鄂西高速公路王家灣滑坡形成機(jī)制及治理措施動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)研究

　　摘要:通過分析鄂西山區(qū)高速公路王家灣滑坡的工程地質(zhì)條件及其形成機(jī)理，依據(jù)地勘成果資料，采用剩余推力法和Sarma法對(duì)三種工況下的滑坡體進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，結(jié)果表明坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在分析滑坡體綜合特征條件下，及時(shí)制定了抗滑樁結(jié)合排水設(shè)計(jì)治理方案。而滑坡深部變形監(jiān)測(cè)成果表明，大樁號(hào)段滑坡的滑帶深度比預(yù)判的要深，且在工程施工的影響下，局部位置的滑帶深度有向深部發(fā)展的趨勢(shì)，會(huì)嚴(yán)重影響了王家灣大橋安全，為此，及時(shí)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案(修改樁長(zhǎng)或樁徑)和局部增加抗滑樁、鋼軌樁等措施，避免了設(shè)計(jì)富裕度不足埋下的隱患。施工后期監(jiān)測(cè)成果表明，坡體深部變形收斂趨勢(shì)明顯，治理效果顯著，運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)成果顯示橋梁運(yùn)行穩(wěn)定。

　　關(guān)鍵詞:高速公路,王家灣滑坡,形成機(jī)制,穩(wěn)定性分析

　　近年來，隨著我國(guó)中西部高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，在山區(qū)公路建設(shè)中由于施工影響而引發(fā)古滑坡“復(fù)活”的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，不但造成投資成本的增加和工期的延誤，甚至給高速公路安全運(yùn)營(yíng)帶來嚴(yán)重的威脅。針對(duì)滑坡的地質(zhì)條件、變形特征、形成機(jī)制等綜合因素進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)滑坡的穩(wěn)定性狀態(tài)和工程活動(dòng)影響下的發(fā)展趨勢(shì)，在安全適用、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，對(duì)滑坡進(jìn)行根治是高速公路建設(shè)中防災(zāi)減災(zāi)的核心問題[1～2]。本文以宜巴高速公路王家灣滑坡作為研究對(duì)象，開展公路建設(shè)擾動(dòng)條件下的滑坡復(fù)活機(jī)制，及治理措施動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)研究。

　　1工程概況

　　宜巴高速公路位于湖北省西部，項(xiàng)目區(qū)山高坡陡，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，巖體破碎，氣候濕潤(rùn)多雨，滑坡、崩塌較發(fā)育，特別是巴東縣轄區(qū)內(nèi)廣泛分布著巴東組紫紅色泥巖易滑地層，在工程施工過程中經(jīng)常引發(fā)人工滑坡或古滑坡復(fù)活。

　　宜巴高速公路王家灣滑坡體位于巴東縣溪丘灣鄉(xiāng)白灣村，高速公路設(shè)計(jì)以分離式橋梁從滑坡前緣通過;本路段屬構(gòu)造剝蝕、侵蝕中低山河谷斜坡地貌區(qū)，區(qū)內(nèi)峰頂標(biāo)高650～900m，坡面寬緩，自然坡度在20°～35°之間，兩側(cè)發(fā)育凹溝，滑坡影響路線長(zhǎng)275m，平面寬度390m，面積約10萬m2，滑坡體約60萬m3，坡體平面形態(tài)呈“簸箕”狀;地層總體呈單斜構(gòu)造，順向坡結(jié)構(gòu)。地層巖性上覆蓋層為第四系崩坡積(Qcol+dl)粉質(zhì)粘土及含碎石粉質(zhì)粘土，深度9.9～19.8m，厚度分布規(guī)律為沿路線方向逐漸變厚，從后緣到前緣逐漸變厚;下覆基巖為三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)紫紅色粘土質(zhì)粉砂巖和含灰質(zhì)粉砂質(zhì)粘土巖，夾泥灰?guī)r、細(xì)砂巖和灰綠色泥巖條帶�；�坡體上多為農(nóng)耕地，大樁號(hào)段為古滑坡體，此段為梯級(jí)狀水田，具備匯水條件，地表水、地下水較發(fā)育，主要接受大氣降水補(bǔ)給。

　　1.1地形地貌

　　滑坡區(qū)屬構(gòu)造剝蝕中低山斜坡地貌區(qū)，區(qū)域內(nèi)峰頂標(biāo)高1200～1300m，溝底標(biāo)高600～610m。滑坡后緣高程約880m。溝谷狹長(zhǎng)，溝底平緩，近東西向展布。在建公路沿該狹長(zhǎng)沖溝南岸坡中部展線，展線坡面沖溝發(fā)育，凹溝、凸坡相間展布，橋位跨越地形以凹坡地形為主，地面標(biāo)高670～710m，該凹坡朝北，自然坡角15～35°，坡面多分布旱地、水田，鄰近有居民點(diǎn)集居。YK144+315附近發(fā)育一近南北向沖溝，溝底寬3～5m，切割深約10～20m，沖溝兩岸地形較陡，坡角40～75°。橋位跨越段坡面為農(nóng)耕區(qū)，植被不發(fā)育。

　　1.2地質(zhì)構(gòu)造

　　滑坡區(qū)位于秭歸盆地西翼，上覆第四系崩坡積(Q4c+dl)碎塊石、含礫粘土，厚度較大。下伏巴東組第三段(T2b3)灰綠色泥灰?guī)r、紅色粉砂質(zhì)泥巖。地層傾向北西340°，傾角44°，與坡面構(gòu)成斜交～順向結(jié)構(gòu)滑坡。

　　1.3地層巖性

　　根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探揭露及室內(nèi)巖土試驗(yàn)結(jié)果并參考詳勘階段資料，本次勘探深度范圍內(nèi)地層主要由第四系地層和三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)粉砂質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r構(gòu)成，依據(jù)各巖土層的成因類型、地質(zhì)時(shí)代、風(fēng)化程度及強(qiáng)度差異可分為二層共四亞層。各層工程地質(zhì)特征分述如下:碎塊石(Qc+dl):層厚0.0～16.0m，灰綠、紫紅、灰黑等雜色，稍濕，中密狀，主要由塊石、滾石等構(gòu)成，巖性以砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、含炭粘土巖等構(gòu)成，巖心以柱狀、碎塊狀為主，局部夾粘土，承載力基本容許值[fao]=450kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=150kPa。強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r(T2b):層厚2.0～13.1m，紫紅色，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖心多呈碎塊夾泥狀，巖質(zhì)較軟。

　　承載力基本容許值[fao]=450kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=150kPa。中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖、泥灰?guī)r(T2b)，揭露厚度16.1～28.0m，其中:中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，紫紅色，主要礦物成分為粘土礦物，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙不均勻發(fā)育，巖心多呈中長(zhǎng)柱狀，巖石新鮮，巖質(zhì)較軟，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，巖石飽和抗壓強(qiáng)度為Raj=8.5～33.5MPa，標(biāo)準(zhǔn)值17.6MPa，軟化系數(shù)平均值0.52。承載力基本容許值[fao]=1000kPa。

　　中風(fēng)化泥灰?guī)r，呈灰綠色，揭露厚度一般2.0～6.1m，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，巖心以柱狀為主。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，巖石飽和抗壓強(qiáng)度為Raj=31.0～70.3MPa，平均值48.7MPa，軟化系數(shù)平均值0.68。承載力基本容許值[fao]=1200kPa。

　　1.4氣象水文條件

　　滑坡區(qū)地表水主要為大氣降水、山間溪溝流水及坡表農(nóng)田蓄水。在建大橋跨越的山間沖溝，為坡面流水匯集、排泄通道，其匯水面積有限，沖溝中季節(jié)性有水，旱季多呈干涸狀。地表水對(duì)本段滑坡的影響主要為大氣降水沖刷滑坡坡表，浸潤(rùn)滑體，增大容重。

　　農(nóng)田蓄水對(duì)邊坡的影響主要為長(zhǎng)時(shí)間浸潤(rùn)滑體。根據(jù)地下水含水層性質(zhì)，賦存狀態(tài)、運(yùn)移特點(diǎn)，區(qū)內(nèi)地下水可分為松散巖類孔隙滯水及基巖裂隙水兩類:①孔隙水:主要分布于斜坡表層松散崩坡積層孔隙中，呈不連續(xù)狀分布，主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給，順坡向溝谷地帶側(cè)向滲流及蒸發(fā)排泄，小部分下滲補(bǔ)給基巖裂隙水。該層滲透性較好，由于斜坡匯水面積較大，補(bǔ)給來源較多，貯水空間大，含水量亦大。雨季橋位施工，有明顯的滲水現(xiàn)象，地下水較豐富，水位11.1～15.4m(相對(duì)地面)。

　　②基巖裂隙水:巴東組(T2b)泥巖夾砂巖、泥灰?guī)r地層淺部風(fēng)化裂隙較發(fā)育，為地下水提供了存貯空間，大氣降水垂直入滲、上覆土層中的上層滯水下滲補(bǔ)給為該類型地下水主要的補(bǔ)給來源方式，通過側(cè)向逕流向溝谷地帶排泄，受裂隙發(fā)育程度，充填物等因素制約，貯水空間有限，水量小，久旱即出現(xiàn)干涸現(xiàn)象。但在長(zhǎng)時(shí)間降雨條件下施工，開挖有少量滲水現(xiàn)象。下部基巖節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，巖石含、導(dǎo)水性均較差，為區(qū)內(nèi)相對(duì)隔水層(段)。

　　1.5地震

　　根據(jù)國(guó)家《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)附錄A公布的資料，滑坡所在的巴東地區(qū)抗震設(shè)防烈度(基本烈度)為Ⅵ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。按《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的劃分，滑坡山坡覆蓋層可列為Ⅲ類場(chǎng)地土，Ⅲ類場(chǎng)地土特征周期T=0.45s，強(qiáng)風(fēng)化層可列為Ⅱ類場(chǎng)地土，特征周期T=0.35s，中風(fēng)化巖列為Ⅰ類場(chǎng)地土，特征周期T=0.25s。

　　2滑坡變形特征及形成機(jī)制

　　王家灣滑坡體為一老滑坡體，常年存在蠕滑變形，尤其是大樁號(hào)段形成了明顯的錯(cuò)臺(tái)階梯狀水稻田和耕地。2009年11月開始，王家灣大橋施工初期滑坡就開始出現(xiàn)變形;2010年5月份開始，王家灣坡體后緣出現(xiàn)多級(jí)環(huán)向拉裂縫并下錯(cuò)，設(shè)計(jì)部門前期制定了兩排共98根抗滑樁的治理措施，同時(shí)開展了深部變形監(jiān)測(cè)。

　　2.1滑坡變形特征

　　王家灣大橋施工期間，滑坡開始出現(xiàn)變形，主要表現(xiàn)為坡體內(nèi)民房出現(xiàn)開裂、房屋基礎(chǔ)下沉、地表產(chǎn)生裂縫、施工便道擋墻傾覆、橋樁樁基護(hù)壁變形以及部分橋樁被剪斷等。坡體內(nèi)裂縫展布方向與路線方向一致，延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且有進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)。施工便道擋墻出現(xiàn)剪出現(xiàn)象，橋墩擋墻變形明顯，樁孔開挖過程中深部護(hù)壁出現(xiàn)開裂，部分已澆灌的橋樁被剪斷，未澆灌的橋樁孔內(nèi)部滲水、透水現(xiàn)象明顯，且水量較大，未抽水狀態(tài)下水位較穩(wěn)定，說明水體滲流暢通。

　　2.2滑坡形成機(jī)制分析

　　滑坡體覆蓋層松散的土體結(jié)構(gòu)，在雨水、便道開挖和樁基爆破開挖等綜合因素作用下發(fā)生變形破壞。坡體巖土結(jié)構(gòu)是形成其變形的物質(zhì)基礎(chǔ)，上覆含碎石粉質(zhì)粘土夾塊石、碎石土是易變形地層，坡體碎石土易滲水，使其具備變形的物質(zhì)條件。在雨水作用下，地下水在基巖與覆蓋層界面匯集、集中，弱化潛在破壞面，降低潛在破壞面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。在自重和雨水的作用下，滑坡下滑力相對(duì)增大，抗滑力相對(duì)減少，穩(wěn)定性系數(shù)降低，最終導(dǎo)致坡體變形。坡體前緣的開挖和便道拓寬改變了滑坡前緣的空間條件，為滑坡變形增加了空間條件。滑坡前緣橋樁基礎(chǔ)的開挖爆破，產(chǎn)生的地震波使得坡體的密實(shí)狀態(tài)和土體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生改變，尤其是深部爆破，使得坡體上部土體產(chǎn)生一定的下滑力，導(dǎo)致滑坡變形。

　　3滑坡穩(wěn)定性分析

　　3.1巖土體參數(shù)

　　計(jì)算參數(shù)選取參照依據(jù):①室內(nèi)試驗(yàn)值;②極限平衡反算確定滑帶土體抗剪指標(biāo);③參考臨近坡體，采用工程地質(zhì)類比法取值。

　　4滑坡治理方案及監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

　　4.1滑坡治理方案

　　滑坡治理工程設(shè)計(jì)中，常采用預(yù)應(yīng)力錨桿錨索、邊坡整形、抗滑樁支擋等工程措施結(jié)合排水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行治理。根據(jù)王家灣滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，暴雨工況處于極限平衡狀態(tài)，地震工況存在失穩(wěn)可能，因此，需要采用結(jié)構(gòu)性工程以提高滑坡穩(wěn)定性。通過對(duì)王家灣滑坡體情況的綜合分析，認(rèn)為坡體松散覆蓋層厚度較大，預(yù)應(yīng)力錨桿錨索加固效果不理想，坡體前緣也無壓腳空間，考慮到治理工程的緊迫性以及公路的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全，需對(duì)滑坡進(jìn)行徹底根治。

　　根據(jù)勘探資料以及穩(wěn)定性計(jì)算分析結(jié)果，采用抗滑樁結(jié)合排水為主的加固措施。根據(jù)勘探資料以及穩(wěn)定性計(jì)算分析結(jié)果，采用抗滑樁結(jié)合排水為主的加固措施。(1)抗滑樁:在坡體內(nèi)設(shè)計(jì)兩排埋入式抗滑樁以抵擋滑坡剩余下滑力。坡體中后部布置41根，坡體中前布置57根，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)在18～30m之間，錨固段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為樁長(zhǎng)1/3～1/2，樁徑設(shè)計(jì)有2.0m×3.0m和2.5m×3.5m兩種;依據(jù)深部變形監(jiān)測(cè)資料和挖樁實(shí)際揭露情況，大樁號(hào)古滑坡體段的滑帶深度比地勘預(yù)測(cè)的深度要深2.0～3.0m。為此，對(duì)此段抗滑樁樁長(zhǎng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并增加了6根小型抗滑樁，確�？够瑯兜腻^固段深度達(dá)到和滿足規(guī)范要求。

　　(2)排水設(shè)計(jì):在坡體后緣設(shè)置截水溝，坡體內(nèi)部設(shè)置排水溝，將水導(dǎo)向坡體兩側(cè)沖溝;同時(shí)在大樁號(hào)段平坦的水田等耕地中設(shè)置支撐滲溝疏排地下水。

　　5結(jié)論

　　(1)受工程施工開挖(爆破)和強(qiáng)降雨影響，王家灣古滑坡體初始應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，坡體沿著內(nèi)部軟弱面和古滑面發(fā)生滑動(dòng)變形，對(duì)工程施工及運(yùn)營(yíng)安全構(gòu)成極大了威脅。

　　(2)依據(jù)王家灣滑坡的勘探資料，采用剩余推力法和Sarma法對(duì)滑坡體進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，制定了抗滑樁結(jié)合排水設(shè)計(jì)治理方案;并結(jié)合坡體深部變形監(jiān)測(cè)成果，及時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，避免了由于設(shè)計(jì)富裕度不足埋下的隱患。

　　(3)后期監(jiān)測(cè)成果表明，坡體深部變形收斂明顯，坡體基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，僅淺層存在蠕滑變形，坡體深部穩(wěn)定。

　　(4)滑坡深部變形監(jiān)測(cè)不僅能發(fā)現(xiàn)滑面的準(zhǔn)確位置深度以及掌握滑坡的變形規(guī)律，還能為滑坡的治理設(shè)計(jì)和方案動(dòng)態(tài)優(yōu)化提供可靠的分析依據(jù)，它是研究滑坡變形特征規(guī)律的有效手段。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]鄭穎人，陳祖煜，王恭先，等.邊坡與滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社，2007.

　　[2]徐邦棟.滑坡分析與防治[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2001.

　　[5]JTGD30-2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2004.

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