林建业， 李 博， 张志和， 林壮宏
(广东省南粤交通投资建设有限公司， 广东 广州 510100)
[摘 要] 以在建云湛高速公路典型路堑高边坡顺层滑坡病害为背景，通过对工程地质条件、原设计方案和施工现场情况等进行分析，得到了岩性、雨水和施工扰动是导致顺层滑坡病害的关键因素。根据这些影响因素对原设计和施工方案进行了优化，经放缓边坡坡率、快速密封坡面、临时支护边坡等多项措施，顺层滑坡病害得到有效治理并取得较好效果，研究成果可为粤西地区类似工程的设计与施工提供一定的借鉴。
[关键词] 顺层滑坡； 形成机理； 密封坡面； 临时支护
滑坡是斜坡岩土体的滑动行为，可依据滑体特征、变形动力成因和变形活动特征对滑坡进行分类，顺层滑坡是按滑面与岩层层面的关系进行划分的。实际工程中，由于顺层边坡的层状结构及含有软弱夹层面或层间错动面而极易滑动失稳，是山区高速公路中普遍存在的一种边坡病害，同时也是边坡加固工程设计与施工的重难点。学术界和工程界对顺层滑坡的形成机理和处治措施也进行了大量的研究，文献[1-3]通过室内试验、有限元模拟、有限元理论推导等方法分析了顺层岩质边坡变形破坏规律和稳定性，对边坡设计与施工进行优化；文献[4，5]通过大型地质力学模型试验分析了含软弱夹层顺层边坡在开挖、降雨、支挡等工况下病害发展形态，以及关键位置处的物理量发展模式和变化特征；文献[6-11]通过地质调绘、病害调查、理论分析、工程经验类比等方法对工程实践中路堑顺层滑坡进行分析，并提出病害防治对策。以上成果对顺层滑坡病害处治具有重要的理论指导和实践意义。在建汕(头)湛(江)高速公路云浮至湛江段及支线工程(简称“云湛高速公路”)沿线多处发生顺层滑坡病害，开展顺层滑坡病害处治研究可更好地指导工程施工，并对本地区类似工程建设提供一定的借鉴。
云湛高速公路位于云浮、阳江、茂名和湛江四市之间，路线全长315.94 km。其中，云浮新兴至阳江阳春段(简称“本路段”)全长85.777 km，共有76处高边坡。本路段前25 km为低山丘陵及山间洼地，据地质勘探、现场调查和工程施工，该段顺层边坡病害较为集中，且具有区域代表性。本文选取K4+020～K4+199左侧路堑高边坡顺层滑坡为背景，对粤西地区顺层滑坡产生机理及处治措施进行分析。
2.1 工程地质条件
2.1.1 地形地貌
本路段地处低山丘陵区，地形起伏较平缓，坡体地面标高约85.0～95.0 m，自然坡角最大约15°。山体植被发育，生长松树及各种灌木、蕨类植物。
2.1.2 地层岩性
根据野外地质调绘及钻探资料成果，边坡主要由第四系残坡积粉质黏土和泥盆系中统老虎坳组D21全风化、强风化泥质砂岩、粉砂岩等组成，具体如下：
① 粉质黏土： 红黄色，硬塑，稍粘，稍有韧性，干强度较高，表层含大量植物根，包含物主要为岩屑。γ=19.0 kN/m3，c=16.0～23.0 kPa，ψ=15.0°～22.0°。
② 全风化泥质粉砂岩： 棕红色，全风化，原岩结构基本破坏，呈半岩半土状，手掰可碎，岩占30%。γ=19.5 kN/m3，c=18.0～26.0 kPa，ψ=22.0°～24.0°。
③ 强风化泥质粉砂岩：紫红色，强风化，泥质结构，层状构造，矿物成分以石英为主，节理裂隙发育，岩芯大多呈碎块状，局部夹有少量全风化土柱，手掰易散。γ=21.0 kN/m3，c=24.0～30.0 kPa，ψ=25.0°～28.0°。
④ 中风化泥质粉砂岩：紫红色，中风化，细粒结构，层状构造，节理裂隙发育，岩芯较完整，一般以5～10 cm的短柱状为主，锤击可断。
2.1.3 水文地质条件
本场区地势较高且起伏较大，不利于地表水的赋存和集聚，仅在雨季有短暂地表水流。
地下水主要类型为孔隙水及基岩裂隙水，大气降水为其主要补给来源。前者主要赋存于第四系松散层中，孔隙含水量随季节变化；后者赋存于岩石裂隙中，其透水性及富水性不均匀。地下水以侧向渗流的形式向沟谷排泄或蒸发。
2.2 原设计情况
2.2.1 边坡稳定性分析
线位在山体中部通过，左侧边坡切削范围较大，岩层产状318°～320∠18°～36°，坡面为320∠45°，视倾角26°，顺倾。根据边坡地质调绘和勘察结果，拟建边坡上部为粉质黏土和碎石土及强风化泥质粉砂岩，受雨水浸泡后易软化，易产生冲刷变形破坏。岩层层面及裂隙J2走向和边坡走向相近，倾向16°～36°之间，加之裂隙J1切割，其组合最易产生顺层滑坡。
钻孔揭示为岩质边坡未见地下水。边坡按10 m分级，第一、二级1∶1，最上两级1∶1.25；边坡进行稳定性分析，正常工况下安全系数K=1.291，满足规范要求；非正常工况下安全系数K=1.124，满足规范要求。
边坡选取控制性K4+110断面进行验算，力学参数取值参考有关试验值，并结合工程经验确定，设计指标采用值见表1。
表1 岩土层力学参数建议值Table1 Suggestedvalueofmechanicalparametersofrock地层序号容重/(kN·m-3)岩(土)层名称层厚/m黏聚力c/kPa内摩擦角φ/(°)①19粉质粘土 10～15 2019②195全风化泥质粉砂岩 50～1202223③21强风化泥质粉砂岩190～2502727④22中风化泥质粉砂岩>200
2.2.2 边坡加固
根据以上地质条件和稳定性分析评价，采取以下边坡加固防护措施：
① 路堑边坡采用台阶式边坡，上缓下陡，每10 m分一级，第一、二级1∶1，最上两级1∶1.25。第三级平台宽12 m，其余各级平台宽2 m。
② 边坡防护、加固
一级采用锚杆格子梁植草防护，锚杆格子梁未覆盖处采用客土喷播植草防护；二级采用预应力锚索格子梁植草防护，锚索格子梁未覆盖处均采用客土喷播植草防护，单孔锚索采用4束，单孔设计锚固吨位500 kN，设计锁定锚固吨位580 kN；三级、四级采用人字型骨架植草防护。
边坡坡脚设置边沟，路堑顶5 m外设C20混凝土预制块截水沟，边坡平台处设置平台排水沟，平台排水沟采用C20预制块，直角梯形断面，底宽40 cm，深30 cm，平台截水沟通过引流槽或急流槽将坡面水引至截水沟或边沟。
在第一级设置仰斜式排水管，排水斜孔孔口设于锚杆格梁的最下一级横梁下部，水平间距10 m，排水孔径130 mm，孔内填充φ110 mm硬塑透水管，里端采用2层无纺布包封。
2.3 滑坡发展过程
2.3.1 第一次滑塌情况
现场开挖后，2016年3月30日晚K4+050～K4+110段左侧第三级边坡发生滑塌，第三级边坡顶部12 m宽平台靠外侧5.5 m左右塌陷(见图1)。
图1 第三级边坡滑塌现场
Figure 1 Sliding site of the third grade slope
2.3.2 第二次滑塌情况
2016年4月18日对第三级平台消坡减载，平台宽度由原设计的12 m减少至5 m，开挖至坡脚以上3 m处，第三级坡面K4+072～K4+100出现纵向裂纹，深度约0.8～0.9 m。
2.3.3 第三次滑塌情况(见图2)
2016年4月20日将第三级平台宽度减少至4 m并开挖至第三级坡脚后，4月21日第三级边坡K4+085～K4+120段坡面出现纵向裂纹，深度0.6～0.8 m。
当第三级边坡平台宽度减至4 m并刷坡至距坡脚4 m位置时，K4+062～K4+098出现浅层滑塌，且最深处达2 m，为防止雨水沿裂缝灌入坡体，用彩条布对裂缝进行覆盖。
2.4 滑坡形成机理
① 岩性： 边坡岩性是直接影响边坡整体稳定的根本因素。该段边坡地层岩性从上至下依次为粉质黏土、强-中风化泥质粉砂岩，受雨水浸泡后易软化，易产生冲刷变形破坏。岩层产状318°～320°∠18°～36°，与坡向320°呈小角度斜交顺倾，节理裂隙发育，易产生岩层顺层滑动、剥落破坏。
图2 第三级边坡坡面裂缝
Figure 2 Slope cracks of the third grade slope
② 施工扰动： 施工过程中，防护施工往往滞后时间较长，初期处于应力调整且发生松弛的岩体没有得到及时加固，变形没有得到有效限制。
③ 雨水： 雨水是影响边坡稳定的主要因素之一。沿节理裂隙下渗的雨水不仅软化岩体，降低了岩体的抗拉、抗剪强度，而且使得岩层及节理面得到润滑，岩体易沿着软弱结构面滑动而产生边坡塌方。本项目所在地区雨量充沛，边坡防水尤为重要。
现场开挖后揭示边坡自上而下依次为坡积碎石土、全-强风化泥质粉砂岩、强-中风化泥岩。雨水容易通过表层碎石土并沿着风化裂隙下渗，下层的强-中风化泥岩层透水性差，易形成隔水层，水不能下渗而导致泥岩层上部土层积水。坡顶截水沟开挖后没有及时铺设预制块或覆盖防水彩条布，形成天然水沟。暴雨天气，大量雨水通过坡顶土沟渗入坡体，软化岩土体后抗剪强度降低，岩土体发生滑塌，导致边坡出现多道贯通裂缝。
3.1 处治方案
① 利用第三级宽平台进行削坡减载，通过现场清理并测量坍塌范围及深度，确定第三级平台宽度由12 m减至4 m，第三级边坡坡率调整为1∶1.5；第二级平台宽度由2 m增至5 m，第二级边坡坡率调整为1∶1.25；第一级边坡平台宽度及坡率维持原设计不变。边坡防护按原设计执行，第二、三级边坡采用锚索框格梁防护，第一级边坡采用锚杆框格梁防护。
② 第二级、第三级边坡增加临时防护： 一边刷坡，一边喷射5 cm厚C20混凝土快速封闭边坡表面，以防止雨水下渗，第三级平台裂缝用C20混凝土充填封闭。
③ 第二级、第三级边坡施做临时支护，打入Φ32 mm锚杆同时预留锚索施工位置(见图3)。锚杆长度6 m，锚孔下倾35°。
图3 边坡临时锚杆分布
Figure 3 Distribution of temporary anchor rod in slope
④ 坡面框格梁以外部分采用浆砌片石封闭，片石护坡需设泄水孔，泄水孔采用直径10 cm的PVC排水管，其后用碎石作反滤层，体积为20×20×15 cm3 ,最下一排反滤层的防渗土工布连续铺设。泄水孔按间距2～3 m梅花形布置，最下一排泄水孔距下方水沟底50 cm。
⑤ 原预制平台截水沟改为现浇钢筋混凝土，平台截水沟外侧采用5 cm厚C20混凝土封闭硬化，每10 m长度设2 cm伸缩缝，并采用沥青麻筋填塞。
3.2 治理效果
施工过程中，刷坡减载按自上而下、开挖一级防护一级，从边坡两侧往中间顺序跳槽施工。刷坡、喷混、临时锚固、锚杆、锚索框格梁等施工衔接紧凑；平台排水沟、截水沟等施工应避免雨水进入开挖沟体，浇筑后应保证平台及坡顶汇水能顺利流入水沟。
由图4可知: 此滑坡病害已得到有效治理并取得较好效果，同时验证了本文理论分析的正确性和治理方案的有效性。
图4 边坡经治理后的效果
Figure 4 The effect of slope treatment
本文以在建云湛高速公路中具有代表性的K4+020～K4+199左侧路堑高边坡顺层滑坡病害为工程背景，通过对工程地质条件、原设计方案和施工现场情况进行分析，揭示了岩性、雨水和施工扰动是导致滑坡病害的关键因素。结合工程现场情况，对原设计和施工方案进行优化，取得了较好的效果，并得到如下结论：
① 岩性是影响边坡整体稳定的根本因素，岩层与边坡呈小角度斜交顺倾且节理裂隙发育，易产生岩层顺层滑动，可通过放缓边坡、削坡减载等减小坡体滑移量。
② 雨水是影响边坡稳定的关键因素，雨水沿节理裂隙下渗软化岩体，降低了岩体抗拉、抗剪强度，致使坡体顺软弱结构面滑移破坏，可通过铺设彩条布、设置现浇钢筋混凝土截水沟、喷射混凝土快速封闭平台、浆砌片石封闭坡面、设置泄水孔等措施有效地控制雨水的影响。
③ 实际施工中，防护施工滞后导致岩体后期变形未得到有效控制，可通过坡面喷射混凝土、设置临时锚杆加固松弛的岩体，为边坡防护施工争取时间。
[参考文献]
[1] 冯君,周德培,李安洪.顺层岩质边坡开挖稳定性研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(9): 1474-1478.
[2] 高荣雄,龚文惠,王元汉,等.顺层边坡稳定性及可靠度的随机有限元分析法[J].岩土力学,2009,30(4):1165-1169.
[3] 夏开宗,陈从新,鲁祖德,等.考虑水力作用的顺层岩质边坡稳定性图解分析[J].岩土力学,2014,35(10): 2985-3040.
[4] 孙书伟,朱本珍,马惠民.典型顺层高边坡工程病害的地质力学模型试验研究[J].岩土工程学报,2008,30(9): 1349-1355.
[5] 李龙起,罗书学,魏文凯,等.降雨入渗对含软弱夹层顺层岩质边坡性状影响的模型试验研究[J].岩石力学与工程学报,2013,32(9): 1772-1778.
[6] 李舟,孙书伟.典型顺层岩石滑坡发生机理与防治对策[J].铁道建筑,2013(2): 78-80.
[7] 黄水泉,丘旭富.广东高速公路典型顺层边坡破坏机理分析及防治对策研究[J].公路与汽运,2014(6): 112-115.
[8] 温树林.广东云浮至罗定高速公路顺层滑坡形成机理分析及治理措施[J].铁道建筑,2014(4): 86-89.
[9] 杨明亮,袁从华,骆行文,等.高速公路路堑边坡顺层滑坡分析与治理[J].岩石力学与工程学报,2005,24(23): 4383-4389.
[10] 李安洪,周德培,冯君.顺层岩质路堑边坡破坏模式及设计对策[J].岩石力学与工程学报,2009,28(增1): 2915-2921.
[11] 郑鹏,陈斌,李世慧.高速公路红砂岩高路堑边坡加固处治技术研究[J].公路工程,2011,36(3): 42-50.
[12] 黄国林，韦秉旭.基于范例推理的边坡失稳风险评估[J].湖南交通科技，2016，42(1)：50-53.
[13] 唐鹏程，刘涛影.永吉高速路堑滑坡体定位探测及稳定性分析[J].湖南交通科技，2016,42(2):14-17.
[14] 胡定，樊忠武，胡毅夫.常吉高速公路红砂岩边坡加固支护方法研究[J].湖南交通科技，2016,42(3):10-14.
[15] 蒲德红，杨伟，翟文光.山区公路深路堑边坡稳定性分析[J].湖南交通科技，2016，42(3)：15-17.
LIN Jianye, LI Bo, ZHANG Zhihe, LIN Zhuanghong
(Gangdong Nanyue Transportation Investment & Construction Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 510100, China)
[Abstract] The engineering geological conditions, the original design scheme and construction site condition is analyzed based on the typical bedding landslide of high cutting slope in YunZhan highway under construction. We get the lithology, rain and the construction disturbance is the key factor of landslide disease.The original design and construction scheme is optimized according to the influencing factors of bedding landslide disease. The bedding landslide disease has been effectively managed and achieved good results by reducing the slope rate, rapid sealing slope, temporary support measures, etc. The research results can provide certain reference for design and construction of similar projects in Western Guangdong.
[Key words] bedding landslide; the formation mechanism; seal the slope; temporary support measures
[收稿日期] 2016 — 10 — 10
[作者简介] 林建业(1975- )，男，广东揭阳人，高级工程师，主要从事高速公路工程管理工作。
[中图分类号] U 418.5+5
[文献标识码]A
[文章编号]1674 — 0610(2016)06 — 0141 — 04
联系客服
