公路工程施工中出现滑坡现象的因素研究

文 / 贵州省公路工程集团有限公司 叶世兵

引言

滑坡是公路工程施工常见灾害类型之一，对工程的后续施工有极大影响。滑坡实际上是多因素共同作用后的结果，掌握滑坡诱发原因及影响因素对滑坡治理与预防有重要作用和意义，必须引起相关人员的高度重视。

案例概况

某公路边坡坡高为28.6m左右，共分三级，其中，一级边坡的坡率为1:0.5，坡高6.6m，平台宽4.0m；二级边坡的坡率为1:1，坡高10.0m，平台宽4.0m；三级边坡的坡率为1:1.5，坡高为12.0m。

对于一级边坡，其防护形式为浆砌片石护面墙，上部通过水泥砂浆抹面实现防护，但顶部2m范围内没有进行防护。由于遭遇连续降雨导致边坡滑塌，使该边坡的浆砌片石护面产生裂缝与剪断，最长可达120m左右，其它边坡抹面产生了严重的开裂现象，最长可达134m左右。该段公路的GK0+000～0+115段边坡属于土质挖方边坡，而GK0+115～0+150则属于石质挖方边坡。边坡的右侧为山体，虽然植被不发育，但山顶相对平缓，所以大气降水并不会形成大量地表径流，绝大部分降水因垂直节理不断下渗，到达并富集于边坡内部。

通过对边坡滑塌情况的了解，在一级边坡与原地面之间相距1.2-2.2m的位置有一层煤系，上部以黄土覆盖为主，下层则为强风化～中风化泥岩。对于煤层底部泥岩，其含有隔水层，雨水经垂直节理发生下渗后，会在泥岩顶部大量汇集，然后通过岩层的倾向排出。

边坡地质

经前期地质勘察，并充分结合场地影响资料，整个路堑边坡的地层可分为以下三层：第一层为浅黄色黄土层，层厚在0-26.4m范围内，有垂直节理发育；第二层为黑色煤系层，层厚在26.4-27.4m范围内，有9°-11°的倾角，具体倾向与边坡临空面基本相同，为不利组合；第三层为强风化～中风化泥岩层，有9°-11°的倾角，其具体倾向同样与边坡临时面基本相同，同属不利组合。

滑塌成因

导致该段公路边坡产生滑塌的原因包括：

1.连续强降雨使地表水大量下渗，致使边坡土体自重不断增加，并由于强风化泥岩具有遇水后发生软化和碰撞的特点，所以在达到一定状态后，可能引起边坡土体滑塌。

2.边坡原始地层主要由黄土与软质岩两部分构成，其土石界面和岩层产状基本相同，有10°左右的倾角，且倾向与边坡的临空面基本相同，导致边坡的自身稳定性相对较差。

3.经综合分析可得，边坡右侧为山体，虽然植被不发育，但由于山顶相对平缓，所以降雨并不会形成大量地表径流，绝大部分雨水经垂直节理发生下渗，在边坡内部不断富集。

结合滑塌情况，在一级边坡与场区地面相距1.2-2.2m的位置有一层煤系，其上、下部分别为黄土和强风化～中风化泥岩，此外，由于煤系底部存在隔水层，所以下渗的水会在泥岩层的顶部大量富集，然后在岩层倾向的作用下排出。

由于该层长时间被水浸泡，导致泥岩发生一定程度的膨胀和软化，使原本不高的抗剪强度进一步降低，并且倾向与临空面基本相同，最终导致在土石交界面产生顺层滑坡。

4.滑坡发生后，一级边坡原防护设施被破坏，具体破坏形式为护面墙剪断，在剪断口的前缘，土体并未产生明显位移，这说明此处土体由于护面墙剪断使变形充分释放，进入新的稳定状态，但产生裂缝却并未剪断的部分，其剩余下滑力必定比防护设施抗剪强度大。

经计算，滑塌后边坡剩余下滑力在230kN/m左右，据此采用反算法可得出内摩擦角，经多次验算，以及和经验值之间的结合，可得出在推力计算中使用的黏聚力与内摩擦角：当稳定系数为0.98时，剩余下滑力为230kN/m，黏聚力为6.5kPa，内摩擦角为16°；当稳定系数为1.25时，剩余下滑力为751kN/m；当稳定系数为1.30时，剩余下滑力为847kN/m。

滑坡治理

治理原则

在制定滑坡治理方案时，必须严格遵循下列基本原则：

1.将滑动面作为关注的重点，治理方案的编制对滑动面有直接影响，在滑坡治理过程中，应先确定滑动面具体情况，如岩性、水文条件、形态及埋置深度等，然后以滑动面及其周围地质条件为依据，确定具体的处治方法，常用方法有抗滑桩、锚杆、反压和减载等。

2.做好地质判断。在滑坡治理过程中，必须对滑坡地质条件引起足够重视，通过地质详勘，掌握滑坡位置气候、构造及岩性等基本条件，并确定滑坡的具体规模及范围，从而准确判断滑坡具体属于何种类型及可能造成的危害。通过稳定性分析，确定滑坡产生原因。通过地质判断还能解决很多关键问题，如滑动面土体深度及强度指标。

3.滑坡治理要做到防治结合与经济安全。若存在治理难度极大的不稳定滑坡，要在前期设计中尽量避让，或通过减少开挖和填筑来避免滑坡进一步扩大。在确定治理方式时，应通过方案论证选择最佳的方式，以保证安全经济。对于主体工程，可优先考虑以下方法：桩板墙、抗滑桩与挡土墙。将主体治理完成后，还用采取必要的辅助性措施，如植草护坡等。

4.加强滑坡监测。要想治理好滑坡，做好监控是前提，尤其是要对滑坡产生的裂缝及位移进行动态监测。在滑坡处治期间与完成后，均要对关键项目做严格监控，以及时了解滑坡产生的变化与发展，进而对滑坡未来发展趋势进行准确预测。

目前常用的滑坡治理方法主要包括以下几种：

截排水，主要在地下水和地表水数量较多的边坡使用，需同时采用其它方法协同处理。

减载，主要在滑坡两侧与后壁有稳定岩土体存在，且滑坡床表现为上陡下缓特征的中浅层推移式滑坡中使用，具有速度快和经济性好的优势。

锚索，主要在滑动面、横坡不大，且40m以内有锚固基岩存在的滑坡中使用，施工时间相对较长，且成本高，在地形相对较缓的情况下经济性不如抗滑桩与桩板墙。

锚杆，主要在横向基岩深度不大，滑动面地形横坡较大，且20m以内有可锚固基岩存在的中小型浅层滑坡中使用，具有速度快和造价低的优势。

抗滑挡土墙，主要在滑动面与基岩实际埋藏深度不大的浅层滑坡中使用，具有速度快和造价低的优势；反压，在地形对抵抗滑坡体下滑有利且没有太多地表水存在的滑坡中常用，由于可充分利用废方，所以经济性较好。

抗滑桩，主要在滑动面与地形横坡不大的滑坡中使用，也可在深层滑坡中使用，但速度较慢，且造价高，当滑动面和地形过于陡峭时，经济性不如锚索。

方案制定

该段滑坡宜采用综合方式进行治理，即卸载+抗滑挡土墙+防排水，具体方案为：

1.一级与二级边坡的坡率与平台宽度均保持不变，卸载三级边坡，使其坡率从1:1.5变为1:2，并将边坡和消防通道间存在土体全部挖除，形成1:5的横坡。考虑到该边坡的变形并未完全释放，故禁止在雨天进行开挖。

2.将一级边坡原护坡体拆除，增设抗滑挡墙。挡墙要求地基有足够承载力，如果施工中遇到人工填土层与煤系，则需清除到露出完整的泥岩，否则不允许进行挡墙施工。另外，因下滑力相对较大，所以还需在墙体底部增设用于防滑的凸楔，在开挖凸楔坑槽的过程中，应注意避免对挡墙之前土体造成扰动。在挡墙开挖过程中还应加强变形观测，以免发生各类突发事件。

3.在边坡坡口与消防通道之间开挖截水沟，同时与原排水系统进行综合考虑，使现场形成完善且可靠的排水系统。

4.使用6%的石灰土回填边坡表面与坡口外部的裂缝，并通过勘察确定边坡坡口外部是否有新裂缝产生，如果发现新裂缝，应立即回填，以免其进一步发展。

5.对一级边坡平台和二级边坡及其平台进行铺砌处理，而对三级边坡进行植草防护。

6.对消防通道处因滑坡产生的土体与积水进行处理。

7.在GK0+000～0+115段，先开挖1m，然后分别采用普通土和灰土进行回填并将其碾压密实，使压实度达到94%以上；在GK0+115～0+150段，将坍塌的部分清除后，回填灰土。

结语

综上所述，公路边坡在复杂环境条件下可能产生滑塌，给公路沿线设施及通车安全造成很大影响。对此，要在通过稳定性分析确定滑塌产生原因的基础上，按照滑坡治理原则确定合理可行的治理方案，以此将滑坡可能造成的危害降至最低。