路堑高边坡滑塌成因与综合治理措施分析

■卢金华

（龙岩靖永高速公路有限责任公司，龙岩 364000）

龙岩靖永高速公路K3+435～K3+645 段路堑高边坡位于永定区高头乡北侧约600 m 处山坡，地下水发育，水位较浅，上部沟谷常年流水。 该边坡自开始施工后受连续强降雨影响， 出现2 处严重滑塌区，并处于蠕动状态（图1），随时可能造成更大规模甚至扩展到整段边坡或者泥石流的危害，致使该滑坡的治理支护工作迫在眉睫。

1 工程概况

1.1 工程地质情况

根据工程地质调绘及钻孔揭露，该边坡自上而下地层主要为：漂石、残积粉质粘土、黏性土、全风化花岗闪长岩。 场区内发育的地下水主要为第四系孔隙水与基岩裂隙水，水位较浅，年度水位变化小；且雨水充沛，暴雨集中，地表径流强；遇雨季或暴雨期，排水量成倍增加、山洪冲刷较严重。

边坡坡面植被发育，自然坡度为20°～25°，坡脚（边坡南侧）为正在建设的靖永高速；西北侧为一水泥道路；西侧为山间沟谷，沟内有滚、漂石，并伴有地表水流出；东西侧各发育一条冲沟，未见有变形、开裂迹象，坡面为种植果树梯田。

1.2 边坡支护设计情况

该边坡原设计方案为四级放坡开挖，每级坡高约8 m，中间台阶宽度为2 m，一、二级坡率1∶1，三、四级边坡坡率1∶1.25；坡顶设置环形截水沟，坡脚设置排水沟；坡面防护自下而上（第一级至第四级）分别为：第一级护面墙、第二级锚索框架梁、第三级拱型骨架+植草、第四级种植草防护[1]。

2 滑坡变形破坏特征

2.1 滑塌区一

滑塌区一位于边坡西部垂直线路方向，坡体下错约2.5 m，平面形态下宽上窄喇叭状，滑动面呈圆弧状， 为浅层牵引式+推移式（截水沟断裂汇流灌入）小型土质滑坡。 滑坡后缘自然山坡有3～5 条拉裂缝，裂缝宽度0.5～15 cm，长度2～10 m 不等，坡面有多处裂缝与小台阶（图2），坡体中部出现下沉现象， 坡顶截水沟及原分级平台上的排水沟已变形、开裂、错断。

图2 滑坡现场情况

滑带土为坡积粉质黏土（坡顶上部）、残积砂质黏性土（坡体中下部），多呈饱和状态、软塑状，局部夹有砂砾石。 该处滑坡前缘已经滑停，后缘局部仍不稳定，处于时滑时停阶段，表现为遇雨即滑，如不及时整治，其变形破坏将不断发展和扩大。

2.2 滑塌区二

滑塌区二位于边坡东部垂直线路方向，平面形态呈狭长条带状，上窄下宽，滑动面呈折线状，属浅层牵引式小型土质滑坡。 滑坡后缘下错0.5～1.0 m，两侧受牵引下错1.0～1.5 m， 两侧分布有纵向裂缝数条，宽度0.5～10 cm，长度3～6 m 不等。 坡面多级边坡受牵引滑塌，原分级平台上的水沟错断，变形区域形成一条大冲沟（图3），坡体中部出现下沉现象。

图3 滑塌区二大冲沟现场情况

滑带土为坡积粉质黏土（坡顶上部）、残积砂质黏性土（坡体中下部），多呈饱和状态，软塑状，局部夹有砂砾石。 该滑坡处于剧滑—滑停阶段，具有无雨时稳定，遇雨即滑的特点，如不及时整治，其变形破坏将不断发展和扩大。

3 边坡变形成因分析

根据滑塌区一、二的边坡破坏特征，结合现场地质水文条件和地勘钻孔资料数据分析总结，导致本高边坡滑塌形成的主要因素有[2]：（1）地形条件：边坡所处地貌为丘陵区， 布有一条常年流水的冲沟，沟谷两侧土质松散，易被潜蚀破坏。 （2）岩土体特征：边坡地质主要为残坡积黏性土和全风化闪长岩，岩体风化强烈，岩体强度随含水量的增加而降低特征明显， 浸水后易软化崩解造成坡体变形、滑塌。 （3）气候、水文因素：边坡场区受高差影响，气候变化明显，雨水丰富，多年平均降水量较高。 （4）地下水作用： 场区地下水较发育且稳定水位埋深为0.50～6.30 m，易造成边坡失稳。 （5）人为因素：山坡自然坡度较缓，经削坡后坡角变大、坡度变陡，多级边坡可能存在长时间裸露，施工人员并未及时进行防护加固；坡体内的排水系统及坡顶环形截水沟开裂、变形后未施工人员未及时进行修复加固。

4 滑坡体的稳定性分析

4.1 岩土参数的分析与选用

该处边坡滑坡，危害程度较为严重，滑坡防治工程安全等级为一级， 设计稳定安全系数大于1.30。本次针对滑塌区一、二的滑坡体进行稳定性计算， 岩土参数采取反演于取样分析结果互相参照、分析取用的方法， 综合考虑岩土参数和滑带土参数，选取计算的岩土参数如表1 所示[3]。

表1 岩土体物理力学参数

4.2 稳定性分析与评价

根据边坡变形特征及地形、地貌特征，选取出K3+550 的3 个剖面作为最不利稳定性断面计算滑坡整体稳定性。 考虑到滑坡可能遭遇最不利情况，分别考虑本次滑动面（采用传递系数法）正常工况、雨季工况的边坡稳定性估算，以及潜在滑动面1、2（采用圆弧滑动条分法）雨季工况的边坡稳定性估算。

传递系数法计算公式[3]：

式（1）、（2）中，Fs为边坡稳定性系数；Wi为土条重力；Ti为第i 块段沿滑面的下滑力 （kN/m）；Ri为第i 块段沿滑面的抗滑力（kN/m）；Ci为第i 块段滑面岩土粘聚力（kN/m2）；αi、βi为第i 块段滑面与水平面夹角；φi为第i 块段沿滑面土的内摩擦角；ψi为第i-1 块段的剩余下滑力传递至第i 块的传递系数；Li土条滑面长度。

经计算与分析，该边坡现状处于欠稳定和不稳定性状态中（表2），暴雨工况下边坡产生滑坡的可能性极大，危险性大。 潜在滑动面岩土主要为残坡积土或全风化闪长岩，厚度大于15 m，属中层土质滑坡。 为确保边坡稳定安全，必须及时采取安全有效的治理措施。

表2 边坡稳定性估算值

5 滑坡治理方案

为了保证边坡的安全稳定和高速公路的正常运营，根据边坡各部分的稳定性、推力大小、微地形等特点，综合考虑并结合现场施工条件情况，总结具体处理方案如下：

5.1 应急治理措施

滑坡发生后，应立即对边坡进行应急处治，具体实施步骤为：（1）设置临时排水系统[4]。 滑塌区1坡顶截水沟断裂处上部设置截洪沟，将坡顶汇水与地表排水拦截后往另一侧冲沟内排出。 夯填后缘裂缝， 将坡体出现的裂缝用防水板铺底后用粘土夯填；在已滑塌区两侧边坡开挖临时截排水沟，防止降雨时地表水大量渗入坡体内，进一步加剧坡体的变形。 滑塌区2 第二级边坡出水处设置临时排水沟或外接排水管，及时将水流排出边坡外围。 （2）卸载反压。 临时排水系统设置完后在坡脚前缘进行反压，限制滑体前移。 雨水停止后，清除滑体上的松软土体，并对后缘临空面进行卸载。 （3）坡面保护。 对裸露边坡坡面设防冲刷彩布或防渗塑料膜。

5.2 综合治理措施

针对本滑坡的岩土特征及形成原因， 采取重新设置拦、排、截水和上清下挡的综合治理方案[5]。具体治理方案（图4）归纳如下：（1）边坡第一阶采用6 m 高抗滑挡墙，第二级及以上坡率为1∶1.5，一级平台宽度6.5 m，二级平台宽度14 m，第三、四级平台宽度3 m。 （2）第三阶采用孔径Ф130，4 束的钢绞线锚索框架梁防护；第四阶K3+470-502、K3+522-562 段采用孔径Ф130，4 束的钢绞线锚索。 第二、四级边坡其他部分及第五、六级边坡均采用拱形骨架防护。 （3）地表排水：在边坡坡顶外侧5 m位置设置1 道截水沟， 截水沟两侧必须接入两侧沟谷； 截水沟与堑顶之间部分采用30 cm 的M7.5浆砌片石封闭。（4）地下排水：分两期实施。第一期工程为边坡平孔排水和支撑渗沟，第二期工程为排水渗井。 一期工程及边坡防护完工后，对边坡进行监测， 边坡存在滑动迹象或者仰斜式排水平孔出水率小于80%时，应立即施工二期渗井工程。 排水平孔在第一、二、五级边坡坡面设置2 道，在第三、四级边坡设置3 道，长度穿过潜在滑动面；第一、二级排水平孔竖向间距2.5 m，横向间距5.0 m，第三、四、五级排水平孔竖向间距2.5 m，横向间距3.0 m，梅花形布置，第一排排水管高于平台高程约1 m；支撑渗沟设置于边坡出水点附近，横向间距5 m。

图4 滑坡工程治理方案示意图

5.3 施工期间变形监测

主要采取地表位移和深孔位移监测，监测频率为：地表位移监测1 次/天，变形剧烈时每天数次；地下位移监测1～2 次/周，变形剧烈时1 次/天。该边坡布置2 个检测断面，6 个监测孔，治理期间的监测数据如表3 所示。

表3 滑坡施工期间监测情况

根据边坡动态变形监测结果并结合地表宏观变形巡查情况，该边坡在整治期间未发现明显滑动变形反应，整体处于基本稳定状态。

6 治理效果

该滑坡综合治理于2021 年9 月底施工完成，而后靖永高速公路于2022 年春节前顺利通车试运营，截至2022 年5 月期间多次遇暴雨天气，坡体均未发生滑移迹象，边坡已基本稳定，坡面美观协调，基本达到了预期的整治效果，后期监测数据成果如图5 所示。

图5 监测位移曲线图

7 结语

高边坡滑塌治理是一项综合性较强的工程，需根据现场实际情况，综合考虑排水、支挡、防护及锚固等各项技术的应用。 滑塌发生后选定治理措施前，应再次进行现场实地详尽勘察，认真分析原因，综合考虑各项因素，最终选择因地制宜、合理有效的综合治理方案。