川西高原公路建设诱发滑坡的综合治理措施研究

马菖林

（四川高路建设咨询有限责任公司， 四川 成都 610041）

0 引言

公路工程作为一种线性带状工程，沿走廊带穿越各异的地形地质单元。为满足功能要求，山区公路常不可避免的沿坡脚布设路线，切割既有边坡坡脚，从而使原边坡平衡状态被破坏，引起边坡失稳，危及公路安全。

公路工程建设中对于较大的滑坡灾害，处理难度大，费用高，常采取改移路线，绕避至滑坡影响范围以外，对于小型滑坡，常采取工程治理措施进行处治，目前滑坡处治中，常用的处治方式有后缘清方卸载，坡脚反压，抗滑桩，抗滑挡墙，预应力锚索，注浆加固，微型桩加固等。而具体工程常需结合现场地形地质条件，工期，造价，施工难易等寻求综合处置方案。

1 滑坡概况及发展趋势

四川西部高原山区某一国道在修建过程中切既有山坡坡脚而过，原山坡较高陡，主要由角砾土，碎石土构成，堆积物厚约20余米，切坡严重破坏了原边坡的应力平衡，产生裂缝和下滑。该滑坡为崩坡积土层内部滑坡，周界较明显，后缘呈圈椅状，后缘裂缝垂直错动变形约 2米，范围内见多级弧形拉裂面。滑坡轴向长度约70m，平均宽度50，平均深度6m左右，总方量2.1万立方米。滑坡处于欠稳定状态，发生后仍有进一步的变形迹象，可能牵引后缘山体进一步失稳下滑，形成更大规模的灾害，严重威胁公路工程建设，。

2 现场地形地质条件

滑坡区域属构造剥蚀侵蚀高山河谷地貌，拟建公路位于河流和斜坡之间，路线展布空间有限。滑坡区相对高差47m，坡面呈阶梯状，总体坡度约35°，坡脚由于公路开挖造形成2-7m陡坎，开挖面可见明显滑动剪出迹象。滑坡区覆盖层厚度18-20m，滑坡体为第四系角砾土、碎石土，坡脚及沟底为第四系冲积卵石土，下伏三叠系上统雅江组（T3y）板岩。板岩强风化岩体完整性差，中风化岩体完整较好。工程区地震动峰值加速度为0.20g，相应地震基本烈度为Ⅷ度。滑坡区地下水埋藏较深。

3 滑坡处治措施的确定

根据地勘钻孔揭示及滑坡的后缘裂缝及前缘剪出口位置，确定滑坡滑动面为沿碎石土内部滑动，选取滑坡主滑断面对该滑坡建模及稳定性计算，得出暴雨状态下下滑力达716.21KN，抗滑挡墙难以满足抗滑要求，而滑坡后缘山坡高陡，清方卸载难以实施且存在牵引后部继续发展的风险，因此拟设置坡脚抗滑桩；由于覆盖层厚度较大，抗滑桩为保证抗滑效果和减小桩顶位移，只能加大嵌入基岩深度，因此会大幅提高桩长和钢筋用量，如设置桩顶锚索减小桩顶位移和桩长，则锚索长度太长，厚层堆积物中成孔质量一般且工期紧张，因此需寻求综合治理方案。

考虑到目前道路中线临近坡脚，左侧虽临近河流但仍有一定的空间，因此对目前路线进行适当像左侧改移，（见图1）于本段路线增设一线型“交点”，减小曲线半径，加大路线与滑坡之间的距离，而后利用路线与坡脚间的空间进行反压坡脚，减小滑坡下滑推力。施工时抗滑桩沿路基边线布设，然后进行回填施工和桩间挂板施工，最终形成改线+反压坡脚+桩板墙支护的工程措施。

图1 改移路线示意及滑坡主滑断面

4 反压后滑坡下滑推力计算

4.1 建立计算模型

该滑坡在天然工况下，处于欠稳定状态，在地震或暴雨工况下稳定性还将进一步变差，随时引发滑动。根据该滑坡变形特征，采用理正岩土6.5版“复杂土层滑坡计算”模块对该滑坡进行建模（见图1）及计算，设计时考虑反压坡脚以增强滑坡的稳定性，计算时也加以考虑，计算模型如下图2所示。

图2 填土反压后滑坡计算模型

4.2 计算过程

结合地勘资料和目前滑坡变形现状反算分析，同时类比参考附近同类型边坡的实验参数，综合确定滑坡计算参数如下表1：

表1 滑坡推力计算参数表

滑坡计算采用通用规范法，以剩余下滑力为计算目标，工况为天然、暴雨、地震三种工况，安全系数取1.1，安全系数用于扩大自重下滑力(KT模型)，滑体土层按不同土性分为填土，碎石土，角砾土三个分区，滑面采用已知滑动面。滑体计算简图如下图3所示：

图3 填土反压后滑体土性分区及条分图

4.3 计算结果

根据滑坡的后续变形趋势，以从坡脚剪出的滑面为依据，分别计算天然、暴雨、地震三工况下的滑坡剩余下滑推力，天然工况下滑力341.454kN，暴雨工况下滑力579.362kN，地震工况下滑力408.486kN，因此取滑面K=1.10的暴雨工况为最不利工况，计算抗滑桩后的剩余下滑水平推力为579.362KN，以此下滑力作为桩板墙设计依据。

5 桩板墙设计计算

5.1 桩板墙受力分析的两种情况及计算模型

反压填土后抗滑桩受力状态，一为暴雨工况下的剩余下滑力，另一种为地震时库伦土压力的作用，取最不利情况确定抗滑桩结构配筋。经初步试算及桩孔施工条件，采用人工挖孔方桩，桩截面短边2米，长边3米（沿滑坡推力方向），桩总长26米，嵌入稳定岩土层共14米（嵌入中风化板岩5米，土层9米），外露悬臂端12米，桩间距5米，桩外露部分间的单块挡土板厚0.5米，宽4米，沿桩长方向高1米，桩板墙布置横断面图及计算模型见下图4、5所示：

图4 桩板墙布置横断面（内挂挡土板）

图5 桩板墙计算模型

5.2 计算参数及过程

按照相应结构设计规范，确定桩身采用 C30砼，主筋 HRB400钢筋，箍筋HPB300钢筋，箍筋间距250mm。采用暴雨工况下的桩后下滑力计算，挡土板采用C30砼，纵筋HRB400钢筋，填土容重20kN/m3，内摩擦角35°，墙背与填土摩擦角20°，地震烈度8度，水平地震系数取0.2，重要性修正系数1.0，综合影响系数0.25。 根据地质条件，桩底支承条件为铰接，桩上的推力分布为矩形，采用M法进行计算，最后一块滑面水平，水平推力即剩余下滑力 579.362kN/m，桩内力计算中，滑坡推力安全系数，库仑土压力分项系数取1.35。

5.3 桩板墙计算结果及结构设计

利用理正桩板墙模块计算得出抗滑桩背侧（挡土侧）最大弯矩33721.5kN.m，最大剪力 5530.9kN，桩顶位移 48mm需配纵筋 34448 mm2，挡土板最大土压力65.1KPa，弯矩814.7 kN.m，需配纵筋5626 mm2；地震时土压力作用下背侧最大弯矩20091.1kN.m，最大剪力3552.8 kN，桩顶位移为28mm，需配筋面积20251mm2，挡土板最大土压力90.9KPa，弯矩1112.3kN.m，需配筋7968 mm2。

由上可知抗滑桩在推力作用下受力较大，板在土压力下承受较大的荷载，因此在满足桩最大配筋的要求下，适当加大板的配筋，最终挡土板实配筋8038.4 mm2；桩结构设计如下：桩纵筋采用φ32钢筋，背侧设置双排，每排11束，每束由2φ 32钢筋组成，外侧一排沿桩长通长设置，内侧一排根据弯矩计算结果，在受力较大的截面范围配置，以各截面实际配筋大于各截面所需配筋控制，面侧设置一排12束，每束由2φ32钢筋组成，通长配置，左右两侧架立筋分别为13φ25，箍筋采用φ16，最终背侧实配纵筋面积35368.96 mm2。抗滑桩钢筋布置见下图6

图6 桩截面配筋图

5.4 桩侧地基横向容许承载力验算

根据勘测资料，中风化板岩单轴抗压极限强度取为20MPa。当地层为岩层时，折减系数为 0.3，水平方向换算系数为 0.5，计算得桩侧地基横向容许承载力为3000KPa。理正计算得滑坡推力作用下嵌岩段桩身最大反力为781.97KPa，桩侧承载力满足要求。对于桩基埋入的土层段，滑动面以上取回填土暴雨状态下γ为20KN/m3，滑动面下填土及卵石土内摩擦角φ=25°，C=5KPa。计算得最大横向容许承载力为489.3KPa。而桩身土层段最大土反力为406.958KPa，满足要求。

6 其他处治措施

由于滑坡发生后一直处于变形状态，为减小变形、增加土体稳定、防止后缘临空面的垮塌加载恶化滑坡稳定性，于该滑坡后缘设置竖梁锚索；川西高海拔地区，生态环境脆弱，为避免水土流失及环保，填土采用粗粒透水性土，桩板墙两侧接挡墙进行填土的收坡；设置截排水措施，滑坡范围以粘土封闭裂缝，填土上覆盖种植土，然后绿化。

经上述处治措施后，滑坡处治的立面简图如下图7：

图7 滑坡处治立面图

7 结语

从以上对于该滑坡的分析，可得出如下几点：

①该滑坡的基本特征为地处川西高原，滑面沿土层内部展开，基岩埋藏较深，目前滑坡处于欠稳定状态，威胁大；公路路线虽具备展线条件，但无法完全绕避该滑坡。

②针对该滑坡设桩条件较差，下滑力较大但具备一定展线条件等基本特征，确立了先改线，再填土反压，设置桩板墙支挡的处治措施。

③计算得出暴雨工况下，滑坡反压后的剩余下滑推力约579 KN；抗滑桩的受力按下滑推力和地震时土压力两种情况考虑，按不利情况分别计算抗滑桩和桩间挡土板的受力，进行抗滑桩和挡土板的结构设计；最终确定抗滑桩长 26m，桩中心距5m，截面2×3m，锚固段长14m，背侧实配纵筋面积35368.96 mm2，挡土板实配筋8038.4 mm2。

④设置竖梁锚索加强稳定性，为保护生态，设置挡墙围护填土，最终形成“改线+反压坡脚+桩板墙支护+竖梁锚索+挡土墙”的综合滑坡处治措施。