夏天云刘坚

（1.湖南省怀化公路桥梁建设总公司 湖南省 怀化市 4180002.广州诚信公路建设监理咨询有限公司 广东 广州 510420）

浅谈某高速公路K24+100～K24+290段高边坡滑塌处置方案

夏天云1刘坚2

（1.湖南省怀化公路桥梁建设总公司 湖南省 怀化市 4180002.广州诚信公路建设监理咨询有限公司 广东 广州 510420）

本文针对深挖路堑高边坡滑塌进行原因分析，选定削坡卸载、锚索格梁、锚杆格梁，植物防护、排水等综合防护措施，通过地表位移监测、深孔位移监测、锚索应力监测等监测方法，确保高边坡稳定。

高速公路；高边坡；滑塌

前言

我国是个多山的国家，75%的国土是山地，虽然目前隧道穿越已经被越来越多的运用于各类山区公路，但受投资、地质地形等多方面因素的影响，深挖路堑仍然在各类公路中广泛运用。就笔者参与建设的某山区公路而言，全程138.4km，其中超过4级边坡的深挖路堑有52段。深路堑在施工过程中经常因设计勘察粗略，施工工艺粗犷、地形地质复杂等因素产生开裂，局部滑塌等病害，应对不当最终将造成整体失稳，酿成工程事故，特别是部分在通车后滑塌的边坡，不仅会造成巨大的财产损失，还将对人民群众的生命带来严重的危险。本文通过对某高速公路六级边坡从出现病害到整体失稳再到处置过程的简单分析，希望对公路建设人员提供一点借鉴作用。

1　工程概况

本路段为山区高速公路，全程138.4km，双向六车道，设计时速120km/h。

K24+100～K24+290路堑右侧高边坡，挖方长度190m，沿线为低残丘地貌，山体由砂岩、粉砂岩构成，自然坡角20～30°，局部达40°，揭露层厚1.6m，埋深4.4m，呈夹层形态产出。属Ⅴ级次坚石。地表水不发育，地下水主要为基岩风化裂隙水，地下水埋藏深，地下水位埋深30.0m以下，水量贫乏，受大气降水及邻近含水层补给，动态随季节性变化。在区域上位于断裂带的东段，经钻孔揭露，F6断裂构造在K23+990通过，构造走向122°，倾向212°，倾角80～85°，构造带产物主要为碎裂岩及糜棱岩，其中糜棱岩具泥化，陡倾角裂隙极发育。通过地表调查及钻探揭露，三叠系小坪组（T3x）基岩部分地段强风化带出露地表，岩性为粉砂岩，地层产状147°∠22°，基岩节理裂隙以顺层为主，风化裂隙次之，裂隙多呈闭合～微张状，泥质钙质充填。主要发育产状为185°∠63°的裂隙，每米2～3条，延伸3～5m。

原设计边坡开挖后形成六级边坡，最大高度45.5m，边坡第一、二、三、四级边坡坡率均采用1：0.75，第五、六级为1：1.00，边坡共设置五级平台，其中第三级平台宽4.0m，其余平台宽2.0m。原设计工程防护措施：①一级边坡：K24+118～K24+262采用锚杆格梁加固，锚杆长12m，坡面采用客土喷播植草防护。②二级边坡：K24+136～K24+244采用锚索格梁加固，锚索长24m，锚固段长10m，坡面采用客土喷播植草防护。③三级边坡：K24+118～K24+258采用客土喷播植草防护，植生厚度为5cm。④四级边坡：K24+154～K24+190采用锚索格梁加固，锚索长24m，锚固段长10m，坡面采用客土喷播植草防护。⑤五级边坡：K24+148～K24+ 202采用人字形骨架植草防护。⑥六级边坡：K24+155～K24+189采用三维网植草防护。

2　病害出现及处置

2013年5月12日上午，现场施工人员在K24+100高边坡顶面距离坡口线10.5m处发现裂缝，该边坡开挖至第二级，第五级边坡的人字形骨架植草防护已施工完成，第四级边坡的锚索已全部成孔，但尚未张拉，格梁尚未施工。裂缝长度跨越近3级边坡，在坡顶延伸到红线范围外，裂缝大致呈2段，一段对应桩号为K24+155～K24+175，另一段对应桩号为K24+180～K24+190，裂缝宽度约5～15mm。裂缝在第四级边坡上的剪出口大致位于第四级边坡中下部，对应桩号为K24+150。病害出现后立即对坡顶裂缝进行灌浆封闭，并对坡顶附近进行混凝土硬化防止雨水渗入土体，并立即布设监控点，于5月15日开始对边坡开展监控。

2013年6月上旬及8月初参建各方先后2次对该边坡进行现场进一步详细的调查分析，经充分分析边坡变形机制和影响因素后，结合施工单位施工条件，拟选定以下处治方案：

以削坡减载为主，辅以锚索及锚杆支挡措施，并对第一级与第三级边坡防护形式进行优化设计：①一级边坡：K24+118～K24+ 262仍采用锚杆格梁加固，锚杆长度由12m变更为6m，坡面采用客土喷播植草防护；②第二级的锚索格梁加固范围，由K24+ 136～K24+244往大桩号延伸6m，即锚索格梁加固范围变更为K24+136～K24+250，锚索长24m，锚固段长10m，并将锚索由原设计的4束改为5束，坡面采用客土喷播植草防护；③第三级边坡K24+144～K24+222由客土喷播植草防护变更为锚杆格梁加固，锚杆长6m，坡面采用客土喷播植草防护；④将第四级的锚索格梁加固范围，由K24+154～K24+190往小桩号延伸9m，即锚索格梁加固范围变更为K24+145～K24+190，锚索为4束，总长24m，锚固段长10m，并将第四级边坡平台宽度由2m变更为6m；⑤第五级边坡坡率由1：1.00变更为1：1.25，仍采用人字形骨架植草防护，第五级边坡平台宽度维持2m不变；⑥第六级边坡坡率由1：1.00变更为1：1.25，维持原有三维网植草防护形式不变；⑦恢复截水沟及平台排水沟等排水系统，为防止雨水下渗入滑面影响坡体稳定，削坡后的坡口线与截水沟之间的坡面采用10cm厚的C15混凝土封闭。

3　坡面失稳

根据后期现场巡视情况及监测数据显示，各监测点位移速率逐渐减小，裂缝不再扩大，边坡基本处于稳定状态。2014年2月4日，监测人员在现场进行巡视与监测时发现，堑顶及各级坡面原有裂缝扩大（堑顶裂缝最宽处达9cm），在边坡左侧位置并有新的裂缝出现，同时部分监测点数据超出警戒值，据此发出预警。此时由于征地等因素的影响第五、六级边坡削坡卸载施工一直未施工，仅完成了第三、四级的防护工程施工。第二级的锚索格梁正在施工过程中，第一级边坡开挖了2m左右。

4　监控分析

基于出现的裂缝，施工单位及时对裂缝进行砂浆封闭，并用塑料防水膜进行覆盖。同时布设9个地表水平位移监测点，3个土体深层位移监测点，并于5月15日开始对该边坡开展监测工作。

图1　裂缝及监测点布设示意图

4.1地表水平位移监测

表1　

4.2土体深层位移监测

表2　

4.3锚索应力监测

表3　

4.4位移曲线图（如图2～4）

从地表位移监测图中可以看出，在2013年5月份边坡产生裂缝后，各地表位移点累计变化量均出现上升趋势，各测点波动较明显，直到8月中旬以后，“位移-时间变化曲线”逐渐平缓，基本趋于稳定。在2014年1月28日到2月5日的监测中，“位移-时间变化曲线”急剧上升，CD4、CD5的累计位移值分别曾至78.7mm及88.4mm，最大位移速率达到8.51mm/d。从五级平台（大里程方向）距坡口线约5m处的TD1号测斜孔的“深度-位移变化曲线”图可以看出，在距孔口12m处，有剪切错动的位移迹象，但该位置最大累计位移量为7.4mm，位移速率为1.0mm/d，位移变化量未达到预警值（位移速率≥3mm/d，累计位移值≥3cm）在2015年2月5日的监测中，测斜仪探头在该位置已不能继续下放，说明该位置测斜管变形较大，由此判断在该位置存在滑动面。

图2　CD4，CD5位移时间曲线图

图3　TD3深层水平位移曲线图

图4　MD1锚索拉力时间变化曲线图

从三级平台中部的TD3号测斜孔的“深度——位移变化曲线”图可以看出，距孔口5.5m处，有剪切错动的位移迹象，但最大位移变化量为9.0mm，位移速率为0.60mm/d，未达到预警值（位移速率≥3mm/d，累计位移值≥3cm），在2015年2月5日的监测中，测斜仪探头在该位置已不能继续下放，说明该位置测斜管变形较大，由此判断在该位置存在滑动面。

锚索应力监测中，从“时间-拉力变化曲线图”可以看出，在2014年9月中旬锚索施加预应力初期，MD1、MD2、MD3均出现应力松弛现象（MD2、MD3时间-拉力变化曲线图与MD1基本相似，未附图），锁定力逐渐下降，到11月初，基本呈平稳发展趋势。从2014年1月22日到28日，锚索应力均呈上升趋势，但变化相对平稳。到2014年2月4日，各监测点锚索应力值急剧上升，在2月5日的监测中，应力变化量仍在大幅上升，最大变化速率达到80.06kN/d，最大拉力值达到625.57kN，为设计拉力的156%。个别锚索的锚固端出现混凝土封头破裂、脱落，甚至有工作锚夹片脱落的现象。

5　滑坡失稳机理分析

K24+100～K24+290段高边坡为低残丘地貌，上覆坡积成因的粉质粘土，厚度一般小于5m，下伏基岩为三叠系小坪组粉砂岩。F6断裂构造在K23+990通过，对右侧边坡影响大，由于裂缝带构造运动强烈，该边坡岩体结构破碎松散，基岩强风化带存在风化雨淋和地表水冲刷掏蚀，局部产生剥落和坍塌问题，工程地质条件较差（如表4、图5）。

结合赤平极射投影分析，右侧边坡在单一结构面与设计边坡的组合情况下，岩层产状147°∠22°与拟开挖边坡倾向相同，结构面与设计边坡呈48°斜交，且倾角小于边坡坡角，前缘具临空面，有滑移空间，为单组不利结构面；F6断裂构造与拟开挖边坡倾向相同，结构面与设计边坡呈17°斜交，但倾角大于边坡坡角，前缘无临空面，无滑移空间；产状为185°∠63°的裂隙与拟开挖边坡倾向相，结构面与设计边坡呈10°相交，前缘具临空面，有滑移空间，为单组不利结构面。

表4　主要结构面特征值一览表

图5　结构面与右侧边坡临空面赤平极射投影关系图

从结构面的组合情况分析：岩层与断裂构造F6的组合交线OA，与拟开挖边坡倾向相同，两交线投影位于边坡投影外侧，前缘具临空面，有滑移空间，结构面切割形成的楔体具沿交线产生滑动的可能性；岩层与产状为185°∠63°的裂隙组合交线OB，与拟开挖边坡倾向相反，呈反向坡，前缘无临空面，无滑移空间，结构面切割形成的楔体较稳定；断裂构造F6与产状为185°∠63°的裂隙的组合交线OC，与拟开挖边坡倾向相同，两交线投影位于边坡投影内侧，前缘无临空面，无滑移空间，结构面切割形成的楔体具沿交线产生滑动的可能较小。

综上所述，岩层与拟开挖边坡倾向相同，结构面与设计边坡呈小角度斜交，且倾角小于边坡坡角，前缘具临空面，有滑移空间，为单组不利结构面。从结构面的组合情况看，岩层与产状为238°∠47°的裂隙组合交线OA，与拟开挖边坡倾向相同，两交线投影位于边坡投影外侧，前缘具临空面，有滑移空间，结构面切割形成的楔体沿交线产生滑动的可能性大。

图6　滑动面分析图

参建各方并邀请专家一起对该边坡进行现场进一步详细的调查分析，经充分分析边坡失稳破坏机制和影响因素后，结合施工单位施工条件，拟选定以下处治方案：

以削坡减载为主，辅以锚索及锚杆支挡措施，分两阶段实施：

第一阶段：卸载后缘山体，留出大平台，以方便第二阶段清除滑坡体留出安全作业空间：

（1）七级边坡：K24+153～K24+197以10m一级，1：1.25坡率放坡，采用三维网植草防护；

（2）六级边坡：K24+142～K24+215以10m一级，1：1.25坡率放坡，采用三维网植草防护，第六级平台宽2m；

（3）五级边坡：K24+133～K24+229以10m一级，1：1.25坡率放坡，K24+150～K24+162段采用锚索格梁加固防护，锚索为6束，总长20m，锚固段长10m，K24+162～K24+192段。

采用锚索格梁加固防护，锚索为6束，总长26m，锚固段长10m，K24+192～K24+204段采用锚索格梁加固防护，锚索为6束，总长20m，锚固段长10m，其余段采用客土喷播植草防护。

施工至第五级坡，则可沿原第五级平台一起施工总宽24m大平台，为第二阶段清理滑坡体留出足够安全的作业空间。

第二阶段：清理滑坡体，并休整下部坡面，做好防护加固措施：

（1）四级边坡：K24+146～K24+218以10m一级，1：1.25坡率放坡，采用锚索格梁加固防护，锚索为6束，总长20m，锚固段长10m，其余段采用客土喷播植草防护，第四级平台宽6m；

（2）三级边坡：K24+115～K24+256以10m一级，1：1.25坡率放坡，K24+130～K24+232段采用锚索格梁加固防护，锚索为6束，总长20m，锚索段长10m，其余段采用客土喷播植草防护，第三级平台宽2m；

（3）二级边坡：K24+105～K24+275以10m一级，1：1.25坡率放坡，第二级边坡的防护加固方案待开挖后根据现场具体情况和需要确定，第二级平台宽6m；

（4）一级边坡：K24+100～K24+290以10m一级，1：1.25坡率放坡，K24+116～K24+260段采用锚杆格梁加固防护，锚杆长12m，其余段采用客土喷播植草防护。

同时重设边坡整体截水沟及平台排水沟等排水系统。

7　处置后结果

结合现场的深层位移孔监测结果分析，推测该滑体内部的滑面倾向大致为130～150°，倾角大致为30～32°，滑坡前缘由于人工削坡且未及时支护，边坡整体抗滑力不足导致坡体产生变形破坏，随着第四级锚索被拉断，边坡最终失稳破坏。

6　处理措施

本段高边坡与2015年3月份施工完成，从施工过程的监测结果来看，各监测点相对位移及总位移均小于规范，锚索应力监测结果也均在规范要求范围内，边坡处于稳定状态。

8　结论

从结果来说最终完成了对K24+100～K24+290路堑高边坡滑塌的处置，但其中的经验教训是很深刻的：工程造价增加了600余万，工期延长了近1年。从整个实施过程来说，第一次裂缝产生前未能及时对三、四级边坡防护就开挖到第二级，边坡失稳前长时间未能对第五、六级边坡进行卸载都是处置过程中的重大失误。另外原设计第5、6级边坡1：1.00坡率是否过于冒险，监测数据在3d内发生急剧变化，事前却没有预兆，监控点布设是否合理等均有近一步探讨的价值。

目前山区公路建设正处于建设的高峰期，如何有效预防、处置路堑高边坡特别是地质条件复杂地区的路堑高边坡是广大公路建设人员共同研究探索的问题。

U213.1+3

A

1673-0038（2015）34-0312-04

2015-8-5

夏天云（1979-），男，湖南怀化人，中级工程师，本科。刘坚（1994-），男，江西赣州人，初级工程师，大专。