某高速公路浅层滑坡的治理措施研究

2018-08-15

中国勘察设计 2018年7期

关键词：片石滑坡体坡面

图1 坡面土层分层状态

图2 坡顶裂缝形态

治理已经发生滑动的坡体，主要原理是减小滑动力或增大抗滑力，由于以上两者的机理存在极大的不同，因此产生了众多不同的治理措施，概括起来，目前常用的治理措施有以下几种：

改变坡体的几何形态。通过刷坡放缓坡率降低下滑力，或者在坡脚处反压回填增大抗滑力。这种方法经济有效，技术上简单易行，已取得了广泛且丰富的应用经验，特别是在厚度较大、牵引段较陡的滑坡体治理方面效果极其明显。

设置合理的排水工程。地下水主要增大土体重度，降低滑动带土体抗剪强度，同时降低法向作用力，使摩擦力进一步降低，增大滑坡风险，因此，设置合理的排水措施可以使滑坡体的稳定性提高。

抗滑挡墙。在坡脚修建挡墙是一种有效的治理措施，挡墙一般采用浆砌片石、混凝土或钢筋混凝土结构修建，可以增大坡脚的阻滑力，还可以防止局部坍塌。

抗滑桩。一般用于深层滑坡，抗滑桩嵌入滑动面以下土体中，可以很好地阻挡滑动体下滑，施工过程中一般不会因施工影响其整体稳定性。

预应力锚索。单独在滑坡体中、前部打若干排锚索，锚于滑动面以下稳定地层中，施加预应力，增加对滑动面的垂直压力从而提高摩擦阻力和水平抗力，变被动受力为主动抗滑。破表面用梁或锚墩作反力装置给滑体施加预应力来稳定滑坡，这样能有效地阻止滑坡的移动。

普通砂浆锚杆锚固。利用水泥砂浆将锚杆和孔壁牢牢地粘结在一起，该方法的优点是结构简单，适应性强，可适用于各种地层，抗震动性能较好；缺点是强度较低、注浆时易造成空洞、不够密实等，安装后不能及时提供锚固力。

改变土体性质。最常见的方法就是注浆法，将水泥或化学材料灌入滑动带以及上下部位的裂隙中，以提高土的密实性和强度，提高稳定性。

设置土锚钉。即将金属棒、杆、管等打入原土体，或将灌浆置入土中预先钻好的钻孔内，它们和土体共同构成有内聚力的土结构物，以阻止不稳定斜坡的运动或支撑临时挖方边坡。锚钉属被动单元，打入或置入后不再施加拉张应力。土锚杆可用以支撑潜在不稳定斜坡或蠕动斜坡，最适用于密实的颗粒土或低塑性指数坚硬粉质黏土。

本文针对目标滑坡体的工程地质条件，提出采用刷坡和设置坡面挡墙的方式提高滑坡体的稳定性，通过不同的方案试算最终确定治理方案，最后通过分析验证该治理措施的可靠性。本文主要研究以下两点内容：

第一，根据边坡当前的破坏形态和裂缝分布范围进行参数反演分析，得到边坡岩土体合适的力学参数；

第二，研究边坡合理的治理措施，分析该边坡治理后在正常工况、暴雨工况和地震工况下的稳定性。

工程概况

滑坡体路段地处于河北山区某高速公路路段，长度共计120m。根据当前揭露的地层形态，坡高约为25m，边坡地层分为3层，上部为土体，中间为风化的泥质岩，底部为土石混合胶结物，岩土体强度皆较低，且整个坡面尚未采取防护措施（图1）。该滑坡体紧邻高速公路，坡面近似直立，边坡顶部已出现3条圈椅状的张拉裂缝，裂缝宽度约为0.3m-0.6m，滑动体土体呈错台状，错台后缘的滑坡壁近似直立，最靠近临空面的错台往下错动1.0m左右，后面两级错台朝临空面发生倾倒变形，其距离坡顶临空面的距离大约为3.0m-4.0m（图2）。由此可见，当前此处的滑坡体已处于危险状态，随时都有滑塌的可能，严重威胁高速公路上的行车安全。

土体力学参数反演

根据该路剖面形态建立边坡的二维地质模型，整个边坡模型分为3层，坡高为25m，土层高度约为6m，坡率为1：0.5，泥岩厚度约为17m，土石混合胶结物高度约为7m，泥岩和土石混合胶结物的坡度为75°，坡顶土体的倾角为15°，如图3所示。通过反复试算，把得到的滑动面和位移场与现场进行对比，土体力学参数反演的参数结果见表1。

工程项目竣工结算审计是对基本建设项目竣工结算编制，及有关经济活动的真实性、合法性、效益性进行审计监督和评价的过程，工程审计是工程造价控制的重要环节，是提高建筑项目管理水平的内在动力，是工程建设项目资金真实性、合法性、效益性的重要保障。

反演得到边坡状态安全系数、临界滑动面和位移场如图4、图5所示。由图5可知，边坡现状的最小安全系数为0.897，共存在3条安全系数较小的滑动面，且最外面一条滑动面距离边坡外缘临空面约为3.5m；由图6可知，边坡现状的最大位移值达到1.08m，主要分布在距离边坡外缘临空面4m左右附近。由此可见，以上数据边坡现场实际情况较为吻合，表明反演的参数较为可靠。

表1 参数反演结果

图3 土体力学参数反演模型

图4 反演的边坡滑动面分布示意图

图5 反演的边坡位移场

滑坡体治理措施研究

根据《公路路基设计规范》JTG D30-2004中坡面防护的相关要求，并反复试算，建议此边坡防护方案如下：

（1）泥岩和土石混合体层的坡率为1:0.5，上部土体的坡率为1:0.75；

（2）整个坡面采用浆砌片石防护，浆砌片石的厚度不小于250mm，砂浆强度等级不小于M7.5，片石的强度不小于MU30；

（3）浆砌片石护面上设置泄水口，泄水口直径为150mm，横向和纵向间距为2.0m。

《公路路基设计规范》JTG D30-2004中规定，高速公路边坡的安全系数符合以下规定，则可认为边坡处于稳定性状态：

正常工况：1.20～1.30

地震工况：1.05～1.10

下面采用极限平衡法（Bishop法、Spencer法、Morgenstern-price法）和强度折减法对支护后边坡进行安全系数计算。根据《砌体结构设计规范》GB50003-2011中的规定，M7.5砂浆和MU30的片石组成的砌体结构的抗压强度等级为2.93MPa，根据摩尔库仑准则的换算公式，可浆砌片石的摩擦角取35°，黏结力取763kPa。

正常工况

支护后正常工况下，以上4种计算方法的安全系数见表2，位移场分布如图6所示。由表2可知，各种计算方法的安全系数均大于规范的要求值，同时，由图5可知，治理后正常工况的最大位移值为2.16cm，因此，可认为边坡在正常工况下是符合稳定性要求的。

表2 不同工况下治理后边坡的安全系数

图6 治理后正常工况下的位移场

图7 治理后暴雨工况下的位移场

图8 治理后地震工况下的位移场

暴雨工况

暴雨工况下的降雨量取50mm/d。支护后暴雨工况下各种计算方法得到的安全系数见表2，位移云图如图7所示。由表2可知，各种计算方法的安全系数均大于规范的要求值，同时，由图7可知，治理后正常工况的最大位移值为6.0cm，因此，可认为边坡在暴雨工况下是符合稳定性要求的。

地震工况

根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中的要求，承德地区的地震加速度峰值取0.05g。根据《公路工程抗震规范》JTG B02-2013中的规定，采用拟静力法进行抗震稳定性验算，该边坡的水平地震作用系数为0.034，竖向地震作用系数为0.0。因此，支护后地震工况下各种计算方法得到的安全系数见表2，位移云图如图8所示。由表2可知，各种计算方法的安全系数均大于规范的要求值，同时，由图8可知，治理后正常工况的最大位移值为2.18cm，因此，可认为边坡在地震工况下是符合稳定性要求的。