浅析重力式抗滑锚杆挡土墙公路边坡塌方防治经济有效性
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【摘要 】 随着我国经济迅猛发展，山区经济迅速掘起。公路建设也同时伴随着突飞猛进。然而山区公路边坡塌方，落石，泥石流，时有发生。对行车安全是一种潜在的威胁。边坡塌方因素较多，其主要有两种；一是自然因素，地形，地质，矿物的种类，组织成分，特性的优劣，胶结的状况等。二是人为因素，人为改变山体结构，爆破开挖机械扰动等。其次是边坡的坡度过大不利于植物生长受侵蚀，雨水的冲刷。坡度对边坡的影响最直接，边坡的坡度也是导致边坡稳定性减低因素，造成边坡失去力学平衡，将直接影响边坡的稳定。
中图分类号：TL372 文献标识码： A
1，预加固理念
为加强上边坡防护，采用经济合理的防护措施，必须高度重视和预加固的理念，进一步加深对边坡滑坡体变形失稳破坏机理的认识，提高边坡防治的有效性。 在边坡未发生坍塌、滑坡等病害前，往往先有局部变形、开裂，尚未引起整体变形，若任其发展将会引起整体失稳，形成大范围的变形破坏而强度逐渐衰减的性质，因此应对局部变形预加固，从而限制其发展，这样整治工程耗资小，可以达到早治小治的目的。不但能争取主动达到事半功倍的效果而且节约资金，保障施工安全。
2， 重视设置截排水系统
33省道浒溪线在对路堑边坡开挖施工后当时未发生滑坡现象，后受暴雨等原因影响，边坡发生土体移动，边坡上方出现大量裂隙，并且大面积的塌方情况。山体是个易汇水区域，地表水的下渗引起土体含水量增大，重度增大，湿润范围加大，粘性土抗剪强度随土的含水量增加而显著减小，滑动面上抗滑力减小而下滑。因此，应重视在滑坡坡面上的排水，根据地形和已有自然冲沟设置截排水系统。
3，钢柔结合多层防护
对上边坡防护目前大多是刷缓+挡墙、挂网、喷浆、抗滑桩、框架方格。也有采用新技术如：预应力锚索、钢花管注浆、压浆锚固、斜向钢锚管框架等。33省道浒溪线采用挡墙加主动防护网较多，从前期防护的效果来看，钢柔结合多层防护实效性好，在浒溪线K96+440-K96+570段左侧边坡岩体上采用重力式抗滑锚杆挡土墙钢性工程防护，上层采用植物生态柔性防护。钢柔结合，结构简单，造价低，技术成熟，易于质量控制；从各自的条件出发为满足工程建设的需要因地制宜顺势而为。工程完工2年多历经2012海葵2013菲特等数次台风暴雨，工程主体结构稳定。
关键词：抗滑；挡土墙；边坡；整治；
交通 治理位置图
一，工程概况
33省道（浒溪线）奉化段改建工程，主线起自小麦地头西侧，经四明桥水库西和姚家西侧，过董村后跨越筠溪，沿鸡东线依亭下水库而行，终于江拔线K19+600处，全长13.997公里。连接线起于徐凫岩景区西侧（原浒溪线K96+185）处，向西沿山势而行，在岭脚村西侧折向东南，在小麦地头西侧与主线相接，全长5.285公里。设计行车道宽度为8.5米，硬路肩两侧宽各0.75米。施工队在2011年6月份下旬对K96+440～K96+570段进行路堑开挖施工，当时边坡未发生滑坡现象，后受暴雨等原因影响，边坡发生土体移动，边坡上方出现大量地裂隙，对工程建设及农田安全构成威胁。
二、工程地质条件
由宁波市金甬岩土工程技术开发有限公司对该地区进行地质勘查。
通过本次勘查，经室内分析、研究，取得的主要成果为：
1）、通过高密度电法勘探基本查明B-B`测线处的构造或滑动带发育情况，根据物探成果推断一条主要滑动带。
2）、通过地震折射法勘探基本查明A-A`、C-C`测线处的覆盖层厚度。
A-A`测线长115m，第四系（覆盖层）厚7.5～11.5m，vp
B-B`测线长308m，第四系（覆盖层）厚0～16.5m。
C-C`测线长115m，第四系（覆盖层）厚5.5～10.5m，vp
该段山坡上覆盖层含砾粉质黏土由全风化和强风化的白垩系紫灰色砂砾岩、砂岩及粉砂岩组成；黄褐色，可塑，含较多碎石及植物根系，属普通土，天然含水量ω=24.4%，可塑性好，空隙比e=0.798，液限指数IL=0.38，饱和度sr=83.1%。本身易产生崩塌滑落，滑体的主滑方向基本是垂直路线，滑体结构软弱面很可能是覆盖层和基岩的结合部位。
离公路比较近的位置，裂缝比较小，宽度在10cm～20cm。
三、滑坡体特征
3.1滑坡的破坏现状
33省道（浒溪线）奉化段改建工程K96+440～K96+570段进行路堑开挖施工，当时边坡未发生滑坡现象，后受暴雨等原因影响，边坡发生土体移动，边坡上方出现大量地裂隙，主要是后缘及两侧多处见拉张裂缝，局部沉降，裂缝最长的60～65米，最宽0.4米，最深1米左右；裂缝范围纵向达到130米，横向100米。
离公路比较远的位置，裂缝比较大，宽度在30-40cm。
根据多月监测，初期裂缝发展较快，后慢慢稳定，目前滑坡尚未发生整体滑动。在不良气候条件或施工干扰时，有可能产生整体下滑，稳定性将被破坏，极可能导致滑坡失稳。
3.2滑坡的破坏模式
由于路基的开挖，加上雨水的作用，由于断面下平上陡，上部土体推动下部土体引起的，造成山体该断面滑坡体失稳。
3.3滑坡边界的圈定
由于滑坡尚处于发展阶段，从滑坡裂缝的形态、性质、分布范围大致圈定其边界，下图红线为后缘及两侧拉张裂缝范围比较清楚。
滑坡范围
四、滑坡形成机理
4.1滑坡形成的地质背景
①根据现场观察和工程物探勘查报告， B-B`，A-A`和C-C`为计算断面，B-B`断面位于K96+505左右，断面有效测线长230m，上覆土厚约0-16.5m，A-A`断面位于K96+555左右，断面有效测线长115m，上覆土厚约7.5-11.5m，C-C`断面位于K96+470左右，断面有效测线长115m，上覆土厚约5.5-10m。
②边坡上部为含碎石粉质粘土，软-可塑状，厚度变化较大，下伏为强-中风化层凝灰岩（K1g），凝灰质砂岩，为相对隔水层。中风化基岩层面倾向南，岩层产状为17O∠8o。
③山体最高点标高279m，滑坡区地形为山凹状，自然坡度上陡下缓，标高220米以上坡度为30-45度，以下坡度平缓，一般为15-20度。
④根据地面调查，地表有许多老裂缝表明以前曾发生过滑坡，为一个古堆积层滑坡。
4.2滑坡形成的条件
4.2.1人为因素
①路基开挖，将原来的盆状山体单侧开挖形成沟槽，使北侧山体上土层失去支撑从而导致滑坡。
②山体上方长期种植花木，经常移植或栽种，土体，大气降水渗入。
4.2.2地表水、地下水作用
①地表水沿裂缝渗入土体，增加山坡土体的含水量，使土体达塑性状态，降低土体稳定性，当水渗入到相对隔水层或中风化层基岩面上时，使接触面湿润一饱和，降低了摩擦力和粘聚力，使山体失去稳定而下滑。
②地下水本不发育，但山体是个易汇水区域，地表水的下渗引起土体含水量增大，重度增大，湿润范围加大，粘性土抗剪强度随土的含水量增加而显著减小，滑动面上抗滑力减小而下滑。
五、滑坡稳定性分析
5.1 滑坡稳定性验算
根据现场观察和工程物探勘查报告，本次就可能的滑体进行滑坡稳定性验算，依据计算结果（滑体剩余下滑力）对滑体的稳定性作定量评价。计算参数根据工程物探勘查报告取值。
①计算断面
选取与主滑方向一致的工程地质剖面B-B`断面位于K96+505左右， A-A`断面位于K96+555左右， C-C`断面位于K96+470左右为计算断面。
②滑面计算参数
天然重度：γ=20KN/m3。
滑块的粘聚力：C=8kPa，
内摩擦角：φ=15.5°。
滑坡推力安全系数：K=1.25。
③附加力
滑床在地下水位以上，滑体内的裂隙不充水，前缘亦无地下水排出，因此不计水压力；工程所在区域为6度烈度地震设防区，故不考虑地震力。
④计算公式的选用
滑坡潜在滑移面纵向上呈折线型，依滑移面形态，选取传递系数法计算滑坡剩余下滑力：
当
式中： ，――第和第滑块剩余下滑力（kN/m）；
――稳定系数，
――第滑块的自重力（kN/m）；
，――第和第滑块对应滑面的倾角（?）；
――第滑块滑面内摩擦角（?）；
――第滑块滑面岩土粘聚力（kN/m）；
――第滑块滑面长度（m）；
当滑坡体最后一个条块的剩余下滑力，小于或等于0时，滑坡稳定；当大于0时，滑坡不稳定。此值可作为设计支挡工程结构所承受的推力。
⑤计算结果
各断面滑坡体的剩余下滑力如下表：
滑坡体下滑力计算结果
5.2 滑坡稳定性评价
据稳定性计算结果：断面A-A` 和C-C`的滑坡体剩余下滑力均小于0，此两处断面处于稳定状态。断面B-B`的滑坡体剩余下滑力大于0，滑坡不稳定；从计算结果可以看出，该断面滑坡体失稳是由上部土体推动下部土体引起的。
六、滑坡防治方案建议
根据稳定性计算表明，目前断面B-B`附近滑坡体随时都有可能滑塌，对滑坡前缘的路基施工及山上农田设施造成直接的威胁，因此应及时采取措施进行治理。根据本次勘查结果建议可能采取的防护措施有挖土卸荷和抗滑桩（或）局部抗滑桩。考虑挖土卸荷法本工程地势平坦，土体联动性大，滑坡治理横向长度在300米以上，整治面积在62亩左右，会严重造成田地损坏后果，这种方案根据地势情况不现实也不合理，取消该方案。结合地质勘查单位建议，根据本滑坡的特点，结合周边施工条件，对本滑坡考虑了以下治理方案：
6.1.1方案一
采用重力式抗滑挡土墙工程支挡措施，并配合坡面排水等措置对边坡进行防护加固处理。抗滑挡土墙应根据滑坡剩余下滑力和库伦土压力两者之中的大值设计，其高度和基础埋深应防止滑体从墙顶滑出或从基底以下土层滑移的可能。本工程采用重力式挡墙，设置于距平台前缘不小于2m的基岩上，基础埋入基岩（中风化层）不应小于0.6m，并设置锚杆进行加固。经设计计算确定了挡土墙断面尺寸设计值（见下图）。经验算，当采用此断面尺寸的挡土墙对B-B`断面的滑坡体进行边坡防护时，挡土墙的各项安全系数均满足要求（加固锚杆不参与计算）。
挡土墙各项安全系数验算结果
6.1.2方案二
采用抗滑桩工程支挡措施，并配合坡面排水等措置对边坡进行防护加固处理。
抗滑桩是一种常用的抗滑支挡结构工程。本工程根据B-B’断面滑坡剩余下滑力以及锚固地层物理力学性质，计算设计得出在路侧边沟外0.8处布置一排桩心距为5m，桩柱截面尺寸为2×2m的抗滑桩（最长桩长33米），即能有效稳固滑坡体。
抗滑桩断面图
6.1.3 K96+470～K96+550段方案比较
根据方案比较，从造价、施工角度出发本工程推荐采用重力式抗滑挡土墙工程支挡措施，并配合坡面排水等措置对边坡进行防护加固处理。
6.2 断面A-A`（K96+440～96+470）和C-C`（K96+550～K96+570）
此两个断面采取预防性防护，防护形式采用重力式挡土墙。
6.3 截排水措施
降雨入渗是加剧该滑坡活动的触发因素。因此，应重视在滑坡坡面上的排水，根据地形和已有自然冲沟设置截排水系统。
6.4 锚杆挡土墙
考虑到路基开挖时以及抗滑重力式挡土墙基础开挖时可能破坏墙底基岩的整体稳定性，为了防止基岩开裂和保证修建于基岩上的抗滑挡土墙的稳定安全，路基开挖后，如岩石边坡岩层发生破坏或者岩体裂隙发育，应在滑坡隐患路段的路侧岩质边坡上修建锚杆挡土墙以保持路侧岩质边坡的稳定。锚杆挡土墙拟采用肋柱式，单级墙不宜大于8m，高度大于8m的岩质边坡，应设置多级墙，上下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台。
锚杆挡土墙断面图
6.5按推荐方案，总造价为300.3万元。
6.6 其他措施
1、施工前应先用粘土回填边坡上已有拉张裂缝并夯实，并对滑体范围内原有边沟进行边沟沟底铺砌，防止降雨时地表水大量渗入滑体内，进一步恶化滑体的稳定性。
2、施工期安排在比较晴朗的季节，待土体干燥时施工（建议雨后3天后）；尽早施工，在梅雨季节来临前完成，按设计基坑开挖坡度进行基坑开挖，施工时应逐步推进，建议按施工缝每10米一段分段施工，施工长度如超过10m，应确保施工期间边坡稳定，尽量避免对坡体的大量扰 动。 3、施工期间对滑坡进行人工监测，监测的主要任务是对地质灾害进行变形检测、施工安全检测和治理效果监测。目前滑坡体处于活动阶段，治理施工之前应进行滑坡变形监测，以便及时做出灾害预报，施工过程中加强施工安全监测，治理施工完成后一定时间内进行治理效果检查监测，治理施工完成后较长时间内的台风，雨季或暴雨季节，还应加强巡视和检查工作。
4、监测要求具体内容：
1）在进行监测项目前，首先要建立监测控制网，以及时准确的反应监测项目、测点的变化情况，监测点要有代表性也便于监测。
2）施工监测应由专业人员实施，实行24小时跟踪监测，掌握支护体系的动态特性，测试次数按监测项目的要求进行，边坡施工完毕后每7-10天观测一次，三个月后如变化趋于稳定，改为每月观测一次，观测时间不少于二年。如遇台风、暴雨等特殊情况，不管在何阶段，要增加观测频率，必要时进行24小时不间断跟踪监测。
现场施工人员每天不定时随时用肉眼观察坡体、支挡结构、坡顶及周边设施的变形等情况，及时做好标记及变形发展速度。详见下表
边坡监测频率表
注：根据边坡的进展，在较危险的断面特别是雨后等要增加观测次数。
3）本项工程施工时应随时观测滑坡体的位移变化；如果出现异常情况，应及时暂停施工，并采取相应措施，以确保安全。
【结束语】
本文以浙江省宁波市33省道（浒溪线）奉化段工程为背景，论术抗滑重力式挡土墙即能有效稳固滑坡体，且节约资金，保障施工安全，经济实效、同时保证工程建设质量及农田安全。在施工过程中，首先对整个工程有个全面深刻的了解，先根据工程全路段仔细分析各种环境，结合实际情况对工程施工过程中可能遇到的各种问题认真分析，对存在的风险应预先做好各项准备，消除或者降低风险值。在施工方案编制过程中充分考虑本工程各施工段的难点及控制重点项目，对有困难的部分重点说明，编制针对性较强的施工方案和措施；
在进行施工前，必须制定切实可行的施工方案及相应的质量保证措施，同时保证按照施工规范进行，及时做好排水工程，对于排水设施的设置引起高度重视，根据挖方边坡地质与设计有出入的地方，根据实际情况进行边坡坡率调整，并对坡口进行圆滑处理等。
1、《33省道（浒溪线）奉化段改建工程K96+440～K96+570边坡工程勘查报告》。
2、国家行业标准《建筑边坡工程技术规范》（GB 50030-2002）。
3、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）。
4、《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2009）。
5、《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）。
6、《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）。
7、《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）