山区公路滑坡处治设计分析

张红星

摘要：文章以河池某山区公路工程项目为例，分析了山区公路滑坡产生的原因，包括地质结构不稳定、近期降雨量较大、系统排水能力较差、边坡设计不合理等，并提出了刷坡卸载、抗滑桩支挡、完善排水系统、平整坡面结构、坡体的变形监测等滑坡处治措施，以提高山区公路使用的安全性，降低滑坡事故的发生几率。

关键词：山区公路;滑坡;边坡设计

中图分类号：U418.5⁺5 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.033

文章编号：1673—4874（2020）11—0123-04

0引言

相比于其他区域的公路工程，山区的公路工程施工难度和施工总量较大，并且在后续使用过程中，受到气候条件、地质结构、地基稳定性等因素影响，更容易出现山体滑坡的情况。针对滑坡产生的具体原因，制定相应的处理措施，对于降低公路滑坡情况的发生几率，提高公路工程运行稳定性有着积极的意义。

1山区公路工程概况分析

1.1基本情况

广西河池某山区公路边坡原设计为3级边坡，第一级边坡坡比为1：1.25，第二级与第三級边坡坡比为1：1.5。边坡按原设计方案自上而下开挖至第二级时坡面及坡顶处局部出现裂缝，逐步发展形成滑坡。根据现场情况，提出了“完全卸载+坡面防护”“完全卸载+加筋土柔性支护”和“部分卸载+抗滑桩支挡”三种方案，在对比对环境影响（弃土）、经济性、安全性等问题后，经专家会评审后采纳“部分卸载+抗滑桩支挡”方案。

1.2滑坡特征

该滑坡分布高程约250～285m，宽约100m，长约170m，滑坡形态以圈椅状为主，主滑方向为217。，滑坡平面面积约11753m²，滑体厚度为2.00～19.30m，平均厚度约6.0m，滑坡方量约70000m³;滑坡已形成高约2～3m的次级台坎，陡坎坡度为60°～75°;滑坡后缘已下挫滑移形成高0.5m陡坎，陡坎坡度为60°～70°，局部直立，滑坡后缘见多处裂隙，滑坡前缘剪出口开挖的边坡坡脚处，剪出口位置已被堆积。根据《公路滑坡防治设计规范》（JTG/T 3334—2018）判定，按土的性质和物质组成分类为风化残积土滑坡;按滑坡体积分类为中型滑坡;按滑动面埋藏深度分类为中层滑坡;按滑动力学特征分类为牵引式滑坡;按时间分类为新滑坡。该滑坡为中型中层顺层牵引式中型新滑坡。

2山区公路滑坡产生原因

2.1地质情况

滑体：滑坡滑体主要组成物质为第四系人工填土①、第四系含砾黏土②、全风化砂岩③、强风化砂岩④和全风化泥岩⑤。滑体一般厚2.00～19.30m，平均厚度约6.0m。滑床：滑坡滑床主要为强风化泥质灰岩，灰色，隐晶质结构，碎裂结构，节理裂隙很发育，泥质结构，遇水软化，稍有崩解，岩芯呈碎块状，局部夹全风化，岩质较软，风干易裂，结构易破坏。滑动面：根据钻探情况，滑动面产生于全风化泥岩与强风化泥质灰岩交界面处，深度在2.00～19.30m，为折线型滑面。

对该路段地质结构进行分析，发现发生滑坡的位置地形相对较低，相比于其他区域，该区域更利于地表水的富集，这也为滑坡事故的发生创造了前提条件。再次，边坡物质以含砾黏土、全风化砂岩及全风化泥岩为主，局部土体的物理力学性质相对较差，薄层状顺层结构是形成滑坡的物质基础。同时坡体整体坡度角较大，岩体呈顺层结构，坡度为26。，边坡坡脚开挖后，新临空面的存在，是滑坡形成的有利地形条件。对区域高边坡结构进行研究，发现该区域内部应力主要受顺坡向结构面的控制，其岩层性状相对较缓。不过在山区公路修建过程中，所开挖的坡角大于结构面本身的倾角，而且该区域地质结构中存在着较多的节理裂隙，结构的整体性较低，这样在发展过程中，会产生一定的顺层滑动，而且该路段的地质结构组成，以钙质泥岩为主，在泥岩表面存在着泥膜，这也会减少地质结构之间的摩擦力，在遇到水分浸泡之后，非常容易形成助推结构，从而导致结构出现滑坡的情况。

2.2近期降雨量较大

该区域的边坡为泥质灰岩和泥岩，泥膜的存在会减小地质结构之间的摩擦力。在滑坡事故发生之前，该区域曾出现过强降雨天气。在降雨天气出现之后，会出现地表水下渗的情况，整体的补给量虽然大，不过结构的排水能力较差，这也导致大量水分富集在了灰岩当中，从而导致该路段地质结构的整体含水量大幅度提升。钙质泥岩在富集水的作用下，发生了结构软化的情况，不过泥岩本身的固水能力较强，同时富集的雨水作用于泥岩泥膜，使路段坡体的下部灰岩结构与外部的接触面积增大，出现结构外泄的情况，增加了额外坡体的固有质量。随后结构的力学参数指标大幅度降低，导致整个边坡结构出现节理面断裂的情况，使其沿着既定结构出现应力拉伸，在超过既定承载拉力负荷之后，便会出现滑坡现象。降雨是影响滑坡的主要因素，连续降雨，雨水渗入土体，不但使滑体土重度增大，而且使滑带土饱水软化，降低其抗剪强度，引起斜坡土体沿软弱面滑移、变形破坏。

2.3系统排水能力较差

在出现滑坡事故后对现场进行踏勘，该路段的排水系统设计存在不合理现象。在截水沟的设计中，其所处位置地势较低，只能满足一些常规性截水需求，在遇到强降雨天气时，该设计很难满足实际的应用需求。在最初的设计阶段，所采用的设计方式是沿着边坡开挖方向进行边沟设置，从而起到将边坡外的水分顺利排出的作用。不过实际设计并没有达到预期的排水效果，反而成了雨水汇集的主要区域，这也使得雨水通过下渗的途径进入到公路工程路基和周边边坡情况的出现。另外，考虑到山区地质结构的特殊性，在实际进行深层排水管的设计时，该区域所设计的排水管道排水效果较差，很多排水管道已经出现了拥堵的情况，在长时间地表水汇集的情况下，会加速管道老化的速度，从而导致局部外有水渗出的情况出现。

2.4边坡设计不合理

在原来边坡设计的过程中，为了起到固定周围边坡的作用，在结构设计中添加锚杆，以此来固定整个边坡结构，而且还会在边坡上加装水泥栅格，起到固定边坡的作用。不过结合调研数据显示，在公路工程边坡施工过程中，锚杆框架所在的位置较高，其标高高出了原坡面的综合高度，此类情况的出现，非常不利于边坡排水的正常进行，而且在施工过程中，忽略了排水通道的设计工作，从而导致坡面排水不良的情况出现。在降雨天气出现时，由于雨水无法从排水系统中顺利排出，加上边坡结构本身内部的节理裂隙较多，因此在施工过程中，出现了地表水下渗的情况，降低了边坡结构的原有应力强度，导致了滑坡事故的发生。

3山区公路滑坡处治设计

3.1滑坡稳分析

从宏观地貌、地质钻探和调查综合分析，滑坡岩土体主要为第四系人工填土、残坡积含砾黏土、全风化砂岩、强风化砂岩及全风化泥岩组成。滑坡上部填土密实程度不均匀，土体结构松散，第四系残坡积层结构欠致密，力学强度低，全风化砂岩、强风化砂岩及全风化泥岩力学强度较低。从滑坡的变形特征分析，滑坡处于不稳定状态。目前滑坡变形特征较明显，滑坡后缘已出现张拉裂缝，若不尽快展开治理，在持续降雨工况下，必然加剧滑坡变形，继续牵引后缘边坡向下滑动，扩大滑坡范围。

根据钻探结果和现场调绘，滑动面产生于全风化泥岩与强风化泥质灰岩交界面处，成为折线型滑面。按照原设计开挖线，采用指定滑动面对人工边坡进行计算。

计算结果显示，原设计边坡在天然状态下和暴雨或连续降雨状态下均处于不稳定状态，原方案在实际情况下已经不具备安全条件，必须采取设计变更处理。

该滑坡体在主滑方向长度约有170m，占地32亩，项目位置靠近河池市区，如此大面积和大方量的滑坡采用完全卸载的方案，在环境、社会影响、经济效益、土地征用等方面都存在巨大的困难。针对该实际情况，对于该边坡的处治以边坡加固为主，尽量减少征地和弃方，采用抗滑桩分段支挡和部分卸载的方案。

3.2进行刷坡卸载

针对该公路工程边坡，首先进行刷坡卸载的操作。根据现场实测地面线，第一级边坡坡比采用1：2.0，坡高8m，坡顶设置3m宽平台;第二边坡坡比采用1：1.75，坡高8m，坡顶设置8m宽平台;第三级边坡坡比采用1：2.0，坡高3m，坡顶设置6m宽平台;第四级采用1：3.0一坡到顶（见图1）。通过放缓边坡对已经发生滑坡事故的发生路段的土方进行清理，在完成所有材料清理操作之后，在边坡上设置宽平台，从而起到加固坡体结构的作用。在具体操作过程中，可以借助运输车辆对已经坍落的土体进行清除，结合现场实际情况，将部分土方推送到路段的低洼位置，避免低洼处雨水聚集情况的出现。

3.3抗滑桩分段支挡

该滑坡主滑方向的长为170m，长度很大，按照变更后卸载方案的边坡进行稳定性计算，卸载后人工开挖边坡在天然状况下整体剩余下滑力为775kN/m，在暴雨工况下剩余下滑力为985KN/m，且整个滑坡体长度较长。针对该滑坡的具体情况，对该滑坡进行分段抗滑设置。在第三级边坡顶部的6m平台上设置一排24m长φ2m的圆形抗滑桩，桩身选用强度为C20的混凝土进行浇筑，全部埋置于地下，顶部用冠梁连接。在第一级边坡坡脚处设置一排8m长φ1.5m的圆形抗滑桩，桩身选用强度为C20的混凝土进行浇筑，桩身埋深5m，出露3m，桩间设置拱形挡土板，顶部用冠梁连接。另外，在桩体后方设置碎石盲沟与泄水管结构，在遇到降雨天气时，可以及时将积水排出，从而提高抗滑桩结构的使用价值。

根据计算在暴雨工况下，第三级坡顶的埋置抗滑桩处的剩余下滑力为512.5kN/m;坡脚抗滑桩处的剩余下滑力为243kN/m。两排抗滑桩设计均满足抗滑要求，同时边坡整体稳定性也满足设计规范的要求。

3.4完善排水系统

导致该区域滑坡事件产生的主要诱因为项目区域过强降水天气。对此在进行滑坡处理时，排水系统的完善属于非常重要的内容。在具体应用过程中，首先，对于发生坍落路段的排水系统损坏情况进行统计，同时对于现有排水系统进行重新规划，规划内容包括排水口位置、排水管道管径、排水结构参数等。其次，在该路段施工改造的过程中，做好坡体基础与路基的保护工作，严格按照相应操作标准进行施工，同时将深入排水管道内部堆积的杂物进行清除，在管道外侧加装过滤网，起到过滤杂物的作用。最后，做好质量监测工作，及时返工不合规路段，并在后期做好維护工作，及时清理排水沟壑处的杂物，提高排水过程的稳定性。

3.5平整坡面和坡面绿化

在完成刷坡卸载操作之后，需要及时进行坡面结构平整工作，在具体操作过程中，对于坡面上残留的松动土体进行清理，尤其是体型较大的石头，应提前进行清理，避免后续降雨天气导致落石情况的出现。并且在对结构进行清理时，还需要做好结构裂缝的处理，结合以往的实际应用经验，在实际操作过程中，可以利用10%的水泥浆对结构进行处理。对表层中存在的碎石土层及一些附着在结构上的杂物需要及时进行清理，从而避免结构积水或者地下水渗漏情况的出现。

坡面平整以后采用挂镀锌铁丝网喷播植草护坡。挂网前先进行锚杆施工，锚杆钻孔孔眼应垂直坡面，锚杆注浆7d后选取2%的锚杆进行抗拔试验，要求锚杆极限抗拔力>1.0t/m。铁丝网采用14^#镀锌铁丝网，网孔规格为80m×80m，网间搭接宽度≥5cm，并间隔30cm用18^#铁丝绑扎牢固，保证网与网间的牢固连接和控制网与坡面的距离一致，以有利于控制网面基材混合物的厚度一致及稳定。喷基材植被是一项技术含量较高的工艺，施工前应进行现场试验，提出该路段的施工方案，并精心施工。

3.6坡体的变形监测

除了做好以上处理措施之外，在实际操作过程中还需要做好相应的变形监测工作，在具体操作过程中，需要做好相应的水平位移监测和深层位移监测工作，采用定量监测的方法，将目前的坡面监测数据作为初始应用数据。在选定位置架设好监测仪器设备之后，设置相应的监测间隔，定期采集数据信息。考虑到坡面结构面积范围相对较大，因此在监测过程中，还需要对控制测量网进行合理布置，借助所布置的监测点来完成全方位的监测任务。需要注意的是，在监测过程中，还需要在抗滑桩的位置进行定点监测，缩短相应的探测间隔，对于异常数据进行客观分析，及时确定滑坡可能存在的问题，从而提高山区公路工程使用的安全性。

4处治效果

该边坡经过以上的措施治理以后，滑坡已被有效地治理，整个边坡整体稳定，完善了边坡绿化和排水措施以后，整个边坡与周围自然景观融为一体。边坡设计中减少了开挖面积，对自然环境影响较小，同时两排抗滑桩对整个滑坡体进行分块抗滑，抗滑效果明显，且提高了抗滑桩的安全性和经济性，是对滑坡分段抗滑治理的一个成功案例。

5结语

综上所述，在施工技术体系不断完善的背景下，公路工程的覆盖范围也在扩大。在具体应用过程中，由于山区公路所处环境的复杂性，在遇到强降水天气之后，非常容易出现滑坡事故，通过采取相应措施对其进行及时处理，从而提高公路工程的使用安全性，延长公路工程的使用寿命。