黄岩峰，林京松，卢章天

(广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 532029)

0 引言

在我国广西、贵州、云南等地广泛分布着大面积的泥质粉砂岩等软质岩，该类岩具有遇水易软化变形、失水收缩等工程特性[1-2]。泥质粉砂岩的风化层一般具有一定的膨胀性，其形成的土质边坡稳定性相对较差，容易受到气温、降水等因素的影响而产生较大变化，严重威胁路堤边坡的稳定与安全，给公路工程造成极大危害[3-4]。

为有效处治泥质粉砂岩斜坡路堤的滑坡问题，本文以广西玉林至铁山港高速公路(以下简称“玉铁高速公路”)K2768+524～K2768+624段路堤滑坡治理为例，通过地质勘探进行其地形地貌、地层岩性和水文地质分析，并在此基础上剖析滑坡的形成因素和形成机理，对滑坡稳定性和剩余下滑力进行计算分析，进而针对此类泥质粉砂岩斜坡路堤的滑坡问题提出有效的处治技术。

1 工程概况

玉铁高速公路K2768+524～K2768+624段路堤在原地面横坡坡度约为15°～35°、纵坡约为4°的坡地上。该路段属于半填半挖路段，左侧为填方路段，右侧为挖方路段，原地面地势左低右高，中桩填土高度为2.0～4.5 m。左侧为浆砌片石路肩挡土墙，沿路段里程增加方向挡墙高度由2.2 m逐级增高至10.5 m。

2020年8月，受台风影响，该路段地域出现多场强降雨，K2768+574～K2768+615段左侧路肩浆砌片石挡墙出现坍塌，坍塌区域从路肩挡墙至硬路肩与行车道交界处，以近似垂直于公路走向发生整体滑动；K2768+570～K2768+574段路肩浆砌片石挡墙外侧墙体中间隆起变形；K2768+615至桩板墙接头浆砌片石挡墙下部隆起变形，部分勾缝开裂，挡墙上部混凝土护栏出现斜向裂缝。

在勘察现场发现，坍塌挡墙遗留墙脚(可见部分)及坍塌段前后挡墙墙脚部位未见明显滑移扰动，坍塌点附近路堤边坡以及坡脚民房未见明显异常；坍塌处存在持续变形破坏的趋势，滑坡后缘拉裂缝不断往道路中部发育，滑坡处于滑动阶段，严重影响了路基的稳定性。根据滑坡及影响区实物指标调查结果，由《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864-2016)(以下简称《勘查规范》)确定，该滑坡危害对象等级为二级。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

K2768+524～K2768+624段滑坡场地原始地貌为低山，挡土墙位于山脚，地形坡度为15°～35°。挡墙北侧为高速公路，路肩为低山，山顶高度约为150 m，修建有人工边坡，采用格构锚索进行护坡；挡墙南侧为村庄，与村庄之间为斜坡，坡度约为20°，斜坡有植被覆盖。

2.2 地层岩性

2.3 水文情况

地下水类型为第四系松散类孔隙水、基岩裂隙水，补给来源均为大气降水。孔隙水在雨季富集，基岩裂隙水较为贫乏。场地地下水对钢筋混凝土具微腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋也具微腐蚀性。

表1 岩土层物理力学指标表

3 滑坡成因及稳定性分析

3.1 滑坡形态特征

滑坡前缘以挡墙底部为界，后缘以高速路分道线旁的拉张裂缝和剪切裂缝走向为界，平面形态总体呈“似半月”形。主滑方向约为160°，滑坡体轴长约为90 m，前缘宽度约为13 m，滑坡平面面积约为850 m2，滑坡体积约为3 400 m3，属浅层牵引式小型滑坡。如图1所示为滑坡平面示意图。

图1 滑坡平面示意图

3.2 滑坡形成因素分析

该路段路侧挡土墙滑坡的形成是由多种因素共同作用的结果[5-7]。影响滑坡的因素主要有降雨、人类工程活动、地层岩性、地形地貌等。

(1)强降雨：降雨是导致滑坡产生的主要诱发因素，尤其是强降雨或持续性降雨。高速公路北侧上部山体雨水冲刷坡体，地下水沿土体向下渗入滑坡体中，入渗形成的地下水增加了滑坡体的重度，软化了滑坡体的抗剪强度，并提供了水压力，不利于斜坡的稳定性。

(2)人类工程活动：人类的工程活动是产生滑坡的重要原因。在高速公路建设时，该路段路面北侧为原始地貌，南侧为回填区域，将其修建成台阶状进行回填，回填后北侧边坡表层裸露。高速公路修建时在坡脚部分地段设置了9.5～10.5 m的毛石挡土墙，暴雨使回填的素填土经过日积月累发生软化，导致该毛石挡墙未能完全防止滑坡的发展。

(3)滑坡体岩性：滑坡体为素填土，素填土的成分为全-强风化泥质粉砂岩，当遇强降雨或持续降雨时，雨水可渗入土体，土体遇水浸泡后会发生软化，抗剪强度大大降低，容易在回填土与原状土接触面附近和土体内部产生软弱带，造成土体沿软弱面向临空面下滑。

(4)地形：滑坡所处山体自然地形坡度约为15°～35°，滑坡整体坡度为35°左右，由于削坡在滑坡前缘形成陡坡，且局部地段呈直立状，为滑坡的形成提供了有利的地形条件。

3.3 稳定性分析

3.3.1 定性分析

通过地表变形特征、剪出口位置等对滑坡进行稳定性定性分析，评价结果如表2所示。

表2 滑坡整体稳定性定性评价结果表

由表2及现场调查可知，滑坡体在天然工况下处于欠稳定状态。滑坡区前缘临空条件好，但在暴雨情况下仍有发生小规模滑坡的迹象，故可定性判断该滑坡在暴雨工况下处于不稳定状态。

3.3.2 定量评价

因滑动面呈近似折线型，故按照《勘查规范》推荐的公式E.9对滑坡的稳定性进行计算[8]。根据钻探揭露结果，滑坡场地地下水位埋深较深，位于滑面之下，因此不考虑地下水渗透压力作用。稳定性验算公式如式(1)所示。式中各参数名称及计算取值详见文献[8]。

(1)

滑坡滑带通过钻探揭露软弱层和工程类比法等方法综合确定。滑坡所在区域抗震设防烈度为7度，属一级滑坡防治工程，故滑坡稳定性采用自重工况、暴雨工况及地震工况三种，计算方法采用传递系数法进行稳定性分析。

由于滑坡已发生过一次垮塌，现地表变形主要表现为后缘出现拉张裂缝，坡体上出露滑坡台坎，现状强降雨时仍有变形现象。故反演参数时根据经验综合确定滑坡在工况Ⅰ(天然状态)下稳定性系数取1.00(基本稳定状态)、在工况Ⅱ(暴雨状态)下稳定性系数取0.80(不稳定状态)作为稳定性系数进行参数反演。

通过对滑带土取不同的粘聚力(c)值和内摩擦角(φ)值进行滑坡稳定性分析可知，该滑坡稳定性受φ值与c值的变化影响幅度较大，故确定c值进行参数反演，最终确定滑带的c和φ值如表3所示。

表3 滑带抗剪强度参数取值表

根据已经确定的滑坡滑带抗剪参数，对现状滑坡稳定性进行计算，通过计算可知：在不考虑现有挡土墙的情况下，滑坡在天然工况下，稳定系数为1.00～1.06，处于基本稳定-欠稳定状态；在暴雨工况下其稳定系数为0.79～0.85，在地震工况下其稳定系数为0.93～0.99，均处于不稳定状态。

3.4 滑坡剩余下滑力计算

根据规范相关规定，滑坡防治工程等级为Ⅰ级，设防烈度为7度。通过现场取样试验、反演推算现状分析，结合工程地质类比，确定滑坡体天然重度为19.2 kN/m3，饱和重度为20.2 kN/m3，土体饱和工况下粘聚力c值取10.0 kPa，内摩擦角φ值取12.0°。

根据滑坡失稳条件，暴雨状态或连续降雨状态下为滑坡最不利工况，同时考虑行车载荷的影响，滑坡推力计算工况为暴雨状态+自重+行车载荷影响，稳定安全系数取1.25。根据计算，暴雨+行车载荷的工况条件下滑坡最大剩余推力为413.9 kN/m。

4 处治方案设计

为避免该段路基进一步破坏，应立即对该段病害路基进行抢险加固处治。通过现场勘察，结合相关资料，在总结工程经验及滑塌成因的基础上，综合考虑滑坡特征、稳定性及其剩余下滑力，提出了适合本段路堤的处治方案[9-11]。

4.1 临时处治方案

考虑到当时正值雨季，路堤填土有发生二次坍塌的可能，故尽快进行了临时性及结合后期施工作业面要求的放坡支护处治方案。

具体处治方案为：沿行车道与超车道交界处进行放坡，坡率为1∶1，在坡脚用钢板桩作为临时支护，钢板桩打入原地面长度与悬臂段按3∶1进行控制，支护完成后进行拆除挡墙及其他施工工序。坡面采用挂网喷射5 cm厚的C20混凝土防护，在开挖过程中做好监测，密切关注裂缝发展情况以及钢板桩位移情况。

4.2 处治方案

本方案按抗滑桩+混凝土挡土墙+肋墙支挡形式进行处治，具体设计见图2。

4.2.1 抗滑桩

为确保村庄群众生命财产安全及道路行车安全，采用圆形抗滑桩支护塌方段。抗滑桩桩径为2.2 m，桩中心距为3.05～4 m，其中受14#桩施工作业面及周边房屋影响，将10#～14#桩中心距进行适当调整：10#至13#桩中心距为3.75 m，13#至14#桩中心距为3.05 m，1#至9#桩中心距为4 m。

抗滑桩设计桩长为32.25 m，嵌固端约为22 m，桩端嵌入强风化粉砂岩层深度≥4 m。桩体采用旋挖钻孔工艺施工，桩身混凝土采用C30混凝土，受力钢筋保护层厚度≥10 cm。桩间设置现浇挡土板，挡土板强度不低于C30，板内预留泄水孔。抗滑桩桩顶设置1 m冠梁，桩顶预留0.8 m纵向钢筋与冠梁进行搭接；同时冠梁顶设置墙式混凝土护栏，新建混凝土护栏与两侧原混凝土护栏平顺过渡。

4.2.2 混凝土挡土墙

因滑坡处距离祠堂较近，受当地风俗影响，祠堂正后方采用路肩衡重式混凝土挡土墙支护，长度约为4 m，墙高为9.5 m，挡土墙基础采用换填碎石为1.5 m，地基承载力要求≥290 kPa。挡土墙墙顶设置冠梁与抗滑桩连接，两侧抗滑桩预埋钢筋，以便与挡土墙连接成一个整体。

4.2.3 肋墙支挡

考虑到连接抗滑桩的浆砌片石墙高为5.5～9.0 m，具有一定的安全隐患，拟采用在墙外侧设置肋墙加固浆砌片石墙体。肋墙每5 m设置一道，肋墙高为现有浆砌片石墙高的2/3，支护长度为30 m。肋墙位置可根据现场实际情况进行调整，应避开沉降缝；肋墙施工时不破坏原有浆砌片石挡墙基础。

图2 处治方案平面图(cm)

4.3 路基路面及附属设施恢复

填筑前先对旧路基边坡进行清坡处理，并开挖宽度≥2 m的台阶，路床范围采用土工格栅加筋。鉴于路面出现不同程度裂缝，采用路基注浆加固土体，平均进尺8 m，单孔注浆深度深入原地面≥2 m。恢复后的路面结构层见表4[12]。

表4 恢复后的路面结构层组成表

按原路面结构层恢复路面，恢复路面标线及混凝土护栏以保障行车安全。为减少水对路基土体的影响，在抗滑桩以及挡墙外侧新建混凝土排水沟，同时恢复路面横向排水管。

4.4 处治效果

该边坡处治工程完工后，经过检测，抗滑桩及挡土墙施工质量符合要求，路基路面各结构层符合相应的技术指标及规范要求。检测情况表明，桩顶、挡墙的水平和垂直位移均在设计的合理范围内。由此可见，采用抗滑桩+混凝土挡土墙+肋墙支挡形式为主的处治技术可有效整治此类泥质粉砂岩路堤滑坡，达到了安全、经济合理、施工快捷的处治目的。

5 结语

本文通过分析玉铁高速公路K2768+524～K2768+624段泥质粉砂岩斜坡路堤滑坡的形态特征、形成因素、稳定性及剩余下滑力，提出了针对此类路堤滑坡的处治方案，得出以下结论：

(1)降雨是导致滑坡产生的主要诱发因素，尤其是强降雨或持续性降雨。人类的工程活动是产生滑坡的重要原因。

(2)进行路堤滑坡工程治理设计时应综合考虑路面静荷载及动荷载，计算剩余下滑力时应采用不同工况下确定的最大值。

(3)加强地表水管理和设置系统排水治理工程，是治理工程的关键。为防止渠水渗入滑体影响滑坡稳定，应进一步加强水渠防渗漏措施和监测工作。

(4)采用先放坡支护临时处治，后按抗滑桩+混凝土挡土墙+肋墙支挡方案处治的治理技术，可有效整治此类泥质粉砂岩路堤滑坡，可为今后类似滑坡的因素分析、稳定性分析、剩余下滑力计算及处治技术提供参考。