某高速公路连接线滑坡分析及处治设计

某高速公路连接线滑坡分析及处治设计

田晓丽

四川公路桥梁建设集团有限公司勘察设计分公司四川成都610000

摘要：本文以某高速公路连接线K1+600～K1+843段滑坡为研究对象，通过认真分析滑坡的变形特征及成因机制，结合计算模型，最后采用清方、设置抗滑桩及截排水相结合的综合处治方案，为同类型滑坡处治提供借鉴。

关键词：滑坡抗滑桩滑坡设计

一、工程概况

某高速公路连接线K1+600～K1+843段在斜坡上展线，其右侧60m左右为一既有的通村公路，宽6.0m。在详勘阶段通过地质调查及钻探等综合勘探手段已查明该段为一滑坡，长约70m，前缘宽约220m，厚3～11m，总方量约12万方，属于浅层中型土质滑坡，处于蠕动变形阶段。施工图阶段该段以填方路堤形式从滑坡体中后缘通过，采取了“清除老滑体至基岩＋右侧边沟下设截水渗沟＋基底纵横向片石盲沟”的治理方案，同时在K1+631设置一横向排水管涵以疏排地表水至路基外。

2017年6月2日～15日受连续强降雨极端天气影响，6月5日巡查发现K1＋680处左幅路堤出现横向裂缝，裂缝宽1～3cm，K1＋680～K1＋720段出现5～10cm不均匀沉降，引起K1+631排水管涵拉裂，导致地表水无法及时疏排，从而直接下渗路基，降低土体抗剪强度指标，加剧路堤变形。至9月底K1＋650～K1＋760段路堤整体下错约70～80cm，至10月底K1＋650～K1＋760段左幅路堤沿中央分隔带整体下错约100cm，路堤发生破坏，形成滑坡。

二、滑坡工程地质条件

2.1地层岩性

根据地调及钻探揭露，测区出露地层主要有第四系全新统人工填土层（Q4me）、崩坡积层（Q4c+dl）、滑坡堆积层（Q4del），下伏中生界白垩系下统苍溪组（K1c）基岩，现由新至老分述如下：

（1）第四系全新统（Q4）

人工填土层（Q4me）：主要分布于耕植地带，棕褐色，松散状，稍湿～湿，结构松散，成分以粉质粘土为主，富含植物根系，多虫孔，钻孔揭露，其厚度约为0.40～1.90m。

崩坡积层（Q4c+dl）：粉质粘土呈黄褐色、灰褐色，软塑～可塑状，主要成分为粘土矿物，摇震反应不明显，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，局部含少量砂岩碎块石。据钻孔揭露，该层厚度为0.70～10.7m；块石呈灰褐色，稍湿，稍密状，主要由砂岩组成，风化剧烈，质软，手捏即散，块径组成：＞200mm约占50～60%，＞20mm约占15～20%，＞2mm约占5～15%，余为粉质粘土充填。

滑坡堆积层（Q4del）：粉质粘土呈黄褐色、灰褐色，软塑～可塑状，主要成分为粘土矿物，摇震反应不明显，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，局部含少量砂岩碎块石。据钻孔揭露，该层厚度为1.80～8.40m。

（2）白垩系下统苍溪组（K1c）

岩性主要为砂岩和粉砂质泥岩，呈不等厚互层分布。

粉砂质泥岩：紫红色，粉粒泥质结构，薄～中厚层状构造，矿物成分以粘土矿物为主，次为长石、石英。节理裂隙不发育。岩芯多呈碎块状，见少量短柱状。

砂岩：褐灰色、灰白色，细粒结构，中～厚层状构造。矿物成分以长石、石英、云母为主，次为粘土矿物；泥钙质胶结；裂隙不发育。岩芯较完整，多呈短柱状、柱状，少量呈块状，锤击声脆。

2.2地震

根据区域资料，测区历史上属弱震区，地震不发育，地震均为浅源地震，第四纪以来，发生在临近线路区较强地震的有：1846年（清道光二十六年），阆中地震，震级5.5级。1966年9月4日达县、宣汉一带发生过4.1级地震外，其余的地震震级2.5～3.1级之间。2008年5月12日汶川发生8.0级地震，巴中、平昌、达州等地均有明显震感。汶川地震发生后，受地震强烈影响的地区地震动峰值加速度区划图和地震谱周期区划图均有所调整，调整区域与相邻区域的分界线为巴中—射洪—仁寿一线，本项目位于调整区域之外，因此仍按原区划图执行。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306～2015）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），勘察区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，抗震设防烈度为6度。

2.3水文地质条件

公路沿线地下水类型按其埋藏条件及运移特征，可分为松散岩类孔隙潜水及基岩裂隙水。

（1）松散岩类孔隙潜水

主要分布于粉质粘土及块石土孔隙中，接受降水、地表水补给，顺地形向坡下及下卧层排泄。具埋藏浅、分布范围小、含水性受季节变化影响等特点，且局部粘性土层中有上层滞水现象，该层透水性及富水性一般。

（2）基岩裂隙水

主要赋存于基岩强风化带及裂隙中，接受降水及上覆地层中的地下水补给，尤其赋存于线路区各组岩层的砂岩含水层中，其富水性及透水性均较好，顺地形向坡下排泄。因其含水层薄，富水性、透水性受岩性、裂隙发育的制约而量小，具动态变化大，与气象关系密切的特征。

三、滑坡变形特征及成因机制

滑坡体由第四系全新统崩坡积层粉质粘土层组成，K1＋650～K1＋760段左幅为主滑体，路堤整体下错，后缘以中央分隔带为界，呈直线形，下错高度约100cm，拉裂缝宽约70～80cm，左幅路面分布有多条纵横向裂缝，裂缝宽约3～10cm，填方坡面网格及坡脚边沟挤压外鼓拉裂严重，坡脚外侧农田（宽约30～35m）分布有3条纵向及1条横向挤压及剪切裂缝，裂缝宽约3～8cm，现场地面隆起不明显。

该滑坡主要诱发因素为路堤不均匀沉降，横向排水管及排水管涵拉裂，排、截地表水不畅，导致路堤内积水，降低了路堤填料的抗剪强度，在基岩面形成软弱（带）面，路堤滑动变形。

四、滑坡的发展趋势及危害

目前左幅路堤整体下错，无法通车，滑坡目前在天然状况下已处于蠕动变形～挤压阶段，若在持续降雨等不利条件作用下，滑带土的抗剪强度进一步下降后，滑坡将进一步加剧发展，将会导致路基整体下滑，滑坡范围将继续向后缘发展，影响右侧通村公路及房屋的安全，公路也无法通车运营，处治难度更大。

五、岩土及变形带土物理力学参数

5.1岩土物理力学参数

该工点附近各岩土层物理力学参数如下：

表1岩土物理力学参数建议值表

5.2滑带土物理力学参数

滑带土的抗剪强度指标通过反算得出。

根据滑坡的稳定状态（蠕动变形～挤压阶段，安全系数k取1.0）在最大变形的断面（K1+683.5断面）及天气情况和后缘裂隙位置，反算滑带土的抗剪强度指标。反算结果为：暴雨工况下滑坡滑带土的粘聚力为10.6kPa，内摩擦角为8.3°，计算模型见图1：

七、滑坡处治设计内容

（一）应急处治方案：

对路基清方减载，清方范围为右幅路肩以下1.5m厚度水平清方至道路中心线后，向左幅路基按1:1放坡1.0m高再水平清方至左幅坡面。清方土体应运至弃土场，严禁堆放在滑坡附近。

（二）永久处治方案：

1、抗滑桩：抗滑桩锚固段为白垩系下统苍溪组砂岩与粉砂质泥岩互层，计算采用K法，强风化层砂岩K值取值为40MN/m3，强风化层粉砂质泥岩K值取值为15MN/m3，中风化层砂岩K值取值为100MN/m3，中风化层粉砂质泥岩K值取值为40MN/m3。

在路基左侧边沟内侧设置一排抗滑桩，抗滑桩均为矩形截面，抗滑桩共4种桩型，1～11、42～50号桩间距为5.5m，其余桩间距为5.0m，Ⅰ型桩桩截面为2.0m×3.0m，桩长20m，共24根；Ⅱ型桩桩截面为1.75m×2.5m，桩长18m，共4根；Ⅲ型桩桩截面为1.75m×2.5m，桩长17m，共17根；Ⅳ型桩桩截面为1.75m×2.5m，桩长12m，共5根。抗滑桩桩身采用C30钢筋砼，钢筋保护层厚度不小于80mm，纵筋采用HRB400钢筋。抗滑桩采用人工挖孔桩，孔口设锁口，锁口高2m。

图3抗滑桩立面布置图

2、中央分隔带及截排水系统：为排除单向横坡路段曲线外侧的路面水，在曲线外侧中央分隔带边缘设置纵向排水沟。纵向排水沟位于曲线外侧，汇流曲线外侧路面水。纵向排水沟引入集水井，再由横向排水管排出路基。

3、路面：为减少差异沉降而造成路面拉裂，靠近路面铺设三层土工格栅进行加固处理。抗滑桩施工完成后，需对路面进行恢复。

4、坡面防护：抗滑桩施工完成后，需对坡面进行恢复。坡面防护采用菱形网格护坡，为避免填方边坡受路面水冲刷，在网格骨架边缘（包括平台下护肩）设置高出坡面6cm的拦水坎，与网格骨架形成泄水槽，路面水经泄水槽流入边沟或排水沟。

5、滑坡监测：该滑坡属于Ⅰ级防治工程，应进行监测，监测工作主要是施工期的安全监测以及防治工程施工完成后的防治效果监测。观测期为一年，在雨季应每半个月观测一次，旱季每季度观测一次。

八、结语

本文以某高速公路连接线K1+600～K1+843段滑坡为例，对该滑坡的工程地质条件进行了勘探和分析，详细阐述了滑坡的变形特征及成因机制。通过建立计算模型，反算滑带土的C、φ值，并对滑坡推力及桩体内力进行计算，最后采用清方、设置抗滑桩及截排水相结合的综合处治方案，为同类型滑坡处治提供借鉴。

参考文献:

[1]JTGD30-2015，公路路基设计规范[S]

[2]JTGC20-2011，公路工程地质勘察规范[S]

[3]李海光，新型支挡结构设计与工程实例[M].北京：人民交通出版社