闽北残积土滑坡形成机理与治理工程对策研究

吕 淞

（福建省高速公路集团有限公司，福州 350001）

0 引言

闽北为山区， 地形呈丘陵山地为主的低山区地貌特征，公路较为发达，公路沿线地面标高多在230～350m，高差多为10～60m，山体较为圆缓，山坡坡度多为15～30°，植被较为发育。 低洼部位常分布有范围不大的山间冲洪积小盆地，地形地貌上多表现为风化剥蚀台地[1]。 该地区残积土发育，层厚，道路土质边坡多；由于残积土结构性强，具有各向异性和不均匀性、浸水易崩解和软化、亲水性好等工程特性，该类边坡病害较为突出[2]。

闽北地区由于道路建设等， 存在大量的残积土高边坡和滑坡等，作为该地区的主要地质灾害类型，其受持续强降雨、台风季降雨等影响明显，给山区道路的安全运营带来较大隐患[3-4]。因此，对闽北地区残积土坡失稳机制和工程治理对策研究具有重要的科学意义和现实意义。

1 工程概况

本滑坡场区位于闽北地区某高速公路互通C 匝道右侧，原设计为4 级高边坡，最高约32m，坡率1∶1.0 和1∶1.25。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

滑坡场区为剥蚀丘陵地貌， 山间凹地区， 沟谷多呈“U”形，场地位于山坡，横向坡度15～25°。

2.2 地层岩性

滑坡场区的地质为第四系残坡积地层及麻源群石英片岩的各风化层。其主要地层分布：滑坡上覆地层主要为坡积、残积粉质粘土，可塑、硬塑状，稍湿，成分以粉粘粒为主，石英颗粒含量约15%，原岩结构完整；下伏全风化至碎块状强风化石英片岩，砂土散体状、除石英外其余矿物均风化呈土，遇水软化崩解，岩芯手搓即散；碎块片状构造，岩石风化强烈，岩芯破碎；底部基岩为中风化石英片岩片状构造，岩石较新鲜坚硬，岩体较完整，节理裂隙发育。

边坡开挖后揭露，路堑边坡主体地层为坡残积-全风化地层，呈土状，褐红色，吸水易饱和。

2.3 水文地质

地下水主要为基岩风化层孔隙裂隙水， 赋存于基岩风化层的孔隙裂隙中，富水性较差。地下水主要接受大气降水补给，水量受降雨影响大，山坡、山脚及盆地内为迳流，多沿断裂带及深切沟谷排泄。此类地下水降雨后水位迅速抬升，对边坡稳定性影响较大。

3 变形病害及原因分析

3.1 边坡病害变形

边坡工程建设期间，本段边坡开挖完成后，开展坡面防护工程施工；受连续降雨影响，2014 年11 月边坡第一阶局部出现溜塌， 坡面及坡顶出现多道裂缝， 裂缝宽度3mm～10mm。2015 年3 月～6 月，进入闽北地区雨季，受连续强降雨影响，坡体变形进一步发展。 主要表现为：

（1）边坡坡面出现局部坍塌，裂缝范围加大；坡面第一阶部分已施做的框架梁出现损坏、剪断，部分锚垫板破损，锚头崩裂；

（2）坡顶、坡体上部缓坡台地多处出现张拉、下错裂缝，部分裂缝发展贯通（图2 所示）；坡顶后缘下错裂缝长约20m，宽约25cm；

图1 地质断面图

（3）路基反翘隆起，挤压对侧边沟、变形；坡脚水量丰富（图3 所示）。

图2 滑坡场区裂缝分布图

图3 路基反翘隆起推移（水沟变形）

4 滑坡成因分析

（1）地形地貌：根据滑坡场区地形地貌现场踏勘，场区微地貌具有多级台地， 后缘发现多道拉裂老裂缝及台坎，具有不良地质体地貌特征，为老滑坡不良地质体[5]。

（2）地质因素：边坡地质条件较差，坡体风化深度大（松散坡积层、残积粘性土层、全～强风化层厚度大，遇水易软化，粘滑），地下水发育，表层土体渗透性好，降雨时雨水会直接渗入坡体， 水位迅速抬升， 造成坡体自重增加，土体的粘聚力及内摩擦角降低，坡体稳定性降低。

（3）降雨影响：受2014 年11 月、2015 年3～6 月持续的降雨影响，雨水入渗，一方面边坡上层坡积粉质粘土及石英片岩残积砂质粘性土吸水饱和，岩土容重变大，增加下滑力；另一方面坡体地下水位上升，软化岩体及软弱滑动带，使其力学强度指标明显降低，诱发坡体滑坡病害。

（4）人类工程活动影响：工程建设开挖边坡，形成高约23～30m 临空面，破坏山体原有平衡，易造成边坡失稳变形；同时开挖后施工周期、降雨等致使边坡暴露时间较长，使得坡体易失稳破坏。

5 滑坡定量化反演分析

对滑坡病害进行工程治理， 可结合坡体变形现状和裂缝的发展情况等，分析其滑坡稳定状态[5]，并进行量化评价[5,6]。 在此基础上，结合相关土工试验和经验参数等，可反分析本滑坡体的岩体指标， 以达到工程治理量化计算的要求[7]。

本次计算采用当前国内外广泛应用的边坡工程专业软件Slide 数值模拟软件进行滑坡稳定性计算，具体选用较为严格的刚体极限平衡方法——Morgensten&Price 法； 选取该滑坡的3-3 断面（图1 所示）作为滑坡稳定性分析模型。

（1）反算主滑带指标

3-3 断面边坡开挖后，边坡处于稳定状态。 反分析计算其岩体力学指标如表1 所示。

表1 岩体物理力学参数表

量化计算出其浅层稳定系数为1.07， 深层稳定系数为1.37（图4 所示）。

图4 开挖后边坡稳定状态

（2）降雨后坡体稳定性评价

受持续大气降雨影响，坡体变形破坏。 综合考虑持续强降雨对坡体地下水位的影响，降雨后坡体深层稳定系数为1.02，浅层稳定系数为0.94，坡体变形破坏（图5 所示）。

图5 持续降雨后坡体稳定状态

6 治理方案

6.1 方案分析

通过对滑坡变形发展过程、工程地质条件、变形影响因素等综合分析，提出三个综合治理方案。

方案一：卸载部分滑坍体，坡脚向内扩展20m，清除浅层滑体；坡面采用预应力锚索加固防护。该方案计算稳定性系数约为1.21。

图6 刷方卸载结合锚固治理方案

方案二：不刷方，采用抗滑桩强支挡，结合预应力锚索加固防护。 该方案计算稳定性系数约为1.23。

图7 抗滑桩支挡结合锚固治理方案

方案三：线路改线，收费站、管理处重新征地、选址。

6.2 方案比选

对比上述三个工程治理方案，通过有效的支挡加固，其稳定系数均满足规范要求。

方案一：采用刷方卸载方案，需征工程用地与弃土场用地，占用土地面积大，工程周期长，协调难度与社会影响大；同时该方案以预应力锚固工程加固为主，对预应力锚固工程质量、锚固地层等要求高，工程长效性弱，造价达660 万元左右。

方案二：采用抗滑桩强支挡，工程可靠性高，施工灵活、工期可控，且不需额外征地，工程造价约610 万元。同时，因人工抗滑桩施工难度大，抗滑桩设计为圆桩采用机械成孔，安全性较好。

方案三： 线路改线绕避滑坡体方案， 互通出口收费站、管理处已开始施工，且需重新选址，工程存在浪费且可实施性差。

综合考虑施工可靠性，工程质量、工期、安全及工程造价等方面，选择方案二较为合理。

7 治理成果

该滑坡采用方案二，即采用坡脚反压+锚固工程原位加固+抗滑桩支挡进行处理，在计划工期内完成了治理工作，治理后的边坡稳定，效果良好（图8 所示），确保该项目顺利建成通车，实现“县县通高速”目标。

图8 工程治理后全貌

8 结语

（1）由于工程建设开挖路堑破坏原老滑坡力学平衡，同时受强降雨等多方面因素影响触发老滑坡复活。 对道路等线性工程，应充分调查线路通过区域的地质情况，遵循“预防为主，治理为辅，防治结合”的原则，对于可能产生滑坡灾害的路段要引起足够的重视，能避则避，对不能绕避或者绕避方案不经济的，一定要做到“一次根治，不留后患”。

（2）对闽北地区类似坡残积土滑坡，类土质、土质高边坡等，其坡体稳定性受持续强降雨、台风等不利天气影响明显。对于台风及持续强降雨季节，应加强该区域类似道路边坡的监测与巡查， 减小地质灾害损失和提高道路运营安全。

（3） 工程治理应结合坡体地质条件、 工程可靠有效性、实施可行性、土地环保要求及工程造价等综合比选治理方案。 对于闽北坡残积土地质路堑边坡、滑坡等，应充分考虑坡体地质条件对预应力加固工程的有效性和长久性影响，做到安全可靠。