资兴高速顺谷岭隧道出口古滑坡分析与治理

高 龙

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710043)

0 前 言

古滑坡指在更新世或更早的时代曾有滑动，而在现代已相对稳定的滑坡。在道路选线的过程中对古滑坡一定要引起足够的重视，施工单位在施工过程中，对边坡的开挖和隧道的爆破，或者遭遇连续暴雨，都有可能导致古滑坡的平衡与稳定性遭到破坏，从而引起古滑坡的再次滑动并可能引发一系列的次生灾害[1]。广西地区地形地貌特征就是山体众多，山势陡峻，沟谷河流遍布于山体之中，与之相互切割[2]，形成众多的具有足够滑动空间的斜坡体和切割面，广泛存在滑坡发生的基本条件[3]。而古滑坡由于年代较久远，而且长期处于稳定状态，再加上本身山区地形地貌起伏变化较大，因此在地勘调查中易被忽略。

本工点资兴高速顺谷岭隧道出口古滑坡的位置具有其特殊性:首先位于隧道出口，处理措施要考虑隧道的安全稳定；另外紧挨着古滑坡体旁就有一处村落，更要保证村落的安全。本文通过分析古滑坡的成因，并对古滑坡进行稳定性分析，做出了有效的综合治理措施[4]。

1 工程概况

本工点古滑坡，位于广西壮族自治区资兴高速顺谷岭隧道出口左侧，勘测里程为K9+850～K10+040。古滑坡宽度约200 m，长度约250 m，滑坡后缘高程为475 m，前缘高程为425 m，相对高差约50 m，滑坡表面多为水田，坡度6(°)～13(°)，滑体厚度约8～12 m不等，规模约50万m3。滑坡主滑动方向与路线走向呈小角度相交。天然状态下该滑坡及滑坡体边缘上的顺谷岭村(砖混房屋约10户)处于稳定状态。

顺谷岭隧道主体开挖支护工程已施工完成后，在施工隧道出口K9+979～K9+991段时，隧道出口左上方山体出现了裂缝。裂缝长度约100 m，宽度约10～40 cm，可视深度约1～2 m。有1户砖混结构房屋受影响出现了位移开裂，房屋整体向线路大里程侧位移约3 cm。

在顺谷岭隧道施工完成二衬、仰拱及洞门翼墙后，根据监测资料，裂缝及房屋变形趋于稳定。施工K10+001～K10+040段路基边坡时，路基边坡发生滑塌，同时已施工完毕的隧道出口翼墙受滑塌引起的山体变形影响，发生位移与偏转。

边坡发生滑塌后，在关键位置布置了3个观测点群。通过1年期的观测，自滑坡体开裂发生位移后，滑坡体及其上部房屋目前处于稳定状态，上部电线杆由于边坡滑塌，造成较大位移。该滑坡体开裂及滑塌对隧道工程本体未造成损害，仅对隧道口翼墙造成了损坏。

2 地质概况及成因分析

2.1 地层岩性

1)第四系全新统:粉质黏土(Q4dl):主要分部于地表，土质不均，含角砾及碎石，滑坡体上部厚约5.6 m，中部厚约11 m，下部厚约8 m，硬塑。

2)糜棱岩(Ml):该滑坡体主要基岩，灰绿色，糜棱结构，块状构造，矿物成分以石英和暗色矿物为主，岩石节理裂隙不发育，岩体完整。按风化程度分为:强风化糜棱岩，灰绿色，岩芯呈短柱状及块状，锤击较易碎，断口可见云母，揭示厚度约1 m，中风化糜棱岩，灰绿色，糜棱状结构，块状构造，其矿物成分主要为石英和暗色矿物等，岩芯呈柱状、短柱状，节长10～20 cm，最长30 cm，属硬质岩。

2.2 地质构造

线路左侧发育次新断裂，为低角度正断层，现场调查及钻探揭示有糜棱岩，未见上盘物质。该断层对路基工程影响较小。

2.3 水文地质

地表水在勘测期间，滑坡体周围分布较多水稻田，其中主要为灌溉用水。由于坡体开裂地表水下渗已无明显地表水。

基岩裂隙水赋存于糜棱岩强风化层及基岩结构面中，主要接受大气降水补给。

2.4 古滑坡滑动成因分析

现场勘探结果表明:工点区域地层单一，主要为第四系粉质黏土及糜棱岩。滑坡体的主要地层第四系粉质黏土由于施工及连续降雨影响，导致上部粉质黏土层前缘坡脚开挖临空，受降雨入渗后沿基岩层汇集，软化后沿稳定基岩面发生蠕动，造成滑坡体开裂及路堑边坡滑塌。

3 滑坡稳定性计算与分析

3.1 岩土工程参数的选择

滑坡体主要受滑面粉质黏土的抗剪强度控制，它的取值根据室内实验资料、极限平衡反算值和工程地质类比等综合分析确定[5]。各岩土层物理力学参数详见表1。

表1 岩土层物理力学参数

3.2 稳定性分析

滑坡剩余下滑力采用传递系数法，计算公式如下。

Ti=FsWisinαi+ψiTi-1-Wicosαitanφi-ciLi

(1)

Ψi=cos(αi-1-αi)-sin(αi-1-αi)tanφi

(2)

式中:Ti，Ti-1为第i和第i-1滑块剩余下滑力，kN/m；Fs为稳定安全系数；Wi为第i滑块的自重力，kN/m；αi，αi-1为第i和第i-1滑块对应滑面的倾角，(°)；φi为第i滑块滑面内摩擦角，(°)；ci为第i滑块滑面岩土粘聚力，kN/m；Li为第i滑块滑面长度，m；ψi为传递系数。

计算工况采用两个工况:一为正常工况(天然工况)，荷载组合为滑体重力，滑带土抗剪强度取天然值，滑体重度取饱和重度，稳定安全系数取1.3；二为非正常工况(暴雨或连续降雨工况)，荷载组合为滑体重力，滑带土抗剪强度取饱和值，滑体重度取饱和重度，稳定安全系数取1.15。

计算得到危险工况为非正常工况(暴雨或连续降雨工况)，剩余下滑力为1 207.063 kN/m。滑块对应滑面倾角为11.2(°)，滑坡推力1 184.046 kN/m。

4 滑坡治理设计

滑坡治理前，要根据地形、地质和水文条件，认真的研究滑坡的类型，并确定它的发展阶段[6]；分析滑坡的主要和次要因素并考虑彼此的联系；结合公路的等级、施工条件及其他各种情况综合考虑，可以采取减载、反压、支挡工程与排水相结合的综合治理措施。由于此处古滑坡范围较大，如采用减载方式，废方较大，需占用大量用地，对顺古岭村的安全也会造成极大隐患。古滑坡的前缘抗滑段距离较短不适合反压处理。综合考虑，此处古滑坡采用设置抗滑桩和抗滑挡墙等支挡工程与截排地表水相结合的综合治理措施。顺谷岭隧道出口古滑坡综合治理平面总体示意图见图1，顺谷岭古滑坡主轴断面设计图见图2。

4.1 抗滑桩

此处古滑坡主滑动轴较长有250 m，滑坡体平均厚度约9 m，以粉质黏土为主，滑动面坡度约11.2(°)，考虑在滑体中下部滑动面较缓的位置设置一排抗滑桩，并在下部路堑坡脚位置设置抗滑挡土墙联合防治。

抗滑桩锚固端内力采用“K”法计算，弹性抗力系数“K”取480 000 kN/m3；滑坡推力按矩形分布，抗滑桩桩底支撑采用铰接。

通过计算，在滑坡中下部设置一排1～11号抗滑桩，共11根，桩截面尺寸采用矩形2.0 m×3.0 m。锚固深度为10 m，桩长20 m，桩间距为5.0 m。最大弯矩为33 174 kN·m，距离桩顶12.2 m；最大剪力为5 920 kN，距离桩顶10.0 m。抗滑桩采用C30钢筋混凝土浇筑。

图1 顺谷岭隧道出口古滑坡综合治理平面总体示意图

图2 顺谷岭古滑坡主轴断面设计图

4.2 抗滑挡土墙

此处古滑坡抗滑桩下部仍有部分滑塌体需要挡护，但是剩余滑塌体的体积和下滑力已较小。现场开挖的路堑坡脚基岩裸露，滑动面交于路堑边坡中部，考虑在路堑坡脚设置抗滑挡土墙作为古滑坡治理的联合处治措施。

在K9+991～K10+035段左侧挖方坡脚和从K10+035挖方坡脚开始沿与主线成45(°)夹角方向15 m长范围增设重力式抗滑挡土墙，挡土墙采用C20片石混土浇筑，挡土墙高度5～8 m，挡土墙基础(墙趾)置于路肩设计标高以下2.0 m的稳定地层。抗滑挡土墙墙顶设置0.8 m×0.8 m矩形截水沟，连接滑坡截水沟，将水引排至滑坡体以外。

抗滑挡土墙墙顶按1∶1.5放坡，边坡采用拱形骨架护坡防护。

4.3 施工顺序

施工顺序:a作好地表截排水系统，对地表裂缝开挖并分层夯填粘土，施工滑坡后缘及两侧截水沟；b开挖桩井，应间隔两桩跳槽开挖；c及时浇筑抗滑桩；d抗滑桩施工完毕后，分段跳槽开挖抗滑挡土墙基坑；e及时浇筑抗滑挡土墙；f施工抗滑挡土墙顶拱形骨架护坡防护。

4.4 边坡防治监测

为确保施工安全，对整个滑坡体、抗滑桩、抗滑挡土墙、顺古岭隧道出口靠滑坡测洞顶和顺古岭村靠近滑坡体的所有房屋设置地表位移监测点。抗滑桩的应力、应变观测点，沿桩身选取有代表性的3～5点布置。运营期监测周期为公路建成运营后不少于1年。目前本工点已施工完4个月，监测结果一切正常。

5 结 语

在早期路线选线过程中，应尽量避免通过古滑坡位置。确实避让不了，应正确判断古滑坡的存在及其规模和滑动方向，并根据现场的地形地貌、地质和水文情况分析在施工过程中可能导致古滑坡再次滑动的因素，并提前采取有效防治措施避免古滑坡再次滑动。古滑坡体的暂时稳定也要引起足够重视，在施工过程中，一定要重视地表截排水系统的施工质量；对爆破工艺严格要求，避免因爆破量太大导致古滑坡的“复活”。如果发现古滑坡再次滑动，要尽快停止施工，人与机具迅速撤离危险区，并采取切实有效的应急处理措施。认真做好现场人工巡视检查、边坡及周边沉降、位移监测。当古滑坡再次稳定后，根据现场的地形地貌、地质条件、性质、成因类型、规模等，分析评价滑坡稳定状况、发展趋势和对工程的危害程度，选择最合适的治理措施，保证工程能够继续施工和通车运营后边坡的安全稳定。