沈海复线高速公路某滑坡原因分析及治理措施

【摘要】沈海复线高速公路漳州段某路堑边坡在施工中发生了滑坡，滑坡规模较大。结合地质钻探资料和滑坡区地质调绘，分析了滑坡发生的原因：内部原因和外部原因。并通过SLOPE软件对滑坡的稳定性进行了分析，得出了分别以深层和浅层为滑面的滑坡稳定系数为1.113和1.033，表明坡体处于不稳定状态。采取的工程治理措施为：地表、地下排水系统，预应力锚索抗滑桩，预应力锚索框架，坡脚半挡墙等。

【关键词】路堑；滑坡原因；SLOPE软件；治理措施

1.引言

滑坡是斜坡上的部分岩体或土体在自然或人为因素的影响下沿某个滑动面发生剪切破坏向下运动的现象，是边坡变形破坏中分布最广、较为常见的一种[6]。滑坡的原因有内在原因和外部原因两方面，内在原因有地形地貌特征、地质构造、岩土体结构等，外部原因有水的作用、地震、人工开挖等[1-4]，内在原因对边坡的稳定性起控制作用，外部原因则使边坡下滑力增大，降低岩土体强度，削弱岩土体抗滑力，促进滑坡发生[6]。对于滑坡必须采取相应的治理措施 [1-4]。

2.滑坡概况介绍

沈海复线高速公路漳州段是海西高速公路路网布局“三纵八横三环三十三联”中二纵“沈海复线”的重要组成部分，也是泛珠江三角洲综合交通规划福州至广州干线公路的重要组成部分。其中，某段路堑边坡位于该高速公路右侧，高速公路从该段斜坡中下部以路堑形式通过，位于省道203线上方，斜坡底部为河道较宽的河流。施工期间该段斜坡即发生滑坡，滑坡体积约23万m3。滑坡底界可见明显擦痕。该段斜坡地貌特征复杂，疑似存在古老滑坡问题。鉴于公路建设中遇到的大型古老滑坡灾害对工程影响巨大，造成后期滑坡治理费用较高[5]。

3. 工程地质条件

3.1 地形地貌该段斜坡依据高速公路以及省道203线的分布位置可划分为三个区域：1区（高速公路右侧斜坡），2区（高速公路与省道之间斜坡），3区（203省道与河道之间斜坡），如图2所示。其中滑坡发生在1区内。各区的地形地貌分别如下：

1区：该段斜坡较为平顺，中前部坡度为22°～25°，被开垦为柚子园梯田；中后部坡度较陡，为25°～28°；后部依附陡峻山体，山体坡度大于45°，斜坡表面可见崩积体块石大面积分布。

2区：该段斜坡坡度坡长约18m，坡度为25°～30°被开垦为柚子园梯田，表层崩坡积碎石土，碎石含量约60%。

3区：该段斜坡较陡，坡度约为25°，中上部被开垦为柚子园梯田，中下部覆盖植被。

3.2 地层特征区内上覆第四系崩坡积层（Q4col+dl）、坡残积层（Q4dl+el）。下伏基岩主要为下白垩系下统帽山群（K1sh）凝灰岩、凝灰熔岩及凝灰质砂岩，斜坡基岩物质组成为风化层凝灰质砂岩。各岩土层特征分述如下：

崩坡积层块石土：质地坚硬，最大块径约1m。该层厚度最大约25m。

残积层粉质粘土：成分以粘粉粒为主，含少量砾碎石。厚度2-7.0m。

全风化凝灰质砂岩：遇水易崩解，手可捏成粉末，极软岩，厚度2m-11.0m。

砂土状强风化凝灰质砂岩：基本风化成土状，含水量大，粘粒含量少。最大厚度约25m。

3.3地质构造和地震测区总体上位于闽西南坳陷带东部的闽东火山断坳带，地处二级构造单元的屏南—梅林断陷带和周宁—华安断隆带，其次一级构造属坂仔—官陂断隆亚带，该亚带为火山基底隆起带，主要影响岩体的完整性。根据区域地质资料及工程地质调绘，场地附近未发现影响场地稳定性的断裂构造通过。

据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001），区内基本地震动峰值加速度a为0.10g，相当于原区划地震基本烈度七度区；地震动反应谱特征周期T为0.4s。

3.4 水文地质斜坡区地下水主要为赋存于松散堆积层中的孔隙潜水及基岩风化带内孔隙裂隙水。松散堆积层孔隙潜水富水性较好，形成上层滞水，且水量较大，基岩风化带内孔隙裂隙水富水性弱，均受大气降水补给，水位随季节变化较大。地表水主要接受大气降水补给，斜坡由于人工改造梯田，地表径流条件较差。基岩中紫红色及黄灰色砂土状强风化基岩粘粒含量较高，为相对隔水层，勘察期间，该层潮湿。

4.滑坡原因分析

古老滑坡依据不足，经分析滑坡原因如下：

4.1 地形地貌的原因容易发生滑坡的地形是上下陡峭，中间平缓，上部坡形呈环状，且滑坡区的斜坡具有一定的坡度和高度[2]。该斜坡区从地形上看属于汇水面积较大，滑坡区（1区）上部山系高大，整体地形符合下部至上部的“陡—缓—陡”形态，为典型的滑坡地段地貌。另外，由于山坡遭受村民改造较大，坡面形成多级梯田，造成地表径流条件差，地表水容易渗透补给地下水，改造后的地面特征加剧了滑坡的发生。

4.2 地层岩性的原因地层岩性是造成滑坡的重要因素之一，某些岩层中滑坡特别发育，与该岩层中含有特殊的矿物成分、分化物、易于形成滑带有关，如泥岩地层、古老的泥质变质岩系都是易滑地层[6]。依据该区工程地质测绘及钻探揭露的岩土特征，滑坡体为崩坡积粉质粘土夹块石孤石，透水性较好，坡体平均厚度达14m。覆盖层下全风化凝灰质砂岩容易饱水，而紫红色砂土状强风化凝灰质砂岩层相对隔水，致使地下水排泄较困难，长期浸泡砂土状强风化层，造成该层抗剪强度降低，这些都是滑坡发生的地层岩性因素。

4.3 水的作用的影响地表水和地下水是构成滑坡的重要因素之一，水对边坡岩土体产生软化或泥化作用，使岩土体抗剪强度大为降低[3,4]。该区地下水发育，不仅使坡面承受了静水压力，而且增加了岩土体重量，更重要的是为滑坡提供了变形加速润滑条件。村民改造后的多级梯田容易使地表水下渗。

地下水和地表水的下渗增大了砂土状强分化层的含水量，长期浸泡全风化凝灰质砂岩与砂土状强风化凝灰质砂岩界面处的软弱层，造成该层强度降低，诱发滑坡。

4.4 人为开挖路堑的原因滑坡区（1区）人工开挖，高速公路以路堑的形式从下部通过。开挖路堑使坡体前缘形成高约40m的临空面，坡体的应力重新分布，坡脚处的应力增大，抗滑力无法抵挡坡体下滑力，产生滑坡。

5.滑坡的稳定性分析

沈海复线高速公路右侧滑坡稳定性的定量计算主要是在合理确定计算断面和计算参数的基础上，通过SLOPE软件数值分析计算，定量评价该滑坡的稳定现状及其发展趋势。对于滑坡区斜坡的稳定性分析，为修建高速公路之后的模拟计算。滑动面采用双层滑面：浅层和深层。

表1斜坡主轴断面稳定系数计算结果一览表

计算断面深层浅层备注

滑坡区（1区）1.1131.033开挖变形后

SLOPE软件计算取得的稳定系数如表1所示。

模拟计算可知，无论是深层滑体还是浅层滑体，其稳定系数Fs≤1.2，表明开挖变形后的斜坡处于失稳状态，应当采取相应的加固措施。

6. 滑坡治理主要措施

6.1 堆载反压堆载反压可以增大阻滑力，使边坡暂时处于稳定状态，在短期内可以起到一定的加固作用。一般采用沙袋、抛石等重物在坡脚堆载反压，利用堆载物自身重力增加坡体抗滑部分，限制岩土体的滑移，提高稳定性，但是堆载反压是辅助，必须以其他治理措施为主。也可以利用土体在坡面合理堆载，设置堆载反压坡面线，暂时起到阻滑作用，图5显示该滑坡的堆载反压坡面线位置。

6.2 地表、地下排水系统滑坡和地表、地下水有密切的关系，必须重视地表、地下水的危害，因此设置了地表、地下排水系统。根据滑坡坡面位置及渗水位置，在第一级边坡设置一排长度为20m的平孔排水管，在第二级边坡设置一排长度为40m的平孔排水管，在第三级边坡设置一排45m的平孔排水管。第一级设置的排水孔须超过抗滑桩的横向位置，以疏排因抗滑桩设置阻拦坡体地下水而形成的富水区。每级平台设置平台水沟，堑顶布设截水天沟,统一导入附近涵洞中。

6.3 锚索抗滑桩设计根据滑坡推力计算，结合坡面地形设计考虑在第二级边坡平台设置1排锚索抗滑桩，抗滑桩截面尺寸为2m×2.5m，间距6m，桩长埋入深度30m，垂直于线路方向，布设于滑坡体中前部。距桩顶1.5m、3m位置处桩头布设2孔锚索，锚索长50m，是由8束钢绞线（孔径165mm）组成的拉压复合型。预应力锚索锚固地层为散体状强分化凝灰质砂岩，锚固段长度20m，下倾角为25°和29°。

6.4 锚索框架设计对开挖边坡第三、四级布设4节点锚索框架，锚索设计荷载700KN。预应力锚索孔径为150mm，设计预应力锚索锚固段根据地层采用10m及12m。

6.5 半挡墙设计重力挡土墙是抵抗滑坡下滑力的常用的措施之一，其具有抗滑能力强、便于施工、施工效果好、实施过程中经济安全的特点，能够快速、有效地处理较困难的滑坡工程。因此，对该滑坡的第一级边坡布置半挡墙进行固脚。

7.结论

沈海复线高速公路该段滑坡不是古老滑坡，而是在内部原因和外部原因的共同作用下发生的。“陡—缓—陡”的典型地形地貌并且坡面被开垦为梯田；由碎块状全风化凝灰质砂岩、砂土状强风化凝灰质砂岩主要决定的地层岩性，这二者构成了滑坡发生的内部原因。丰富的地下水和地表水的下渗软化了滑动带，降低了滑动带的抗剪强度；人工开挖路堑使坡体应力重新分布，削弱了坡脚的抗滑力，这二者构成了滑坡发生的外部原因。

针对滑坡的特点和稳定性分析，治理措施为堆载反压工程，设置地表、地下排水系统，锚索抗滑桩设计，锚索框架的设计，坡脚半挡墙的设计。治理效果有待后期进一步的监测。

【参考文献】

[1]聂重军,唐连荣,雷鸣. 常张高速公路桃垭滑坡原因分析及治理[J]. 中外公路,2010,30（3）:67-71.

[2]李松营. 河南省铁生沟矿邻区山体滑坡原因与防治对策[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2011,22(1):32-36.

[3]宋响军. 石忠高速公路K7—K45 段滑坡的分布与形成原因分析[J]. 岩土工程学报,2011,33(增刊1):354-357.

[4]蔡渊蛟,俞俊秋,茆丽霞. 填土河堤滑坡的形成原因分析[J]. 水利规划与设计,2013,9:40-43.

[5]王恭先, 徐峻龄, 刘光代, 等. 滑坡学与滑坡防治技术[ M ]. 北京: 中国铁道出版社, 2004:331 -336.

[6]陆兆溱. 工程地质学[M]. 北京:中国水利水电出版社,2010.