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摘要：巴鹤公路是恩施州巴东县的南北大通道，该公路分布的某处滑坡体因未采取有效的处置措施使该段落公路一直处于危险状态。通过对滑坡体的稳定性分析计算，根据反演的地层参数计算剩余下滑力，并根据计算结果采用抗滑桩、削坡卸载、挡墙支挡加固、坡面截水及绿化等综合治理方案，以保证公路后期运营安全。
关键词：巴鹤公路 滑坡稳定性分析 处置措施
1、工程概况
巴鹤公路(省道S245)是湖北省公路网的重要组成部分，同时也是恩施州巴东县的南北大通道。该公路地处鄂西中山区，海拔413～1169m ，地形抬升快、坡降大、河谷多、切割深、沟谷狭窄、横坡陡峻，地震烈度为6度，公路等级为二级。该公路在K121+100~K121+200段处于中浅切脊状山沟谷地貌单元，周围山峰顶标高约880m，形状为椭圆状，坡脚附近沟谷底标高约380m，公路沿斜坡中下部展线，坡面总体属一单面凸坡，坡面朝向西，边坡地形上陡下缓，2米高陡坎较多，总体剖面呈折线型，自然坡角约40～55°。该段公路左侧坡体发生变形破坏，范围长约100m，宽约85m，变形体平面近似呈半月形，表面植被不发育，前缘止于巴鹤公路右侧边坡坡脚处，后缘位于公路左上方约60m处，滑坡体造成老路路基边坡开裂及部分跨塌，但其后缘及两侧以外未见明显的变形迹象，目前该滑坡体尚未采取有效的治理措施，坡体整体稳定性差。
2、滑坡工程地质条件及形成机制分析
根据地勘钻孔及工程地质调绘，该坡体地层岩性可分为二层三亚层，各层工程地质特征如下：
①滑坡积（Qdel）碎石土夹风化块石：揭露厚度6.00～16.10m，分布于通过段的斜坡带，总体上薄下厚,局部有一定起伏。黄褐色，干燥，稍密集，碎石含量约20%，从上至下碎石含量逐渐增多，碎石粒径0.5-2cm，个别达10cm，棱角状，手可捏碎，成份主要为强风化的砂质泥岩。
②-1强风化砂质泥岩（S（(1-2)s）：揭露厚度2.20～10.40m。灰色，矿物成份主要为泥质、石英、长石及云母。节理裂隙发育，裂面见铁锰质浸染，原岩严重风化，岩芯破碎，呈块状及砂土状，手可捏碎，岩质软，机械可挖掘，岩芯采取率约70%。
②-2中风化砂质泥岩（S（(1-2)s）：最大揭露层厚8.40m，灰色、灰绿色，砂质结构，层状构造，矿物成份主要为泥质、石英、长石及云母。节理裂隙较发育，岩芯破碎，多呈块状，少量呈短柱状，岩芯质软易碎。岩芯采取率约80～85%，RQD=5～15%，岩石具有风干或曝晒后易裂的特征。
该路段发育罗川岩向斜，出露三叠系大冶组，向北依次分布二叠系以及志留系，向斜南部总体走向NE向，倾向NW；岩层产状为190°∠35°，两组节理产状：L1:60°∠61°,L2:150°∠73°，开挖后的边坡坡面与岩层倾向相反。
该路段地表水主要为雨季坡面汇水，以大气蒸发及向地下渗流排泄；地下水主要为孔隙水和基岩裂隙水，由大气降水补给。
该公路于2009年修建完成，由于工程切坡，下部切脚形成陡坡临空面，改变了斜坡的原始几何形状及应力状态，影响范围内的坡体新的重力卸荷松弛作用加剧，坡体坡积层厚度较大，孔隙率高，渗透性好，在强降雨情况下雨水下渗，使土体饱水软化，重度迅速增加，抗剪强度降低，使其处于极限平衡～欠平衡状态，至2011年该边坡发生蠕滑变形，原公路左侧挡土墙前鼓，后在2012年6~7月份连续强降雨导致公路右侧局部失稳，局部路基垮塌，目前该滑坡体未进行有效治理，导致该处路段路面宽度较其他路段减小1.5m，边坡体仍处于危险状态。
3、滑坡稳定性分析
根据《滑坡防治工程勘查规范》，滑坡的状态根据稳定性系数可以分为四种类型，具体划分标准如下表所示：
表1 滑坡稳定性分级划分表
滑坡稳定性分析采用刚体极限平衡法，计算参数主要有重度γ、内摩擦角φ以及粘聚力C。根据《公路路基设计规范》,稳定系数计算采用下式的隐式求解:
En=WQn×sinan-1/Fs[cn×ln+WQn×cosan×tanφn]+En-1×Ψn-1
Ψn-1=cos(an-1-an)-tanφn/Fs×sin(an-1-an)
式中，WQn：第n个滑带土条的竖向荷载（kN），包括土条重力及施加的垂直向荷载；
an、an-1：第n、n-1个土条滑面底部的倾角(°)；
cn、φn：第n个土条底部的内聚力和内摩擦角；
ln：第n个土条底滑面的长度(m)；
En-1：第n-1个条带传递到第n个条带的滑动力（kN）。
按天然工况下1.06、暴雨工况下0.99的安全系数，基于瑞典条分法进行参数反演（条块划分如图1所示），参数反演结果为：在天然状态下，土体重度γ取20.0kN/m3、粘聚力C值取16kPa、内摩擦角φ值取25°；在饱和状态下，土体重度γ取21.0kN/m3、粘聚力C值取14kPa、内摩擦角φ值取23°。
图 1 计算滑坡剖面条块划分示意图
根据参数的反演结果，按下式进行计算滑坡体各条块的剩余推力，在天然工况下取安全系数Ks=1.20，在饱和工况下取安全系数Ks=1.15。
Fn=Fn-1×Ψ+Ks×Gnt-Gnn×tgφn-cn×ln
Ψ=cos（βn-1－βn）-sin（βn-1－βn）×tgφn
式中，Fn、Fn-1：第n块、n-1块滑动体的剩余下滑力；
Ψ：传递系数；Ks：滑坡推力安全系数；
Gnt：第n块滑动体的自重力沿滑动面的分力（kPa）；
Gnn：第n块滑动体的自重力沿垂直滑动面的分力（kPa）；
φn：第n块滑动体沿滑动面的内摩擦角（°）；
cn：第n块滑动体沿滑动面的粘聚力（kPa）；
βn-1、βn：第n块、n-1块滑动体的倾角(°)；
ln：第n块滑动体滑动面的长度（m）。
表2 各条块剩余下滑力分析计算结果
4、滑坡处置方案
通过对各条块的剩余下滑力计算结果的分析，拟采用抗滑桩对该处滑坡体进行滑坡处置。
通过分析发现现状公路右侧下方9~14条块的剩余下滑力差别不大，因此建议抗滑桩设置位置尽量靠近公路，综合考虑后最终确定设置位置为公路右侧5m(9号条块处)。由于道路左侧的地形陡峭，为了防止道路左侧产生新的滑动面，对道路左侧边坡进行削坡卸载，以保证左侧边坡的稳定，并以此减小道路右侧条块的剩余下滑力；左侧采用二级边坡进行削坡卸载，坡率分别采用1:1.25、1:1.5，并对削坡后的边坡采用骨架植草方案进行防护，在坡脚采用挡墙进行支挡，挡墙面坡采用1:0.5,以增加挡墙的抗滑性能；为了尽量减少雨水对滑坡体的影响，在滑坡的前缘设置一道坡顶截水沟，以及时排除地表坡面雨水。
如果不对左侧的公路边坡进行削坡卸载，根据剩余下滑力计算结果需采用的抗滑桩尺寸较大（3m×2m抗滑桩），在进行削坡卸载条件下，重新进行剩余下滑力计算，则抗滑桩设置位置处在天然工况下剩余下滑力为860KN，在饱和工况下剩余下滑力为1040KN，根据计算结果最终确定采用2.4m×1.6m抗滑桩，抗滑桩设置间距为5m。最终确定的滑坡体处置方案如图2所示。
图2 滑坡处置典型断面示意图
5、结论
（1）通过分析滑坡体各条块的剩余下滑力计算结果，道路右侧9~14条块的剩余下滑力相差不大，因此将抗滑桩尽可能靠近道路设置；
（2）对道路左侧的边坡进行削坡卸载，既可以增加左侧边坡的稳定性，又可以减小下方各条块的剩余下滑力，进而可以减小抗滑桩的设计尺寸，从而降低工程造价。
（3）该滑坡综合采用抗滑桩、削坡卸载、挡墙支挡加固、坡面截水及绿化等综合治理方案，可以为类似滑坡治理提供借鉴。
参考文献：
[1]《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）.
[2]《滑坡防治工程勘查规范》（GBT 32864-2016）.
[3]陈方明，王太兴等.基于传递系数法的滑坡稳定性分析.人民长江，2017(6).
[4]周祖兰，喻邦江.崇遵高速公路某滑坡治理措施.交通科技，2012(5).
[5]韩光钦.公路滑坡工程地质分析及防治方案.北方交通，2015(9).
论文作者:石朋飞,姚林
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/28
标签：滑坡论文; 公路论文; 剩余论文; 稳定性论文; 条块论文; 工况论文; 巴东县论文; 《防护工程》2019年第2期论文;