某改扩建高速公路拼宽路基滑坡处治

夏晓勇，毕小进

(1.贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550000；2.贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司，贵州 贵阳 550000)

1 工程概况

某服务区为G75兰海高速公路运营阶段新增设服务区，其中K13+400～520段左侧填方路基为服务区变速车道及匝道拼宽既有高速公路主线路基路段。场区地处贵州高原北部，地貌类型为溶蚀型低中山地貌，地形起伏较大，地势北西高，南东低。该段拼宽路基位于斜坡地形上，场区微地貌为一缓坡，原地形坡度较缓，约5°～16°，勘察资料显示，上部覆盖层从上到下主要为填筑土、粘土、崩塌堆积层块石土，厚约5～30 m，下伏基岩为三叠系中统松子坎组(T2s)灰岩、泥质白云岩。

既有高速公路K13+400～520段为半挖半填路基，内侧山体高陡，形成高度超过50 m的岩质挖方高边坡；外侧填方路基最大边坡高度约10 m，采用10 m高桩基承台挡墙支挡。本次改扩建沿既有桩基承台挡墙外侧进行路基拼宽，拼宽路基原设计为两级填方边坡：第一级路基边坡高7～8 m，采用5～9 m高片石混凝土衡重式桩基承台挡墙进行支挡收坡，桩基采用直径2 m圆桩，桩长24～25 m，间距5 m，承台宽5 m、厚2 m；第二级路基边坡高8～9 m，坡率1∶1.5，骨架护坡防护。

2 滑坡情况

2017年3月，该段拼宽路基及防护工程全部施工完成，在经历2017年6～8月雨季过程中未发现明显变形迹象。但在经历2017年9月初持续强降雨之后，于2017年9月7日突发变形，路基下方自然边坡坡脚处民房后檐地面隆起、围墙开裂，随后K13+410～K13+461段桩基挡墙发生倾斜，数小时后桩基挡墙结构被破坏，填方路基段整体垮塌。

该滑坡平面上呈舌状，滑坡体主滑方向130°，滑坡后缘紧邻既有兰海高速公路外侧路肩墙，形成约3 m高错台陡坎，滑坡两侧以剪切裂缝为界，前缘剪出口位于坡脚民房后侧，表现为地面隆起、挠出，围墙开裂变形。滑坡纵向长约80 m，横向宽约60 m，滑体平均厚约10 m，滑坡体积约60 000 m3，属中型滑坡。滑坡体为以碎块石、粘土为主的人工填土层。滑动带后部以人工填土为主，中前部以粘土为主。

滑坡发生后，拼宽路基外侧桩基承台挡墙之下的抗滑桩呈整体一排倾倒，桩顶偏离设计桩位水平距离约10 m，桩端轴线与水平面夹角约30°；经委托检测单位在原桩位进行竖向钻探检测，发现各钻孔普遍在设计桩顶标高以下约10～11 m位置钻遇断桩。结合滑坡滑动面埋深、滑床工程地质特征推测抗滑桩在桩顶面以下10～11 m发生断桩破坏可能性大，发生整体偏位破坏的可能性小。

3 滑坡原因分析

结合滑坡补充地质勘察、原设计路基稳定性及支挡结构验算、施工过程情况以及检测资料分析，本段路基滑坡是多方面因素共同作用的结果。

地质、地形条件是本段路基产生滑坡的根本原因。从坡体结构分析，路基填筑前为一上陡下缓的自然斜坡，坡度约5°～16°，边坡岩土体呈层状分布，上部覆盖层主要为兰海高速弃渣形成的人工填土，以碎块石土及粘土为主，结构松散～稍密，土体孔隙大容易渗水，人工填土底部发育一层向坡脚顺倾的粘土层，上陡下缓，粘土层相对隔水，受水软化强度降低幅度较大易形成滑带。该段路基填筑于原自然斜坡后部，在斜坡后部加载，改变了斜坡的外形和其中的应力分布状态，造成坡脚剪应力集中，潜在滑动面上应力的增大在坡脚附近超过岩土的抗剪强度而破坏，形成塑性区，从而引起坡体内潜在滑动带土的应力重分布，剪应力向塑性区相临地带集中造成塑性区逐步扩大形成滑坡。

持续强降雨是滑坡的诱发因素。2017年8月31日至9月5日，滑坡所在地区连续降雨，特别是2017年9月4日为大到暴雨，充沛的降雨使坡体充分饱水，产生动、静水压力，增大土体容重，降低其抗剪强度，同时地表水在下渗过程中，在残坡积层处形成滞水层，致使其软化并形成滑动面，最终导致了滑坡发生。

原设计对路基填料力学参数估计偏高、桩(墙)后土压力估计偏小是本路基滑坡的重要原因。原设计验算时对路基填料φ值按35°考虑，受现场填料来源限制，实际路基填料性能与设计存在偏差，导致支挡结构实际受力大于设计状态；此外，在有限空间内进行填土压实，支挡结构所受土压力大小可能发展至静止土压力甚至被动土压力水平。以上两方面均可能导致支挡结构受力大于预期，使设计偏于危险。

对桩前(潜在)滑坡体抗力考虑偏大是本路基滑坡的原因之一。原设计桩前潜在滑体抗力按100%发挥考虑，事实上因桩前潜在滑体结构松散以及桩前斜坡坡度较大，实际桩前抗力难以全部发挥，这将导致桩前抗力小于设计预期，抗滑桩结构设计偏于危险。

施工质量欠佳是滑坡的原因之一。路基填筑前未对原地表人工填筑土清除干净，加上填料本身性质不佳，内外侧桩基承台挡墙之间的填筑体及地基土体在自重及压实作用下侧向变形受到限制，致使潜在滑动体下滑力与土压力有可能叠加作用于外侧桩基承台挡墙上。

4 滑坡处治方案

结合前述本滑坡发生机理分析，从充分减少滑坡后缘加载、避免不利填料增大土压力的思路出发，并尽量将处治工程对既有主线结构的影响降至最低，经业主组织设计、咨询专家反复讨论研究后，最终确定采用“轻质土路基填料+锚索抗滑桩支挡”方案对滑坡进行治理，为减小新老路基差异沉降，在轻质土路基施工前对其基地进行注浆加固，具体处治措施如下。

(1)预应力锚索抗滑桩。根据现场地质条件，采用1.8 m×2.4 m矩形锚索抗滑桩对拟建拼宽部分路基进行支挡，因锚索受既有主线公路桩基承台挡墙桩基控制，抗滑桩按插空布置，间距5 m，桩长26～28 m，桩身采用C30混凝土，主筋采用HRB500高强钢筋；桩顶设两排9Φ15.2锚索，长28 m，其中锚固段长10 m，张拉应力500 KN/孔。

(2)地基加固及轻质土路基填筑。清除抗滑桩后既有路基填方至原地面线，对地基采用3排钢花管注浆加固，排距1.5 m，间距1.5 m；基底铺设碎石垫层，然后采用气泡轻质混凝土浇筑路基。

(3)坡面整平及滑坡前缘支挡。对滑坡体清方减载后，修整坡面并适当压实，对滑坡前缘反压回填，坡脚设5 m高格宾挡墙支挡，坡面植草绿化防护。

(4)排水。为防止场坪、既有主线公路一侧雨水沿路基边缘排泄下渗至坡体，在抗滑桩前地表设置梯形截水沟，通过中部排水沟接顺自然沟渠。为防止既有主线路基排水通道被平宽路基填料封闭，在轻质土路基内部设置排水管，排水管穿过既有主线路基外侧挡墙，伸入路基范围。

根据滑坡后补充工程地质勘察、工程地质类比、反算等方法，结合《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)，推荐场区岩土物理力学指标如表1。

表1 场区岩土物理力学参数

根据《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)对K13+448最不利断面进行滑坡稳定性计算，其中轻质土路基按1.3倍湿容重进行设计计算，不考虑轻质土与既有兰海高速路肩墙之间内摩擦角。计算结果见表2。

表2 滑坡稳定性计算结果

进一步验算路基支挡结构承载能力，抗滑桩桩顶位移、桩截面承载能力、桩前地基抗力，均满足要求。

本滑坡处治工程于2019年8月完成，经工后监测，该处治工程完工后运行状况良好，取得了较好处治效果。

5 结论及建议

(1)对于设支挡结构的拼宽路基，须充分考虑有限空间内路基填土施工条件，严格控制填筑施工工艺、填料技术要求，同时应注意有限空间内静止土压力问题。

(2)桩基承台挡墙结构设计时慎重考虑桩前土体抗力，对于位于松散土体中的悬臂式抗滑桩，不宜考虑桩前滑体抗力，如要考虑，宜按变形协调进行极限状态设计。

(3)采用泡沫轻质土作为路基可有效减小填料重度，减少路基放坡，大大降低支挡结构荷载，对特殊条件下加宽路基工程具有较大实用价值。

(4)陡斜坡路段的改扩建拼宽路基工程，应做好路基及支挡结构变形、应力等监测，以便及时发现异常，尽早采取处治措施，避免发生突发事故。