行清理后，采用抗滑桩对潜在滑动面上部的土体进行支挡，处理后路基边坡的稳定性同样满足规范要求。该方案增加路基挖方27.8万方，但施工难度大、进度慢、工期长。

（3）削方减载与挡土墙组合方案。该方案保证了路基的稳定性，施工难度居中，进度也较快，增加路基挖方45.0万方。

3.2 经济对比

对3个方案分别进行工程清单费用统计，如表4～7所示。

表4 原设计边坡处治工程清单费用

表5 清方方案边坡处治工程清单费用

表6 削方减载与抗滑桩组合方案的边坡处治工程清单费用

表7 削方减载与路堑抗滑挡墙组合方案的边坡处治工程清单费用

综合考虑技术、经济、工期等因素，削方减载与路堑抗滑挡墙组合方案技术成熟、造价较低、施工工期较短，推荐在该路段段路基边坡处理中采用。

4 结 语

在滑坡治理中最常用的是抗滑桩和预应力锚索，但造价较高，需要进行优化设计。削方减载与填土反压护坡脚是最经济、便捷的治理方法，但必须符合一定的地形条件才可进行施工。

由此可见，每种方法都有其优缺点，单一的措施无法满足治理要求，而治理滑坡的理念就在于结合地形条件和各种外在因素进行方法的综合，以达到最佳的治理效果。本文实例中滑坡规模较大，经专家认真分析，最终采取了“削坡为主，局部支挡”的治理方案。

随着科技的发展，越来越多的新型边坡治理方法涌现而出，治理方案的选择也朝着科学、经济、便捷的方向发展。在解决边坡安全问题的同时，边坡生态环境的治理已经日益为人们所重视，有待进一步研究发展。