高速公路路堤滑坡成因和稳定性研究探究

高速公路路堤滑坡成因和稳定性研究探究　　摘要：本文就镇胜高速K102+150~+400路堤滑坡，通过工程地质、动态监测等手段进行滑坡成因及稳定性分析，并提出合理的处理方案，供同行借鉴。关键词：高速公路；路堤滑坡；成因；稳定性；分析中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号：一、前言K102+150~+400段高路堤位于低中山剥蚀残丘区，地势左高右低，地面横坡在1：5左右，局部陡于1：3，设计标高1214~1221m，纵坡3.4%，路堤右侧坡高20~35m，含反压护道最大高度为39.5m，为典型的斜坡高路堤。地层岩性：覆盖层厚2.5~5m，主要为软~硬塑状粘土，地基容许承载力在157~180KPa施工中发现在反压护道上软~流塑状粘土厚度较大，在4~6.4m之间。随即对主线路堤范围软基采用碎石桩进行了处理，但未对反压护道软土进行处理。在路堤填筑到标高1205m附近时，经观测侧向位移桩，出现超标，以至K102+241~K102+390反压护道位置突然出现较大范围沉陷及侧向滑动，在主裂缝以外也同时出现多道裂缝，明显特征是填筑土体出现向下沉陷及侧向滑动。沉陷错落深度最大达2~3m。6 经现场测量，第一次滑坡主滑面长163m，前缘宽40m，后缘宽180m，滑动面埋深4~6m，为牵引式浅表覆盖层滑坡。第一次滑坡后，对该段滑坡采用反压护坡处理，新增反压区域采用碎石桩处理。6个月后。再次发现裂缝，最大裂缝宽度为20cm(边坡位置），路堤边坡的防护和反压护道的护脚及排水沟出现比较明显的开裂和损坏。K102+235.43钢筋混凝土拱涵右半幅部分管节也出现了沉降、倾斜和侧移，最大沉降量为90cm，最大侧移量70cm。经测量，滑坡主滑面长270m，前缘宽80m，后缘宽180m，滑动面埋深6~10m，为中厚层推移式工程滑坡。滑坡范围比第1次有明显增大。二、路堤滑坡的定性和原因分析2.1观测资料分析在路堤出现开裂迹象后，为了确定路堤开裂的原因（由滑坡引起还是由不均匀沉降导致的），分别对K102+230断面、K102+330断面上的14个观测点进行观测。观测点布设于左侧路基边缘、路基中心、右侧路基边缘、一级平台边缘、反压护道边缘、排水沟边缘和排水沟外侧10m处。K102+230观测点布置示意图K102+330路槽沉降曲线图6 从两个断面的路槽顶面的沉降管观测数据来看，右侧沉降量明显大于左侧，中线及右线观测点分别在4月5日和5月28日左右发生2次突变，且主滑断面K102+330的沉降在发展比K102+230断面要快，5月17日以后，右侧边坡出现加速滑动趋势。K102+230路槽沉降曲线图边桩观测：K102+330断面越靠近路基，累计变形越大，到6月9日为止，一级平台位移672mm，反压护道为666mm，排水沟为208mm，水沟外10m处为135mm。变形的发展，路堤内部早于路堤的外部，有自内向外推移的倾向。K102+230断面的累计变形量边坡上的各个观测点变形相差不大，整体水平位移在90cm以上，到6月9日为止，一级平台位移923mm，反压护道为978mm，排水沟为947mm，水沟外10m处为968mm。K102+330断面位移边桩变形曲线图从变形和沉降曲线可以看出，路堤开裂主要是由边坡滑动引起，路堤左侧观测点处变形小，曲线平滑，其变形主要是路堤压缩沉降的结果，但在右侧边坡变形加速时也跟着发生突变。伴随垂向沉降，滑坡体发生高达90cm以上的水平位移，另外，路堤100~200m外田野的隆起和清晰的剪出口（山体开裂），都足以说明滑动在发生，目前还没有停止的迹象。所以，我们将该路堤破坏定性为工程滑坡。2.2路堤滑坡原因分析6 从观测数据来看，路堤开裂不完全是不均匀沉降的结果，而主要是路堤滑坡造成。滑动面的形态是由滑坡的物质组成决定的，一般在粘性土层中滑动面为圆弧面，而在粗砾土及岩土交界处滑动面近似平面。该段路堤自上而下依次为路堤填土、松散软塑粘土、软~流塑软粘土、产状平缓的炭质页岩、泥岩夹煤层，路堤填土通过压实抗剪指标强度较高，自重压力传递到基底，通过基底软弱面继续向远处推移叠加，当软弱面在滑面中所占长度比例足够大时或碰到较大阻碍时滑坡才会向外剪出或隆起。从滑坡初期的现场探勘的情况看，该工程滑坡前缘、后缘形态清晰，滑坡主轴与路线走向并不垂直，而是成40~50°的夹角。滑动面一般难以穿越强~弱风化基岩，但该处由于基岩为炭质页岩、泥岩夹煤层，岩质软，风化层厚，滑动面穿越较薄的软质岩层并在抗剪强度指标很低的煤夹层中传递下滑推力的可能性是不能排除的。随着变形的发展，根据裂缝的指示方向，主滑面在向平行路基的方向移动，主滑面由与主线成40~50°变化到30~40°，且基本与岩层的产状相一致，因此，滑动面应该是由圆弧面和平面组成的一个复合滑动面，滑动面埋藏较深，故在初期反压护道上均未出现隆起现象，而是随着滑动面的软化和抗剪强度进一步降低出现滑动速度差异时，才在护坡道上见到明显的开裂和次级滑动。造成路堤滑坡的主要原因，主要有以下三点：6 ①路堤高度大，工程地质条件差：路堤自身高度大，加上反压护道后高度后达30~40m，荷载大。基底深层炭质泥页岩夹煤层中存在的软弱夹层，导致了本次滑坡。证据如下：①第2次滑动的滑动面不是第1次时的滑动面，主轴方向也发生了很大变化，第1次滑动的主轴方向（正对冲沟）在第2次滑动中变形很小（几乎没有发生太大的变形），而轴长比第1次增加了100m左右，剪出口标高降低了许多，说明滑动面比第1次加深了许多，很有可能绕过了碎石桩处理的软土层。②根据地勘资料，基底深层炭质泥页岩中存在的煤层、白色高岭土之类的软弱夹层，煤层富水，泥页岩起隔水作用，地下水丰富，在巨大的施加外荷作用下，地下水无法及时消散，饱和水压力将大大降低结构面的抗剪强度指标。③从临近煤系地层挖方边坡的破坏形式来看，即使放坡到1：2，边坡仍然难以自稳，说明煤系地层的工程地质性质很差，根据类比，不能排除滑动面穿越局部强风化岩层的可能。我们可以通过挖孔桩来进一步查明滑动面（带）的确切位置,并对设计进行动态调整。②碎石桩处理不连续：主线基底和反压护道外侧新增碎石桩处理不连续，未施工碎石桩部分的碎石垫层由于施工进度偏快而压入地基土中，使前后两段的排水垫层不连续，影响碎石桩的整体排水效果。另外，由于施工工期紧，路堤填筑速率快，坡脚浆砌片石排水施工较早，造成地下水来不及排除就被封闭在路堤内，碎石桩复合地基得不到有效固结，一定程度上影响了反压效果。6 ③连续的暴雨天气加速了滑坡的发展，暴雨时的汇水通过缝隙直灌入路基，造成路基滑坡加速；路堤边坡、反压护道上无植被并存在许多拉张裂缝，本次连续降雨使大量雨水通过下渗进一步加重荷载，恶化滑动带土的力学参数指标，导致了滑坡的加速发展。三、路堤滑坡处治措施根据滑坡特征，由于该段为深层土质滑坡，采用重力式抗滑挡墙没有可靠的基础持力层，并且滑坡下滑力大，挡墙圬工体积大，不但费用高而且不能有效处治好滑坡。再次采用填土反压，虽然施工简单，取材方便，处理费用较低，但是需补征大量土地，由于冲沟内存在软基，可能会诱发新的滑坡；如再对反压范围地基进行碎石桩处理，则施工工期长，工后沉降大，并不能保证彻底根治滑坡。综合考率拟在二级坡脚采用2×3m的矩形抗滑桩进行治理。因为在该处设置离路基边缘较近，受力明确，能达到较好的加固效果，又避免了填土反压带来的加载隐患。四、结语经过对该路堤滑坡滑体边界条件以及参数等因素的综合分析及治理的情况，使我们看到高速公路高路堤边坡加固治理需要做大量的工作对公路滑坡环境地质条件与治理措施进行系统地研究和评价，最终才能形成完善的公路滑坡分析、防治措施。6