重庆地区某在建高速公路覆盖层滑坡机制及处治研究

重庆地区某在建高速公路覆盖层滑坡机制及处治研究

李蒙男， 谈利军 , 李贤超

重庆中交渝武高速公路有限公司 ，重庆 401329

摘要：高速公路建设中的滑坡问题历来为行业研究的重点。文章依托重庆地区某在建高速公路工程的实际案例，通过工程地质勘察，从地质条件、施工活动、降雨影响等方面综合分析了该滑坡的成因机制。运用传递系数法进行坡体稳定性计算，通过采用抗滑桩+基底换填+盲沟排水的综合处治措施，保障工程施工安全，为其它类似工程处治方案及措施提供借鉴与参考。

关键词：高速公路，覆盖层滑坡，成因机制，稳定性计算，处治方案

前言：在高速公路工程建设过程中，滑坡是常见的地质灾害之一。滑坡发生的机理是主滑带的应力应变与其抗剪强度不平衡引起的，若不能及时采取有效的处治措施，将对工程建设造成严重的影响，可能会对生命财产安全造成不可估量的损失。因此正确地认识滑坡，并采取有效、彻底地处治措施对工程建设至关重要。

1工程概况

重
庆地区某在建高速公路某段填方路基，线位中心位置最大填高8.1m，左侧最大边坡高度18.6m。由于连续降雨、临时排水不畅、施工弃土及便道加载作用，现场出现沉降变形和拉裂现象，总体呈弧形发育，缝宽3cm-8cm，旱地区域见鼓胀裂缝，经水流冲刷后，可见深度达0.4m，侧缘见剪切裂缝。经现场调查确定，该滑坡体后缘以施工弃土为界，前缘以旱地矮坎为界，主滑方向方位角约245°，滑坡体纵向长约70m，横向宽度约70m，厚度4m～7m，平均厚度5.7m，方量约3万m3；属小型中层“推移式”滑坡。

图1 滑坡全景

1.1地形地貌

该区域属山前坡麓斜坡地貌，单向斜坡地形，地形起伏较大，地表被粉质黏土覆盖，路堤段有机耕道及施工便道通过，交通条件较好。

1.2地层岩性

路堤段第四系覆盖层主要为全新统残坡积成因（Q4 el+dl）粉质黏土、含块石粉质黏土，下伏基岩为侏罗系自流井组（J1-2zl）泥岩、砂岩。

2滑坡成因分析

图2 粉质黏土浸泡软化 图3 弃土堆载

2.1地质条件较差

该段失稳坡体地层有人工填土、粉质黏土、含块石粉质黏土，覆盖层较厚，约7～9m，地质条件总体较差。

2.2连续降雨及排水不畅

施工期间恰逢连续降雨，地表水冲刷、渗透，临时排水不畅，致使地下水位上升，粉质黏土浸泡软化，在附加自重的同时工程力学性质显著降低，边坡抗滑力下降。

2.2施工弃土及便道加载

施工弃土及便道加载，改变原坡体的应力状态，导致坡脚应力集中加剧。便道填筑改变了斜坡段地表水及地下水径流路径，加之连续降雨，土体力学性质显著降低，边坡自稳能力减弱，多种因素共同作用引发边坡滑移。

3滑坡处治方案

3.1处治原则

在本次滑坡处治方案设计中贯彻“安全、经济”两个主要原则，提出“强支档、重排水、便施工”的设计理念与思路。

“强支档”：合理设置支挡结构位置，最大程度发挥坡体抗滑性能及支档功效，确保路基填筑后边坡稳定。

“重排水”：基底设置纵横向片石盲沟，保证地下水顺利排出，盲沟应适当向左侧坡脚外延伸以保证地下水能顺利排出，防止窝水浸泡路基。

“便施工”：考虑施工安全与快捷，设置圆形抗滑桩。

3.2边坡稳定性计算

采用传递系数法对滑坡稳定性进行计算分析。该方法假定任一条块上的抗滑力和下滑力都平行于滑动面，采用以下公式计算其稳定安全系数：

式中： 为滑坡稳定性系数； 为第i条块自重引起的下滑力，kN/m； 为于第n条块自重引起的下滑力，kN/m； 为作用于第n条块的剩余抗滑力，kN/m； 为第i条块的重力，kN/m； 为第i条块所受的水平荷载，kN/m； 为传递系数； 为第i条块的滑面倾角； 为第i条块的内摩擦角； 为第i条块条底的法向力，kN/m； 为第i条块滑动面上的孔隙水压力，kN； 为第i条块图的粘聚力，kPa； 为第i条块滑动面长度。

根据工程地质调绘、钻探、室内试验及经验参数综合确定岩土层物理力学参数指标，见表1。

表1 岩层物理力学参数表

分析地质勘察资料，选取K38+660断面为计算断面，把连续降雨或暴雨状态的非正常工况Ⅰ作为最不利计算工况，对自然状态、路基填筑后进行稳定性计算，计算成果见表2。

表2 滑坡稳定性计算成果表

在非正常工况Ⅰ条件下，路基填筑后为不稳定，前缘剩余下滑力为740.1KN/m，坡脚处剩余下滑力为1275.4KN/m，对施工及运营存在不利影响，需进行相应治理。

根据现场滑动面情况及地勘参数分析计算，天然工况条件下稳定性明显高于最不利工况，故针对最不利工况条件进行边坡稳定性分析与处治。

3.3边坡稳定性分析

在最不利计算工况下，自然状态下边坡安全系数Fs=0.99，自动搜索滑动面与现场实际滑动面基本一致，如图4所示。

图4 自然状态下边坡稳定性计算

正常路基填筑后边坡安全系数Fs=0.89，自动搜索最危险滑动面位于填方坡脚处，坡脚处剩余下滑力为1495.8KN/m，对边坡稳定不利，分析原因主要是坡脚分布厚层粉质粘土层，该层处于软塑-可塑状态，力学参数较低，如图5所示。

图5 正常路基填筑后边坡稳定性计算

3.4处治方案

1.坡脚设置一排圆形抗滑桩共18根，直径2m，桩中心间距5m，桩长25～26m，桩顶设置1.2m冠梁连接。

2.边坡基底换填2m硬质开山石渣，并设置一纵四横片石盲沟，尺寸为2×2m，按高填路基补强压实。

3.采用台阶式边坡，每8m设置一级台阶，台阶宽度2m，边坡坡率1:1.5～1:2.0，坡面采用拱形骨架防护。

图6 路基纵断面图

图7 典型横断面图

边坡处治后验算，在最不利计算工况条件下，边坡稳定安全系数Fs=1.27，满足规范的安全性要求，该处治方案安全合理，如图8所示。

图8 边坡处治后路基填筑稳定性计算

3.5处治方案成效

目前该工点已完成施工，边坡整体稳定，在经历多次连续降雨状态下，未出现任何不良迹象，在边坡处治安全有效的同时保障了工程后续的建设。

4结论

（1）要加强总体路线方面的地质勘察，尽量避免将线位设置于不良地层中。

（2）要合理设置支档结构位置，最大程度上发挥支档功效，做到物尽其用。

必要时进行补勘，若工程支档结构如果放错了位置，就形同摆设。

（3）设计方案应充分考虑施工的可实施性及对后续运营的影响，在满足安全的指标下，尽可能方便、快捷施工，避免对工程进度造成较大影响。

（4）应加强施工现场管理，严格按照设计方案施工，尤其是风险较大工点，避免由于施工管理不当诱发地质灾害。

（5）监控量测能为灾害预测提供较为可靠的依据，也是验证处理方案是否合理的有效措施，所以施工和运营过程中需全程进行监控量测，及时预警。

参考文献

[1]陈跃文,张荣,李帅.某在建高速公路崩坡积体滑坡成因分析与治理设计[J].西部交通科技,2021(09):61-63.

[2]葛绪祯.山区高速公路高边坡滑坡治理方案研究[J].城市道桥与防洪,2021(10):63-65+12-13.

[3]成永刚, 吴六政, 赵晓彦. 高速公路路堤滑坡成因及治理方案研究[J]. 铁道工程学报, 2015(09):25-29,48.

[4]应宏伟,潘秋元.某大型填土工程滑坡机理分析与治理[J].岩土工程学报,2002,24(2):198-201.

[5]夏艳华,白世伟.传递系数法在滑坡治理削坡方案设计中的应用[J].岩石力学与工程学报,2008,0(S1):3281-3285.