云南某高速公路多级滑坡调查及处治方案

李志轩，王 磊，张 伟

（山东省交通规划设计院集团有限公司，山东 济南 250031）

引言

我国地质灾害多发，云南地区地势高陡险峻，地质构造作用强烈，降雨、工程扰动后滑坡、崩塌等地质灾害异常发育[1]，严重威胁人民生命财产及工程结构的安全，因此，针对工程开挖后突发性地质灾害处置的工作也越来越重要。

1 工程概况

1.1 工程概况

拟建大桥桥墩位于边坡坡脚，因修建桥墩施工平台和施工便道开挖坡脚，在降雨后，导致桥墩临时边坡后缘多处发生严重变形，已影响边坡前缘的6#桥墩和后缘的5#桥墩，造成桥墩无安全施工条件。

进入雨季后，边坡后缘和坡面变形逐步加剧，截至2019 年12 月边坡后缘滑塌错台高度达1.5 m，边坡坡面隆起明显。根据边坡地表变形裂缝，边坡滑塌变形区为人工刷方边坡区域。滑塌区后缘位于人工边坡顶部，最高点高程为677.3 m；前缘剪出口位于便道右侧基岩顶面，高程为659.9～660.7 m，相对高差17 m。

根据调查结果，5#至6#桥墩区之间见两处滑塌变形，其中变形区1 范围沿滑塌方向长约10 m，横向长约20～30 m，滑塌区堆积体厚度约3～5 m。变形区后缘见拉张裂缝，裂缝呈东西向延展，延伸长度约20 m，裂缝宽度10～30 cm，裂缝可见深度30～60 cm。变形区2范围沿滑塌方向长约25～30 m，横向长约30～40 m，滑塌区堆积体厚度约5～10 m。变形区后缘见拉张裂缝，裂缝呈南西-北东向延展，延伸长度约26 m，裂缝宽度10～30 cm，裂缝可见深度8～26 cm。变形区3 范围沿滑塌方向长约50 m，横向长约95 m，滑塌区堆积体厚度约10～13 m。变形区后缘见拉张裂缝，裂缝呈南西-北东向延展，延伸长度约80 m，裂缝宽度1～4 cm，裂缝可见深度4～10 cm。

目前该边坡上的裂缝仍在继续发展，如果开挖防护不及时或者开挖扰动后补偿不足，在强降雨、施工扰动等内外力作用下，会引起滑带向更深更远处发展，滑体规模会进一步增大，严重危险桥墩安全。

1.2 地形地貌

场区属构造侵蚀深切峡谷地貌，地形起伏较大，冲沟发育，场区前后缘均有施工便道到达，交通条件一般。场区微地貌为单向斜坡地貌，山体自然坡度20°～40°，地面高程645～711 m，最大相对高差66 m，植被多为砂仁、柑橘等经济农作物。

1.3 地层岩性及岩土体特征

边坡区覆盖层主要为第四系全新统崩坡积（Q4col+dl）碎石土、块石土、角砾、含碎石粉质黏土，下伏基岩为奥陶系下统湄潭组（O1m）砂岩、泥质砂岩。

1.4 地层构造及地震

根据本次调查结果，下伏基岩主要为奥陶系下统湄潭组（O1m）砂岩、泥质砂岩。次级断层从卢家塆大桥桥位区K57+520 附近通过，从边坡BZK-1 和BZK-2 钻孔之间通过，整个边坡区域岩体产状变化较大，岩体较破碎，断层属非活动断层，区域地质稳定。

测得岩层产状180°∠23°，主要2 组节理裂隙。（1）裂隙①：170°∠83°，延伸长3～8 m，裂隙宽0.2～0.4 cm，间距1～2 m，结合程度一般，少许泥质充填，属硬性结构面。（2）裂隙②：258°∠80°，延伸长3～8 m，裂隙宽0.1～0.3 cm，间距0.4～1.5 m，少许泥质充填，结合程度一般，属硬性结构面。

根据岩层产状、裂隙产状和边坡坡向的空间组合关系[2]，经赤平投影分析见图1、图2。

图1 北侧边坡结构面赤平投影分析

图2 东侧边坡结构面赤平投影分析

由图2、图3 可知：（1）北侧边坡。岩层层面与边坡倾向相同，为顺向坡，边坡易沿层面滑塌；裂隙1 与边坡倾向相同，裂隙倾角较陡，边坡开挖易沿裂隙1 崩塌掉块，裂隙2 与边坡大角度相交，对边坡稳定性影响较小。（2）南侧边坡。岩层层面和裂隙1 与边坡倾向相反，为反向坡，岩层层面对边坡稳定性影响较小；裂隙2 与边坡大角度相交，对边坡稳定性影响较小。（3）东侧边坡。岩层层面和裂隙1 与边坡倾向大角度相交，层面对边坡影响较小；裂隙2 与边坡小角度相交，裂隙倾角较陡，边坡开挖易沿裂隙2 崩塌掉块。（4）西侧边坡。岩层层面和裂隙1 与边坡倾向大角度相交，对边坡影响较小；裂隙2 与边坡倾向相反，对边坡影响较小。

1.5 降雨及地下水条件

根据区内地层岩性组合及地下水赋存条件，边坡区地下水类型可分为第四系松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙水两大类两大类。（1）第四系松散岩类孔隙水。主要分布于区内的碎石土、块石土内，松散岩类多具较大孔隙，接受大气降水及地表径流补给，多形成孔隙潜水，富水性较弱，水量不稳定，受大气降雨影响较大，主要向斜坡低处排泄。（2）基岩裂隙水。基岩裂隙水赋存于层状岩类风化裂隙和构造裂隙中，主要接受大气降水补给。本区基岩裂隙多被冲沟切割，裂隙水易排泄富水性差。因此，工程区裂隙水普遍较贫乏。

边坡变形区主要为柑橘林，当地农民主要采取水管浇水方式给柑橘灌溉，水通过岩土体裂隙下渗，导致土体饱和，边坡变形滑动面抗剪强度降低，从而影响边坡稳定性[3]。

2 滑坡影响因素及形成机理分析

2.1 影响因素

（1）降雨的作用。雨水和灌溉用水下渗，地下水（松散岩类孔隙水）量增加，使滑体饱和重度加大、加速滑面的形成并降低滑带土抗剪强度，致使下滑力增大，抗滑力减小，产生变形滑移，滑坡的变形拉裂在雨后增大变宽，说明降雨是滑坡变形发展加剧的主要因素。（2）人类活动。高速公路修建施工便道及卢家塆大桥6#桥墩台整平开挖过程中北侧切坡，改变了原斜坡的应力条件及水文地质条件；人类活动对滑坡起诱发作用。

2.2 形成机制

通过已有资料及现场调查分析，滑坡的形成，究其原因，是由其独特的内在因素即地形地貌、地层岩性组合、水文地质条件和外部因素即人类活动、气象水文共同作用的结果。（1）滑坡区处于单向斜坡地形，岩性组合为碎石土、碎块石土夹含碎石粉质黏土，粉质黏土属相对隔水层，大气降水在碎块石土与含碎石粉质黏土界面和基岩面处径流汇集，具备软化滑带土的基本条件，使滑坡体具有向下滑移的可能性。（2）卢家塆大桥6#桥墩台内侧开挖临空，为滑坡的产生提供了必要条件。

3 应急处置措施

（1）对滑坡周界裂缝及滑坡体上的裂缝超挖后采用黏性土回填夯实处理以减少地表水下渗，裂缝回填后采用人工或机械静压，为便于辨识裂缝，建议用彩条布标示。（2）进行补充勘察，利用地质补勘钻孔及时埋设深孔测斜管，并加强该路段高边坡变形监测工作，为后续边坡处治方案提供支撑依据[4-5]。（3）做好临时防排水措施，避免因排水不畅引起二次变更，若施工时地下水丰富，应采取必要措施降水。

4 处治方案探讨

4.1 工程处治范围

首先应正确判识滑坡的性质、范围、成因及稳定性。滑坡处置范围应界定工程开挖引起的滑坡和地震引起的滑坡界线，根据现场地质调查、钻探及坡体后房屋裂缝调查情况，推断滑坡范围较大，全范围治理费用较高。主要对5#、6#桥墩影响范围内滑坡进行处理。

4.2 滑坡剩余下滑力计算

4.2.1 主滑断面的确定

基于该滑坡的坡体结构条件与滑坡活动特征，结合其变形活动历史与现状及其发展趋势，该主断面的滑动面具有多层和多级的特点。分析计算滑动面可以分为现有浅层滑动面、中层滑动面和深层潜在发展滑动面，由此可以组成三个可能的分析计算滑动面，见图3。

图3 推测滑坡滑动面

4.2.2 岩土参数反算

根据滑坡变形情况，依据规范和工程经验取滑坡稳定系数Fs=1.050，采用反算出滑带土的参数。计算方法采用Geo-Studio 软件中的Slope/W 模块[6]，饱和状态下的剩余下滑力为F=1 220 kN/m。滑带土物理力学参数见表1，滑坡剩余下滑力计算模型见图4、图5。

表1 滑带土物理力学参数

图4 滑坡稳定系数计算模型

图5 滑坡剩余下滑力计算模型

4.3 处治方案确定

（1）在垂直主滑方向沿施工便道内侧增设单排抗滑桩，为施工抗滑桩，将一级边坡平台加宽至4 m，尺寸为2.5 m×3.5 m，桩间距6.0 m，桩头增设3 根6束的预应力锚索。（2）变形区1 坡面存在岩性较好的天然孤石，对孤石进行锚索加固，使其成为天然挡墙。无孤石范围内设置护面墙。（3）设置截水沟、碎石盲沟，为加快疏干坡体内水分，提高坡体强度，在边坡内设置排水斜孔。工程处治方案典型断面见图6。

图6 工程处治方案断面/m

5 结语

（1）该滑坡为典型的顺层、岩土分界面滑动、潜在断层面滑动、多层、多级等复合型滑坡，场区降雨量丰富，地下水发育，地形上受深切沟和工程开挖形成的高陡临空面影响，众多不利条件导致滑坡滑移。（2）滑坡变形范围较大，滑坡全范围处治造价高。通过分析对桥墩影响范围滑坡进行处治，既保证坡脚桥墩安全，又合理控制造价。（3）滑坡变形区1 坡面存在天然孤石，孤石岩性较好，对其进行锚固，成为天然挡墙，提高滑坡稳定性。