深圳高速工程顾问有限公司 工程设计事业部 广东深圳 518000；北京燕越大道工程技术有限公司 陕西西安 710068
摘要：本文介绍了四川省桃园至巴中高速公路下两互通K128+500～K128+682段滑坡、AK0+810--AK0+900段不稳定斜坡（A匝道与主线连接部），以滑坡勘察报告为依据，分析了滑坡的工程地质条件及基本特征。在此基础上研究了影响滑坡失稳的因素，进而分析了滑坡的成因机制。然后对滑坡的稳定性进行了定性评价，并采用传递系数法，计算出滑坡的稳定性系数和滑坡推力，对滑坡稳定性进行了定量评价。在此基础上提出了两种治理方案，按照“经济合理，工期短，工程技术可行，治理效果安全可靠”的设计原则，从中选取了下部抗滑桩 +中部预应力锚索框架+削坡减载+锚杆框架+排水的综合处治方案。本滑坡治理思路可以为同类基岩顺层牵引式滑坡提供设计参考。
关键词：滑坡 稳定性 综合评价 方案优选
本文以四川省桃园至巴中高速公路下两互通滑坡案例为研究对象，以优选方案为目标，对其稳定性、治理工程、方案优选等做了全面的研究，为今后类似滑坡预防和治理具有很好的示范作用。论文的主要内容如下：
1滑坡工程地质条件
1.1地形地貌
滑坡区位于四川盆地边缘，属构造剥蚀低山、丘陵地形。路基位于巴河西岸斜坡，地势西高东低，路基中间高两端低，最高高程位于坡顶，标高530.7m，最低点位于巴河侵蚀面，高程365.10m，相对高差165.6m。
滑坡（H1）、不稳定斜坡(X1)均处于一山体斜坡的中下部。滑坡后缘高程499.88m，前缘高程451.24m，相对高差48.64m，坡面微地貌呈阶梯状，地形坡度16～19°，坡向32°；不稳定斜坡体后缘高程446.52m，前缘高程427.82m，相对高差18.70m，坡体总体呈直线状，总体坡度19°，坡体植被发育较好，多以乔木为主、少量灌木林。在建桃巴高速经斜坡中下部穿过，基岩出露良好。
1.2边坡岩性组合情况
滑坡区内，主要分布的地层有：第四系全新统坡残积层、第四系滑坡堆积层、侏罗系上统蓬莱镇组二段。
1.3节理裂隙发育切割岩体情况
滑坡区位于南阳场背斜北翼的单斜构造。南阳场背斜轴向为NEE向，轴线延伸长度约45km。地质构造简单，区内岩层产状较稳定，倾向340～7°，倾角一般13～22°，场地内主要发育两组节理：
J1：节理产状100～145°∠50～70°裂隙走向与岩层走向大体一致。
J2：节理产状20～50°∠25～85°。延伸长度一般为1～2m。
由于滑坡区被以上两组节理裂隙相互切割，岩体被切割为大小不一的块体状，形状大致呈“豆腐块”形态。
2现滑面分析与判断
2.1地形地貌
滑坡区原始斜歧相对高差达154.1m，滑坡冠趾高差39.39m，坡面地形平均坡度14°，坡面向北东倾斜。在滑坡区范围，岩层倾向与坡向一致，为顺向坡。由于滑坡变形而形成的坡面阶状地形，有利于地表汇水的下渗，增加坡体自身重量，影响坡体的稳定性。
2.2地层岩性及构造
滑坡地处侏罗系蓬莱镇组砂、泥岩地层，构造上属南阳场背斜北翼，属单斜构造。
2.3人类工程活动
该滑坡的活动与人类工程活动关系密切，是导致滑坡活动的主要激发因素之一。桃巴高速公路的修建对坡脚开挖，在前缘给滑坡的形成提供了有利的临空面，打破了原有的力学平衡，同时为斜坡物质势能的转化的提供了有利条件。同时路基开挖，进行大量的爆破作业，爆破次数多，爆破强度大，对坡体稳定性不利。
2.4大气降水
该滑坡的活动与降雨关系密切，是导致滑坡活动的主要激发因素之一。大气降雨经地表径流，一部分向地表低洼处排泄，另一部分渗入土层，并沿该界面向坡外径流排泄，使岩土界面处土体软化，土体内聚力、抗剪强度降低，抗滑力减小，土体饱水后容重增大，增大了下滑力，此消彼长，从而边坡土体沿陡倾基覆界面发生变形，形成滑坡。
综合以上分析，由于斜坡体下部正处于高速公路施工过程中，路基开挖后，形成临空面，加之地下水和爆破振动等因素。土体产生破裂位移 、压密下沉 、振动液化、塑流变形等效应,使土体破坏。暴雨和长期降雨条件下，致使地表水入渗，下伏泥质岩相对隔水，而不能及时排出，地下水富集于泥质砂岩与泥岩界面，从而界面出现软（泥）化，使其抗剪强度降低，形成软弱结构面，斜坡从前部发生破坏变形，进而影响到上部一定范围内的坡体，致使坡面出现裂缝、沉降、滑移的产生，从而形成滑坡。
2.5深部滑面推测
从上述叙述可知，该滑坡为一基岩顺层牵引式滑坡，与修建高速公路开挖坡脚关系密切。根据工程地质勘察，结合路基设计图，目前滑坡体前缘挖方段还有10米路基未开挖。结合钻孔K128+578R39m，15.78～16.06为一层暗紫色薄层状泥岩，岩质较软，上部为细至粉砂岩，上部相对较硬，下部相对较软，前缘挖方段10米路基开挖后很可能形成新的临界面，加上暴雨在泥质岩顶面软化，很容易此沿软弱结构面产生滑坡。
3稳定性定性分析与评价
目前区内滑坡、不稳定斜坡总体上处于基本稳定～不稳定状态。滑坡与不稳定斜坡体均处于一山体斜坡的中下部，主滑方向与坡向总体一致，滑体土在剖面上呈阶梯状铺于基岩面以上，结构较为松散，土层自身抗滑性较差。
滑坡区多年年均降雨量为1100～1160mm，降水集中在6～9月，特别是极端天气，雨水呈持续时间长，雨量较大特点，而本地区地貌上属低山-丘陵工区，地面坡度较缓，降水排泄较慢。地面众多裂缝的形成加快了地表水的入渗，并在滑带土处富集，降低了软弱夹层土体的抗滑能力，增加了坡体土向下滑动形成滑坡的可能。
综上所述，该滑坡、不稳定斜坡为岩质顺层坡，滑坡、不稳定斜坡现被施工扰动失稳，界面为破碎基岩与下伏完整泥质岩界面、潜在滑动面为基岩之间砂、泥岩构成的软弱结构面；不稳定斜坡目前仅表层有小型滑塌，一旦在暴雨或连续降雨入通过地表水入渗，水在松散堆积层与下伏泥质岩界面或基岩软弱夹层界面富集，坡体又为顺向坡，滑带土饱和软化加上施工开挖情况下，斜坡可能造成失稳，再向深部或后缘扩展坡体势必导致滑坡体再次滑动失稳，滑体规模进一步扩大，危及路基安全。为了确保路基，必须及时治理。
4主线右侧滑坡治理设计
4.1总体思路
通过对本滑坡稳定性的详细调查，结合类似滑坡的治理经验，经过多方案、多方面分析，地勘单位提出了一个现滑面，和一个潜在的深层滑面（目前滑坡体前缘挖方段还有10米路基未开挖，如果开挖后，将很可能诱发深层的滑坡）为保证滑坡治理的可靠性，本次设计采用潜在深层滑面作为设计滑面，因为深层滑面较深，拟对本滑坡采取分级支护+削坡减载的治理措施，同时对滑体内外的地表水及地下水进行综合整治。
4.2设计方案
本次针对该段的滑坡体进行相应的治理设计以保证路基安全，根据滑坡体地质条件和实际状况，在满足滑坡的稳定性和工程安全性基础上，提出设计方案：锚索框架+削坡减载+锚杆框架+排水的综合处治方案，对滑坡进行治理。
4.3 设计工况及参数
（1）设计工况1：自重+暴雨。按规范要求，设计安全系数：K=1.15。
（2）设计工况2：自重。按规范要求，设计安全系数：K=1.2。
本次稳定性计算中，深层滑动面的设计参数主要依据地勘资料，综合实验数据、及参考其他类似工程取值参数，最终综合选取潜在不稳定斜坡滑动面的设计参数如下：
（1）滑动面强度参数：饱和粘聚力C=9KPa，饱和内摩擦角φ=12°。滑体的饱和容重取24kN/m3。
（2）滑动面强度参数C=10KPa，滑动面的天然内摩擦角φ=13°。滑体的天然容重取23.5KN/m3。
4.4 设计推力计算
采用《公路路基设计规范》和《岩土工程勘察规范》中推荐的传递系数法计算滑体推力，计算剖面采用主滑剖面，计算结果见下表1所示：
4.5 治理设计方案拟定
4.5.1拟定方案
下部抗滑桩 +中部预应力锚索框架+削坡减载+锚杆框架+排水的综合处治方案
方案设计思路简述如下：
（1）分级支护
根据主滑剖面稳定性计算结果，滑体剩余下滑力为2200KN/m，属较大滑坡推力。考虑到本滑坡潜在滑面深，滑体松散且纵面较长，为保证其稳定性，拟对其进行分级支挡，即在滑坡下部设置第一级抗滑桩（编号Y1型抗滑桩），设置于路堑边坡第1级平台上；而第二级锚索框架则设置于路堑边坡的第4、5级边坡上，具体设置位置详见平面图及主滑断面图:
（2）削坡减载
针对路基开挖后潜在滑面较深，下滑力较大的情况，对边坡放缓减载处理。在垂直于路线走向方向，一级平台坡率1：1.36，一级平台宽7.25m，二级边坡坡率1：2.04，二级平台宽2.72m，三级边坡坡率1：2.27，三级平台宽2.72m，四级边坡坡率1：2.27，四级平台宽2.72m，五级边坡坡率1：2.72，五级平台2.72m,六级边坡坡率1:3.17。对于相临不同坡率的地方采用圆弧过渡。而沿滑坡主滑方向上计算的削坡平台宽度及坡率详见滑坡主滑断面图。局部位置可依据实际地形进行渐变处理。
（3）综合治水
鉴于本滑坡稳定性对水相当敏感，本次治理设计将治水作为一个重点项目。
① 为防止在雨季地下水含量提高而软化滑动带，提高滑动带强度，在滑坡中下部设置2排仰斜排水孔。仰斜排水孔横向间距5m，孔径110mm，仰角5°，每孔深25m。孔内安放直径为90mm的PVC花管。边坡上设置平台，仰斜排水孔排水至该平台排水沟内。平台排水沟通过引水沟接入路基排水系统。
② 按平面图所示位置结合实际地形在滑坡周界外5～30m外修建截水沟，以便将滑坡体以外的水尽快排出，同时在各级挖方平台上设置平台截水沟，平台截水沟引水进入坡口外侧截水沟中，在引水至路基排水系统中，防止地表水进入滑体内而恶化滑坡稳定性。
（4）夯填裂缝
滑体后缘的凹槽的用粘性土进行回填并夯实。
（5）路基恢复
抗滑桩施工完毕再进行滑体前缘路基形态的恢复。且路基恢复时，在挖至路床底部标高后，再往下反开挖0.8m，对开挖面进行冲击碾压处理后再进行回填，以确保压实度满足规范要求。
4.5.2治理设计方案
下部抗滑桩+中部预应力锚索框架+削坡减载+锚杆框架+排水的综合处治方案
一、抗滑桩设计
第一级矩形截面抗滑桩编号为Y1型抗滑桩，布置于路堑边坡1级平台，。桩截面采用1.8×2.4m，桩中心间距6.0m，桩长17m。
抗滑桩采用C30砼浇注。
抗滑桩按抗弯构件进行设计。
Y1矩形截面抗滑桩设计
推力计算为650kN/m
① 设计基本参数：
桩长h=17m；受荷段h1=8m；锚固段总长h2=9m。
桩截面：1.8×2.5m，桩心间距6m。
地基系数K=0.2×106Kpa/m。
桩身混凝土强度等级：C30。
② 桩身内力计算
采用抗滑桩计算程序进行桩身内力计算，结果如下：
最 大 剪 力 = 4126.954 (kN) ；最大弯矩 = 20171.357( kN·m；最大侧应力σmax＝1060 kPa。
③ 锚固段深度判断
取岩石裂隙、风化及软化程度的折减系数C=0.3，岩层产状折减系数K1=0.5，据工程地质详勘报告：泥岩弱风化饱和极限抗压强度取R=σc= 8.26MPa, 则
K1×C×R=1239kPa>σmax= 1060 kPa，因此，锚固段满足深度要求。
④配筋计算
按弯矩、剪力进行纵筋、箍筋配筋。
二、锚索框架设计（锚索布置于第4、5级边坡，推力计算为1650 kN/m
（1）确定设计锚固力
根据剩余推力法计算结果，考虑预应力锚索沿滑面施加的抗滑力以及垂直滑面产生的法向阻滑力，所需预应力锚索单宽设计锚固力T1为：
，本滑坡剩余下滑力P=1650N/m，滑动面倾角α=18°，锚索倾角θ=25°，滑坡土的内摩擦角φ=12°，取1，计算得单宽锚固力T1=1800kN/m。
根据锚索的水平间隔及锚索排数计算单根锚索的设计锚固力：
本次设计中取锚索设计安全系数K=2.5；锚索锚固体直径：d=130mm；锚固段地层为中风化砂质泥岩，锚固体与周围岩土体间的粘结强度qs=0.5MPa。计算得最小锚固段长度设计值La=6.6m。考虑岩石有一定破碎和岩土体的不确定性，取锚固段长度10m。
b.外锚固段及自由段长度的确定
外锚固段长度L1取1.5m，锚索自由段长度L0由锚索与滑动面和边坡坡面的交点间距离而定，考虑锚固段的起点应从滑床强分化底面起算，根据地质剖面确定自由段长度，同时考虑到滑坡上有类似潜在的深层滑面及岩土破碎的不确定性，故自由段长度在25m左右。
经计算，锚索长度为35m。
4）锚孔设计
预应力锚索孔直径设计为130mm，与水平面的夹角为25°。
5不稳定斜坡(X1)（A匝道与主线连接部）
5.1总体思路
不稳定斜坡目前处于浅层滑塌，在天然状态下处于基本稳定状态，施工继续开挖后前缘临空，在连续降雨、暴(大)雨及施工开挖影响下，处于不稳定状态，如不加以治理，将很可能诱发深层的滑坡，为保证滑坡治理的可靠性，本次设计采用最不利滑动面作为设计滑面，因为最不利滑动面较深，拟对本滑坡采取支护+削坡减载的治理措施进行综合整治。
5.2治理设计方案拟定
5.2.1削坡减载
针对路基开挖后最不利滑动面较深，下滑力较大的情况，对边坡放缓减载处理，在垂直于A匝道路线走向方向，一级坡率1：1，一级边坡高度8米，一级平台宽2m，二级边坡坡率1：1.5，二级边坡高度8米，二级平台宽2m，三级边坡坡率岩基岩面清方，坡率为1：3.5。
5.2.2边坡加固方案
综合考虑本路段的地质、地形特点，减少开挖边坡对自然边坡的破坏，并经计算分析，设计对本段边坡主要采取了放缓边坡、锚索（锚杆）加固的处理。对第一级边坡采用注浆锚杆框架+挂网植草防护；第二级边坡采用锚索框架+挂网植草防护，锚索（锚杆）的长度根据最不利滑动面位置确定，框架内可采用客土喷播绿化防护；三级边坡喷播植草防护，防止坡面冲刷。
5.2.3锚索框架
对于坡体可能产生整体性滑动的坡面采用锚索框架防护。锚索长根据计算出的最不利滑动面确定为28-30米。锚索采用直径φ=15.2mm，强度1860级高强度、低松弛预应力钢绞线，设计荷载500KN。锚索框架梁横横向（平行剖面方向）、竖向间距分别为4、3米，在节点处设置锚索，锚杆由4根φ=15.2mm钢胶线制成，长度见图纸部分，安装倾角25°。框架梁、竖肋尺寸为0.5x0.4m，框架用C25混凝土现浇。
5.2.4注浆锚杆框架
针对不稳定边坡的“强脚固腰”原则，加强坡脚防护，设计对坡脚可能产生局部破坏的坡面采用注浆锚杆框架防护，锚杆长的选取需要综合考虑坡体的残坡积层的厚度、风化层的厚度及可能产生滑移的结构面的深度等因素。锚固段须进入稳定岩层3～5m，根据实际工程经验，锚杆长度一般为12m，框架梁横横向（平行剖面方向）、竖向间距分别为4、3米，在节点处设置锚杆，锚杆由1根Φ32钢筋制成，长度见图纸部分，安装倾角25°。框架梁、竖肋尺寸为0.4x0.3m，框架用C25混凝土现浇。
5.2.5边坡稳定性评价
根据地质资料、该地区其它项目试验结果及地区经验，结合工程类比等综合提出边坡的强度指标，采用geo-slope、理正等相关计算软件进行滑动面的搜索，得出该边坡在自然工况下的安全系数为1.14，加固后安全系数为1.35。
参考文献：
[1]郑颖人，陈祖煜，王恭先等。边坡与滑坡工程治理，2010.6
[2]崔彦臣。公路滑坡产生的原因及措施，2006（3）
论文作者:张涛1,黎涵2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/17
标签：滑坡论文; 路基论文; 锚固论文; 斜坡论文; 框架论文; 基岩论文; 稳定性论文; 《防护工程》2018年第31期论文;