薛振勇XUE Zhen-yong

（中铁十七局集团有限公司勘察设计院，太原 030006）

0 引言

山西省高平到沁水高速公路沿线地质复杂、不良地质地段多，其中以风化石及土石混杂为主，山体中常隐藏暗流，有时含有夹层，在高速公路路堑高边坡施工过程中经常产生边坡推移和滑塌，为确保边坡稳定和施工安全，在路堑高边坡的施工过程中进行稳定性动态观测是保证工程安全的重要措施之一。

1 背景

高沁高速公路K27+020～K27+270 段路堑边坡最大挖深55.5m，岩性为强风化泥质砂岩，岩层产状为260°∠12°，路线走向为223°。经判定岩性走向与线路走向间夹角为53°，为非顺层路堑。经地质调查及钻探揭示，该段路基地层主要为二叠系上统上石盒子组（P2s）泥质砂岩、砂岩等，深度0～2mm 主要为泥质砂岩，深度超过2～20m 主要为中风化泥质砂岩，出露基岩多为砂岩，风化严重、结构松散，局部已成半岩半土状，遇水极易软化导致强度降低，易发生滑坡、滑塌和崩塌等地质病害。

2 边坡支护方案的确立

路堑边坡最大挖深55.5m，经设计计算，共设7 级边坡，选用锚索+框格梁的方案进行边坡防护。

自下而上，第1 级边坡设置M10 水泥砂浆砌片石路堑墙支挡，第2～6 级边坡防护形式为锚索+C30 钢筋混凝土格梁+M7.5 水泥砂浆砌片石护坡防护，第7 级边坡防护形式为浆砌片石护坡。边坡坡率自下而上，第1 级坡率为1:0.25，第2～4 级坡率为1：1，第5～7 级坡率为1：1.25。除第4 级坡顶平台宽度为4m 外，其余平台宽度为2m。（图1）

图1 路堑高边坡断面图

3 观测方案及边坡稳定性分析

3.1 原观测方案

原观测方案：路堑高边坡坡顶截水沟处，观测点间距40m；开挖后的每级边坡平台上，观测点间距40m，其中1级设置在挡土墙上，其余设置在框格梁上。

施工过程中发生了坡体开裂和局部滑坡现象，通过研究分析，在边坡开裂处增加了观测点。

3.2 边坡稳定性分析

边坡稳定性的一般理解是边坡中的滑动体沿滑面破坏，即抗滑力与滑动力之比，当比值等于1 为极限平衡状，是一种岩体破坏的稳定性概念。

该段落现状边坡自上而下开挖至第4 级和第3 级，坡面出现渗水层，坡顶出现多处裂缝，第3～4 级边坡出现2处软弱层裂缝且裂缝出现剪出口，第3 级坡裂缝有水流出。取最不利路基横断面K27+140 处进行分析，由于滑面1 和滑面2 已形成，滑动面3（搜索滑动面）受滑动面1 和2 的牵引，也形成潜在滑动面。滑动面1 从坡顶延伸至三级边坡，滑动面2 从坡顶延伸至二级边坡，滑动面1 从坡顶延伸至坡底。（图2）

图2 边坡滑面位置断面图

现依据不同滑动面的不同工况计算剩余下滑力，判定边坡是否稳定，以确定是否调整设计方案，并确定观测方案。

根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015），可采用“简化Bishop 法”“不平衡推力法”和“平面滑动面解析法”进行边坡稳定性计算分析,根据《公路工程抗震规范》（JTG B02-2013）可采用“静力法”进行抗震稳定性验算。

其中平面滑动面解析法计算公式：

K=F/T=（Gcosα*tanφ+CL）/Gsinα

K 安全系数，F 抗滑力，T 下滑力，G 滑动体的重力，α滑动面的倾角，φ 内摩擦角，C 滑动面上的粘结力，L 滑动面的长度。

各滑面及工况计算如表1。

由表1 可以看出，在已施工五、六级锚索情况下，滑面1 自然工况和暴雨工况不稳定，滑面2 和3 各工况均不稳定，需要调整设计方案，并根据边坡不稳定情况设置边坡动态观测点。

表1 各滑面及工况稳定性计算表

3.3 调整观测方案

路堑高边坡出现开裂，其中三级和四级边坡渗水软弱夹层处变形最大，渗水滑坡面处岩层产状为320°∠22°，三级和四级滑坡面已贯穿，渗水位已降到三级底，因此需要调整观测方案，在相应位置加密动态观测点。

3.3.1 加密动态观测点

①通过现状边坡调查和分析，加密的动态观测点主要布置在边坡开裂处。

①滑面1 与坡顶相交的坡顶裂缝处；

②滑面1 与3 级坡相交的坡面裂缝处；

③3 级和4 级的黄色、白色夹层处；

④其它实际产生的边坡裂缝处。

3.3.2 观测桩埋法

路堑高边坡观测标设在每级平台上，间距40m，已出现滑坡、开裂等情况相应加密观测标，设有挡土墙、护面墙或锚固框架的坡面，平台观测点应设在墙或框架上。

土质边坡段深埋砼做观测桩，石质边坡段可在稳固岩面上做20cm 见方的标石（埋设观测点）设有挡土墙等加固措施者，应在其顶面埋设观测点，观测点用不小于Φ16的钢筋，顶端磨成半球形，中间刻十字。

根据滑坡裂缝设置相对裂缝观测点和绝对裂缝观测点：①在三级和四级边坡滑坡面（最大变形面）设置观测点应密集，三级边坡裂缝和四级边坡裂缝滑坡面从下往上各设三个观测点，底部观测点、中部观测点、上部观测点。②其余每级坡顶设置沉降观测点，在每级边坡结构裂缝处设置裂缝相对观测点，坡顶截水沟处设置沉降观测点，坡顶裂缝处设置裂缝相对观测点。③裂缝及观测布置点平面图见图3。

图3 裂缝及观测布置点平面图

3.3.3 动态观测点记录方式

①表格法。将每日记录用专用记录簿记录下来制成表格如表2。

表2 各观测点每日裂缝宽度变化观测表

②折线图法。将数据用折线图方式记录如图4。

图4 观测数据折线图

4 雨后滑坡问题的出现及处置措施

4.1 雨后滑坡问题的出现

该段高边坡工程施工至3 级边坡的工期为3～6 月，剩余工程避开雨季后施工，施工至5 月末路堑5 级边坡顶截水沟开始出现裂缝，经一段时间沉降观测，未发现较大沉降，且各沉降观测点趋于稳定。6 月20～24 日项目完成了5级锚索+格梁边坡防护，6 月25～26 日项目继续开挖4 级边坡并开始3 级边坡开挖，截至6 月27 日的沉降观测数据分析，各观测点均未发生较大沉降。但之后6 月28 日和6 月29 日连续2 日强降雨，导致边坡出现新裂缝，经观测自6 月29 日发现边坡开裂以来，6 月30 日开裂达到顶峰，裂缝最大每天增加30mm，4 天后边坡趋于稳定，边坡最大变形量每日稳定在1～2mm，边坡自开始卸载至卸载完工后，8 天后后边坡基本停止变形。

由于路堑3 级和4 级边坡坡体开裂失稳，引发了次生滑坡，滑坡体小里程方向侧次生滑坡缘逐步发育形成，大里程侧缘因坡脚有部分未开挖的土体做支撑面次生滑坡发育不明显。

4.2 处置措施

由于项目对边坡稳定性动态观测和处理的及时，滑坡体未造成重大损失，本项目采取了如下处理措施：①对该段落开挖出的坡脚进行填土反压；②对七级边坡进行开挖卸载，减轻滑坡体负荷；③用水泥砂浆封堵坡面及坡顶的裂缝，防止雨水流入；④完善排水系统；⑤清理坡面上的松散土体，用浆砌片石修补恢复因滑坡损坏的坡面；⑥修改设计方案：将挡土墙+锚索调整为抗滑桩+锚索，并修改边坡坡率和锚索长度。

5 处理后效果观测

经过处理后最大变形量满足设计和规范要求（本项目小于2mm/天），位移速率成收敛趋势，坡面、裂缝趋于稳定。

6 结语

本项目在路堑高边坡已失稳产生滑动面的情况下，通过现场勘察和动态观测分析处理，及时采取了有效的处理措施，使高边坡趋于稳定，治理效果显著。①加强动态管理，遇到突发事件时，根据动态观测和分析反馈的信息，及时对设计和施工进行动态调整，确保边坡安全。②边坡稳定性动态观测频率和标准：动态观测的频率取决于变形的大小，除根据规范要求进行动态观测外，还可根据现场实际情况调整观测点和观测频率，本项目施工过程中边坡稳定时观测频率为1次/天；出现裂缝、沉降量突变等不利因素时观测频率调整为2～3 次/天；施工完毕后观测频率为每周2 次。边坡稳定性评价标准主要有最大位移速率小于设计和规范要求（本项目＜2mm/天），位移速率成收敛趋势，坡面、裂缝趋于稳定。③路堑边坡失稳后可采取措施：对边坡坡脚进行填土反压，将边坡顶层开挖卸载，对裂缝进行封闭处理，完善排水系统，修改设计方案，用浆砌片石修补恢复因滑坡损坏的坡面等措施。