高速公路志留系翁项群地层滑坡治理研究

钟 宇 刘长伟

(1.贵阳市交通委员会 贵阳 550000； 2.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 550000)

由于我国中西部地区地形、地质复杂，常因暴雨、地震、人为因素造成滑坡灾害[1]。贵州省地处西南，地形地质条件尤为复杂，其中志留系翁项群(S2-3wn)地层多有分布。志留系翁项群地层主要为泥岩、泥岩夹砂岩，力学性质差，遇暴雨常产生滑坡等灾害。文中针对志留系翁项群地层滑坡，以贵州省余庆至凯里(含施秉支线)高速公路第7合同段K60+790-K61+155左侧挖方路基为例，采用传递系数法对滑坡进行稳定性分析与评价，拟经优化比选后，提出综合治理方案[2]。

1 工程概况

贵州省余庆至凯里高速公路是贵州省规划的“678网”中第6横-余庆至安龙高速公路中的前段，起于余庆，连接拟建的“678网”中的第2横-江口至六盘水高速公路，终点在凯里市鸭塘附近，与沪昆高速公路交叉，连接凯里至羊甲高速公路，其间经过黄平县，路线全长约85 km。

本段滑坡位于第7合同段K60+790-K61+155左侧挖方段，该边坡原设计为四级坡，坡比1∶0.75～1∶1.25，坡面采用窗式护面墙及框架植草进行防护。

自2014年5月以来，阶段性暴雨造成边坡距开挖线口4 m处，出现宽10 cm、长50 m纵向裂缝，边坡粉质黏土受雨水浸泡，沿第三级边坡中部的土石分界面开裂，已施工浆砌防护工程受下滑土体影响出现鼓出和拉裂现象，边坡开口线外坡顶田地已出现不同程度的开裂、滑移垮塌现象。

根据现场实际测量结果，边坡坡面及平台上发育多处裂缝，裂缝宽0.5～16 cm，最深处40 cm，窗式护面墙、拱形骨架多处发生断裂、错位、鼓起等变形，局部坡面完全垮塌破坏，滑坡区地形地貌见图1。

图1 滑坡区地形地貌

2 工程水文地质条件

志留系翁项群(S2-3wn)地层特征。测区内志留系发育不全，仅有中-上统，且因岩性及生物难以划分，中-上统合称翁项群，分布于东部龙溪、余庆、黄平、炉山一带，岩性分上、下两部，上部主要为页岩、泥岩及含云母粉砂质页岩，下部主要为微粒状灰岩、泥质灰岩、砂质页岩，底部常见砂岩、粉砂岩。该地层下部由北往南灰岩逐渐减少，碎屑增多。滑坡区位于南部重安江一带，以泥岩、砂质泥岩、页岩为主。

受古构造及后期剥蚀的影响，滑坡区地形地貌较为单一，绝大部分路段属于低山槽谷型，海拔600～750 m，相对高差50～150 m不等，地表植被较发育，地表水系发育，水量充沛，地貌受地质构造控制明显。

覆盖层为残坡积层(Qel+dl) 碎石土：褐黄色，可塑状，碎石为强风化砂岩及泥岩，含量占50%～60%，粒径5～10 cm，厚1～7 m，场区大部分均有分布。下伏基岩为志留系中上统(S2-3wn)翁项群泥岩，局部夹砂岩，按风化及岩体破碎程度分为全、强风化2层。

全风化泥岩。灰绿、深灰色，岩石风化强烈，边坡开挖揭露局部保持原岩特征，岩质极软，岩芯呈土状。图2为滑坡区开挖出的志留系翁项群全风化泥岩夹砂岩。

图2 志留系翁项群泥岩夹砂岩

强风化层。灰黄色，薄至中厚层状，节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩质软，岩芯呈短柱状、块状及土状。滑坡区分布多处泉点，地下水类型为第四系松散土层孔隙水、基岩裂隙水。松散土层孔隙水赋存于上覆松散土体中，主要为上层滞水，水量较小，埋藏较浅，经径流后于坡体下部进行排泄，形成泉点，钻孔揭露，场区地下水埋深较浅，为5～10 m。

3 志留系翁项群滑坡形成机理及特征

地层性质影响滑坡性质。本段滑坡属破碎岩体滑坡，滑动面位于严重破碎带的破碎岩体中，不同于其他层状、块状岩体滑坡[3]，其岩土体物理力学指标见表1。滑坡区地处志留系翁项群地层，分布泥岩、砂质泥岩等软质岩，岩体风化破碎，受切脚施工及强降雨影响，岩土体吸力减小、抗剪强度降低，孔隙水压力及坡体自重增大，破坏了原坡体的平衡条件，从而形成滑坡，滑坡类型由牵引式逐渐转化为推移式[4]。

表1 岩土体物理力学指标

4 滑坡变形监测分析

4.1 监测孔布置

在滑坡区先后共布置了14个位移监测孔，布孔位置见图3。

图3 监测点布置图

4.2 深层位移监测结果

部分深层位移监测结果见图4。

图4 监测孔合成方向累计相对位移图

4.3 监测结果分析

本段滑坡属中型-牵引式-中层滑坡[5]。滑坡体内出现多条裂缝，后侧已形成环向裂缝，坡脚处产生鼓胀现象；第一级坡面上见多条剪出裂缝，根据深部位移监测资料，该滑坡已形成贯通滑动面，且存在多层滑动现象，坡体存在深层潜在滑动面，目前该滑坡处于蠕滑状态。

通过监测数据及地表巡查结合实际情况分析得出：该滑坡滑动面已贯通，正值雨季，受降雨影响，滑坡体正加速滑移，位移数据显示滑移7～124 mm，变形速率为0.2～5.0 mm，随强降雨增多，速率会明显增大，变形会更一步加剧，存在随时失稳下滑的风险。

5 滑坡稳定性分析

5.1 滑坡稳定性分析方法

分析选取K60+910，K60+916，K60+950，K60+994，K61+040，K61+067，K61+095 7个断面为计算剖面。滑坡稳定性分析采用传递系数法分条块计算滑坡各段剩余推力[6-7]。

5.2 滑坡计算参数

滑坡计算参数见表2、表3。

表2 岩土体物理力学指标

表3 主滑动面力学参数

5.3 滑坡稳定性定量分析

图5为K60+950典型横断面。根据岩土样试验结果及反算结果，对滑坡剩余下滑力进行分区计算，计算结果见表4。

图5 K60+950典型横断面

表4 典型横断面剩余下滑力计算结果 kN

根据地质勘察、深层位移监测及滑坡稳定性计算分析，得出以下结果。

I区位于K60+790-K60+915段左侧，第二级坡面孤石处形成贯穿性裂缝，威胁道路安全。

II区位于K60+915-K60+969段左侧，该区域变形速率较小，计算的剩余下滑力较小，第四级平台开裂，第五级边坡外存在裂缝。

III区位于K60+969-K61+072段左侧，该区域滑动面较深，剩余下滑力较大，路面边沟存在变形，路面存在拱起变形，第四级边坡开裂，第一级坡面拱起严重。

6 滑坡治理

6.1 防护方案

志留系翁项群地层滑坡，不同位置滑体大小不一、滑面深浅不同。根据测区地质勘察、边坡变形破坏情况、深层位移监测结果及滑坡稳定性分析结果[8-9]，将边坡分为3个区进行治理，并拟定2个防护方案。

方案一。I区，第一级平台设置10 m宽平台，坡脚设置4～5 m抗滑挡墙；II区，第三级平台以上清方，第一级平台设置2×2.5 m抗滑桩支挡，局部加设框架锚索；III区，第一级平台设置20 m宽平台，坡脚设置4 m抗滑挡墙。

方案二。I区、II、III区，均在第一级设置20 m宽平台，坡脚设置2 m高挡墙护脚，坡面局部设计框架锚索。

6.2 方案比选

各方案对比分析见表4。

表4 各方案对比分析

方案一采用分区治理方案，第一级平台设置抗滑桩支挡，局部坡面设置框架锚索防护，确保边坡整体稳定，第三级平台以上进行清方，坡面以植草为主，清方土石方较小。方案二采用第一级平台以上全清方方案，对原坡面破坏较大，土石方开挖较大，且第二、三级坡面菱形骨架及窗式护面墙需全部报废，报废工程量较大，开挖后坡面部分段落仍需要进行锚索防护。基于方案一对原坡面扰动较小，工程造价相差不大，对坡体支挡效果较好的优势，最终采用方案一进行滑坡治理防护。

7 结语

本文结合具体工程滑坡实例，结合地质资料分析了志留系翁项群地层特征及滑坡产生的机理；结合滑坡深层位移监测结果，得出滑坡位移会随强降雨增大，变形速率会明显增大，存在随时失稳下滑风险的结论。而后基于传递系数法对滑坡稳定性作进行分析，得出志留系翁项群地层滑坡的不同变形失稳状态。最后给出2种滑坡治理方案，经优化比选，对滑坡进行分区治理。实践证明，分区治理志留系翁项群地层滑坡，可达到良好的治理效果。