某高速公路挖方高边坡坍滑机理分析及处治对策
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摘要：本文以某高速公路K14+370～K14+600处路堑边坡坍滑为例，结合现场调查以及地勘资料，分析边坡坍滑原因，对边坡稳定进行计算分析，提出整治方案，整治后边坡达到预期效果，满足行车安全要求。
Abstract: in this paper, taking the K14+370 ~ K14+600 slope collapse as an example, based on field investigation and geological exploration data, analysis of slope failure reason, for the analysis of slope stability, puts forward the control scheme, the side slope treatment to achieve the desired effect, meet the traffic safety requirements.
Keywords: excavation of high slope; failure mechanism; anti-slide pile
中图分类号： TU751+.3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1引言
山区高速公路建设中，不可避免的出现挖方高边坡路基。由于特殊的地质条件及环境因素，路堑高边坡开挖过程中常会诱发山体坍滑。边坡失稳破坏将危及施工人员的生命财产安全，影响工程进度、质量，对建成后高速公路的正常运行存在安全隐患。本文所述坍滑边坡位于某高速公路K14+370～K14+600段，现已施工完毕，并投入正常使用，运营良好。
2工程概况
本段边坡周围公路交通发达，区内属剥蚀丘陵地貌，自然坡度15～45°，地表植被发育。
原设计边坡有三级，边坡最大高度约35m。自K14+520向小里程方向第一、二级边坡采用锚杆框架梁加固，坡率均1∶1，锚杆长均为6m；自K14+520向大里程方向采用实体护面墙防护，坡率为1∶1。当施工开挖接近路基标高时，边坡出现坍滑。
3地质概况
3.1地质构造
坍滑边坡所在区域构造属粤中地块，燕山期属加里东地槽褶皱带，中、新生代属陆缘活化造山带的一部分，出现了大面积的岩浆侵入。受多期构造运动的影响，断裂构造较发育，褶皱构造欠发育，仅上古生界～中生界出现开阔型及部分闭合型褶皱，构造线多为北东～南西向，部分为北西～南东和近东西方向。挖方段内未发现新断裂构造和活动断裂。近代无中强震记录，属相对稳定地块。
3.2地层岩性
勘查区出露地层为第四系坡残积层(Qel)和寒武系八角村群(∈bc)浅变质粉砂岩、混合花岗岩。
粉质粘土：红褐色，褐黄色，稍湿，可塑～硬塑，粘性一般，含少量砂粒及碎石，稳定性差，厚度0.50～3.50m。
寒武系八角村群浅变质粉砂岩、混合花岗岩。
强风化浅变质粉砂岩：红褐色，风化强烈，岩芯呈碎块状、半岩半土状，遇水易软化、崩解，厚度3.70～45.80m。
强风化混合花岗岩：黄褐色、灰白色、灰黄色、灰褐色、灰色，岩芯呈半岩半土状，遇水易软化、崩解，局部夹中风化石英脉碎块，厚度1.70～38.80m。
中风化混合花岗岩：灰色、灰白色、灰黄色、红褐色，主要矿物为长石、石英及少量云母，裂隙发育，岩芯呈碎块状，局部夹强风化薄层，厚度2.50～15.76m。
3.3水文地质条件
区内地下水类型主要为孔隙水及基岩裂隙水。勘探期间于勘探深度范围内未发现地下水。由于各岩土层分布不均，厚度变化大，造成孔隙含水量微弱，富水性较差。裂隙水主要分布于中～微风化岩层，局部裂隙发育，裂隙连通性较好，渗透性较强，致使地下水的渗透性在空间分布上的差异较大。钻孔中显示水位深度为1.90～36.95m。
4边坡坍滑概况
K14+370～K14+600段挖方边坡最大高度35m，边坡坍滑范围长约60.0m，宽约175.0m，滑体厚度约4.3～8.9m，面积约8657 m2，主滑方向161°，大致呈簸箕状，属中层土质滑坡。该滑坡体周界清晰，分带明显：滑坡壁高约0.4～0.7m，产状为160°∠72°，壁面擦痕产状为165°∠65°，壁前形成8～20cm的拉张裂缝，滑坡两侧周界为剪切裂缝，宽约3～15cm，高约0.2～0.5m，东侧产状为190～225°∠69～75°，壁面擦痕产状为165°∠65°，西侧产状为10～35°∠75～82°，壁面擦痕产状为160°∠62°。（滑坡现场见下图）
通过物探勘查和地面观测显示，坍滑体形成后仍保持缓慢变形，其滑坡壁高度增大0.1～0.3m，后缘拉张裂缝增大1～5cm。该边坡除目前已滑动的范围外，边坡区仍有相当规模的不稳定岩土体分布，其在边坡施工、雨水的影响下，有可能引发新的大规模滑坡。
5边坡坍滑原因分析
由于边坡开挖产生卸荷效应，坡体应力状态发生改变，坡面附近由原来的三向受压状态变为单向受压状态，且坡脚产生应力集中。由于坡面出露的岩层为全、强风化灰白变粒岩、灰黑页岩、炭质页岩、红褐色变质粉砂岩等，岩性复杂，均为软质岩，软质岩的一大特点是单向受压状态下的承载力比三向受压状态下的要小得多；软质岩强风化层岩芯呈碎块状、半岩半土状，遇水易软化、崩解，在日照和雨水作用下，强度衰减得更低；表层的粉质粘土中裂隙较发育，大气降水沿裂隙下渗，增加土体及风化岩的自重。以上因素造成边坡开挖到一定深度后坡脚岩体承载力不足，产生很大的塑性变形，坡体内形成很高的剪应力，岩层顺软弱面产生很大的错动位移，甚至将反倾软岩折断，出现倾倒式破坏。该工点岩层反倾（实测岩层产状348°∠73°，倾向山内），出现软质岩倾倒式破坏模式，由下向上不断牵引，在地表引起覆盖层的滑动，形成牵引式工程滑坡。
6 坍滑边坡稳定性计算与分析
（1）滑面采用反算强度指标，利用滑体在极限平衡状态下的断面，令其剩余下滑力为零，抗滑安全系数为1，反算出C、Φ值。
（2）根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2004），滑坡设计时作用在结构物上的力应取滑坡剩余下滑力和库伦土压力两者中的大值。
a、以主裂缝为滑坡后缘，采用传递系数法计算滑坡推力。计算的剩余下滑力为540KN／m。
b、按结构物背后土体强度参数φ=30°计算，水平土压力为550KN／m。
综上所述，设计采用550KN／m作为结构物上作用力。
（3）坍滑边坡整治后安全稳定系数采用1.2，采用“M”法设计抗滑桩，桩的锚固段三分之一处及桩底处桩对土体的横向压应力不得大于地基的横向容许承载力。
（4）抗滑桩配筋计算时，永久荷载--滑坡推力、库伦土压力的分项系数按《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）取用，采用1.35，抗滑桩结构重要性系数采用1.0。
（5）经计算，桩长26m，嵌入深度14.0m，方桩，桩截面尺寸1.6×2.4m，桩间距5.0m。
7治理工程措施
根据地表调查，K14+370～K14+600滑坡目前正在变形滑动，浅层岩土体处于失稳状态，在遭遇暴雨时，滑坡稳定性降低，有可能引发深层不稳定土体滑坡。综合分析，确定对K14+370～K14+600坍滑边坡采用抗滑桩为主的加固措施。整治方案对坡面防护做相应调整，具体如下：
（1）设置桩板墙
在K14+370～K14+600坍滑边坡二级平台处设置桩板墙，桩径为截面尺寸2.4m×1.6m的方形抗滑桩，桩间距为5m，桩身采用C30砼浇注，桩间设置挡土板。根据开挖和钻探的实际情况，下部岩土体为强、中风化花岗岩及碎块石土层，工程地质条件较差，加上桩前的土体压力较小，因此抗滑桩伸入滑面以下长度超过整个桩长的1/2，嵌入深度采用14.0m。
（2）采用台阶式边坡，进行坡面防护
边坡分级开挖，坡率1：1，分级高度10米，采用锚杆框架植草防护，锚杆长均为6m。
（3）地表、地下排水措施
在滑坡边界外设置截水沟，并在一、二级坡体均设置3排12米长的PVC排水管，以排水坡体内部积水。
（4）封闭裂隙
为防止地表水下渗，对山坡上已开裂隙及时用混凝土灌浆封闭。
8结语
（1）结合地质及勘查资料分析，本段坍滑边坡产生原因为边坡受力性质的改变，自身土体的岩性特征及外部降水的共同作用。
（2）挖方高边坡设计中应充分考虑各不利影响因素，综合治理，提出有效处理方案，使得边坡稳定达到规范要求的安全储备。
（3）目前本段挖方边坡已投入正常运营，监测结果显示稳定达到技术要求。经验证，采用抗滑桩的处置方案是合理的。
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