耒宜高速公路路塹邊坡變形破壞特征及其綜合治理

1、1004 9665/ 2002/ 10(04) 0089 04 Journal of Engineering Geology工程地質(zhì)學(xué)報耒宜高速公路路塹邊坡變形破壞特征及其綜合治理肖劍秋卿篤干趙海斌鐘輝亞（醐南省耒宜高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司郴州 423000）（胭家電力公司中南勘測設(shè)計研究院 長沙410014）摘要耒宜高速公路修建于山嶺重丘區(qū)，沿線地形、地質(zhì)條件差異較大，路塹開挖邊坡類型較多，特征不一。本文介紹了路塹邊坡的主要特征、邊坡失穩(wěn)的主要原因及治理對策 。關(guān)鍵詞路塹邊坡變形破壞綜合治理中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AD EFO RMATIO N A ND FAIL URE C HA RACT

2、ERISTIC OF ROADCUTSLOPESO N L 曰Y I EXP RESSWAY A ND THEIR COMP RE HESIVE TREATM ENTXIAO J ianqiu Q IN G Dugan ZHAO Haibin ZHON G Huiya (IX eiyi Ex pressw ay Constr ucti on an d Ex ploitation L t d of Hu nan Province , Chenz hou 423000) (M i d - South Desgn an d Research I nstitute f or Hy droelectri

3、ci ty , S PCC , Changsha410014)Abstract L eiyi Exp ressway was co nst ructed in t he mo untains and hills area . Wit h larger difference of it s topog rap hy and geology co nditio n alo ng t he line , t here are many t ypes of roadcut slopes and different slope character istic . This paper int ro du

4、ces t he main characteristic of roadcut slopes , t he principal causatio ns of slope failure and comp rehensive t reatment measures.Key words Roadcut slope , Defo r matio n and f ailure , Co mp rehensive t reat ment .路塹邊坡的主要特征分為：順向坡、斜向傾外邊坡和斜向傾內(nèi)邊坡、橫向結(jié)構(gòu)邊坡、反向結(jié)構(gòu)邊坡，水平結(jié)構(gòu)邊坡一般較少。土質(zhì)邊坡按物質(zhì)組成可劃分為沖洪積物1.1工程地質(zhì)條件邊坡

5、、崩坡物和殘坡物邊坡、古滑坡堆積物邊坡、耒宜高速公路區(qū)域地貌以山間盆地、丘陵和低 為主，其中北段以山間盆地和丘陵為主，南段以丘陵和低山為主。沿線分布的地層主要有：泥盆 系、石炭系、二疊系和白堊系灰?guī)r、頁巖、砂巖、 頁巖、泥巖，及第四系沖洪積物、殘坡積物、崩 坡積物、滑坡堆積物（個別路段）。沿線開挖邊坡按物質(zhì)組成可劃分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡2種類型。其中巖質(zhì)邊坡按邊坡結(jié)構(gòu)又可巖質(zhì)邊坡中橫向結(jié)構(gòu)邊坡、厚層狀反向結(jié)構(gòu)邊坡和斜向傾內(nèi)邊坡整體穩(wěn)定性一般較好 ；斜向傾 外邊坡和順向坡易于順層滑動，穩(wěn)定性一般較差 薄層狀反向結(jié)構(gòu)邊坡易于產(chǎn)生傾倒破壞 。土質(zhì)邊坡 中灰?guī)r風(fēng)化粘性土邊坡穩(wěn)定性較差 ，易沿基巖面 產(chǎn)

6、生滑動破壞；古滑坡堆積物邊坡穩(wěn)定性亦較 差，且破壞規(guī)模較大。風(fēng)化土邊坡。收稿日期：2001 - 12 - 07 .第一作者簡介：肖劍秋（1976 -）,女，碩士，工程師，主要從事路橋工程建設(shè)管理.h. b. zhao 63 . net22 1994-2006 ChtM. Acsdemk Jcumal rJeeuonk Pubhslung A riglils reserved. Imp:/Jour nal of Engi neering Geology 工程地質(zhì)學(xué)報 200210（4）1.2邊坡主要變形破壞形式在路基施工過程中，沿線邊坡主要出現(xiàn)了 6 種變形破壞形式：塌滑、散落、傾倒、弧形滑動、

7、平平面滑動主要發(fā)生在順向巖質(zhì)邊坡和流塑、軟 塑狀土構(gòu)成的緩傾角土質(zhì)邊坡、以及古滑坡中。坡 腳開挖后，邊坡巖土體沿一軟弱面滑動。沿線雖未 見大規(guī)模的巖坡順層滑動，但淺表層巖體的順層 （或節(jié)理面）滑動出現(xiàn)較多；沿線土質(zhì)坡的平面動一般規(guī)模較大，大的滑體可達(dá)1萬多方，是路 塹邊坡中危害最大的一種破壞形式。土體流動主要發(fā)生在風(fēng)化土邊坡中，特別是灰 巖與上覆土體構(gòu)成的邊坡中，沿線多處可見土體流 動現(xiàn)象。由于雨水入滲或基巖裂隙水滲出，土體飽和后極易產(chǎn)生流動。邊坡上的流動土體在路面上形 成泥灘，即使規(guī)模較小，也將嚴(yán)重影響公路的正運(yùn)營。2路塹邊坡失穩(wěn)的主要原因體失穩(wěn)。圖1邊坡變形破壞類型Fig. 1 Type

8、of slope deformatio n and failurea. 塌滑；b.散落；c.傾倒；d.弧形滑動.e.平面?#動；f .土體流動塌滑破壞主要出現(xiàn)在土質(zhì)邊坡和碎裂結(jié)構(gòu)的巖 質(zhì)邊坡中，一般在亞粘土、全強(qiáng)風(fēng)化的砂巖、頁 巖構(gòu)成的高陡邊坡上淺表部巖土體會迅速變形而解 體破壞，沿線多出可見。塌滑是沿線邊坡局部破壞 的主要形式，約占35 %。散落主要發(fā)生在極為破碎的巖質(zhì)邊坡中，風(fēng)化破碎的巖石受雨水沖刷時巖石碎塊順坡落下。沿線的紅砂巖邊坡中散落普遍存在，紅砂巖遇水膨脹后 變成大小不一的塊體和顆粒，極易發(fā)生散落現(xiàn)象。傾倒變形一般發(fā)生在反傾向巖質(zhì)邊坡和巖層近 乎直立的順向坡中。路基開挖后，巖層發(fā)生

9、明顯的 彎曲和拉裂變形，坡面出現(xiàn)多道反坎。沿線有3處 典型的傾倒變形邊坡，其巖層為強(qiáng)風(fēng)化和弱風(fēng)化的 砂巖、頁巖?；⌒位瑒又饕l(fā)生在粘土邊坡中。邊坡中部和后緣可見多道拉裂縫和錯動面，前緣剪出口土體上翹水的整開始滑動速度較慢，但坡面拉裂后，隨著雨一，加劇了邊坡的變形破壞，最終導(dǎo)致邊坡路塹開挖邊坡的穩(wěn)定性受多種因素影響，其內(nèi)在因素包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖土結(jié)構(gòu)和坡形 等，外部因素包括水的作用，工程活動、氣候條 件、風(fēng)化作用和植物生長等。顯然，耒宜高速公路 沿線復(fù)雜多變的地質(zhì)條件是造成邊坡失穩(wěn)的主要原 因之一，但就路塹開挖邊坡而言，坡形和水的作用 是施工期邊坡發(fā)生失穩(wěn)的兩個重要因素。修筑路基的需要，

10、在山體中或山坡上開挖形成人工邊坡。開挖過程中，巖土體將向開挖面（新的 臨空面）產(chǎn)生應(yīng)力釋放，原有的平衡狀態(tài)被打破 ， 由于應(yīng)力調(diào)整而使邊坡巖土體發(fā)生變形 。如果開挖坡 形設(shè)計恰當(dāng)，開挖邊坡的應(yīng)力達(dá)到新的平衡 ，變形 逐漸減小，邊坡可以維持施工期臨時穩(wěn)定 ；如坡形 選擇不適當(dāng)，開挖邊坡在應(yīng)力調(diào)整過程中將會由 于 變形過大而導(dǎo)致破壞失穩(wěn)。耒宜高速公路施工過程 中，許多路塹邊坡是由于坡形選擇不當(dāng)而出現(xiàn)破 壞，造成邊挖邊塌。因此，要保證路塹開挖邊坡 施 工期的穩(wěn)定，首要的是根據(jù)地質(zhì)條件確定合理 的坡形。路塹開挖區(qū)，自然坡的植被環(huán)境遭受破壞，這就加速了雨水的入滲，加大水對邊坡作用。水 對邊坡影響具有雙種

11、物理效應(yīng)：水壓力和水的軟 化作用。水的入滲，邊坡巖土體將承受孔隙水壓 力、裂 隙水壓力和動水壓力作用，對于路塹開挖邊坡，水 壓力主要增加了邊坡的下滑力，使邊坡的穩(wěn)定度降低。水的軟化作用主要是巖土體雨水后強(qiáng)度降低，從而減小了邊坡的抗滑力。當(dāng)巖體 或軟弱結(jié)構(gòu)面親水性強(qiáng)時，易發(fā)生崩解或泥化 ， 對于土質(zhì)邊坡邊China Academic Joumal Electronic Publishing A】 rights rcricrvcd. tnLp：/.- HYPERLINK 1994-200691肖劍秋等：耒宜高速公路路塹邊坡變形破壞特征及其綜合治理坡，浸水后軟化現(xiàn)象更明顯，土體飽和強(qiáng)度急劇下降。水對

12、開挖邊坡除上述作用外，在施工期，水對 坡面的沖刷作用不容忽視，邊坡開挖后，由于防護(hù) 措施不及時，坡面裸露巖土將受到雨水沖刷而產(chǎn)生 局部破壞，特別是易風(fēng)化的破碎巖坡和松散的土 坡，水的沖刷作用最明顯。鑒于上述原因，施工期及時調(diào)整坡形是保證邊 坡自穩(wěn)的主要手段，而截排水是邊坡治理的重要措 施之一。3邊坡穩(wěn)定性評價if Trjl開挖邊坡的穩(wěn)定性受邊坡的巖土結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、開挖坡形和邊坡排水等因素的控制，而邊坡的巖土結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)主要受邊坡地質(zhì)條件控制，因此，要判斷邊坡的穩(wěn)定性首先要查明邊坡的地質(zhì)條件、劃分邊坡的結(jié)構(gòu)類型、判斷邊坡是否屬于易滑地層 邊坡，在此基礎(chǔ)上結(jié)合開挖邊坡的變形破壞特征綜 合判斷邊坡的

13、穩(wěn)定性及可能的失穩(wěn)形式，分析其可能對高速公路產(chǎn)生的危害。邊坡穩(wěn)定性評價可分為 定性評價和力學(xué)計算。定性評價主要在現(xiàn)場調(diào)查的 基礎(chǔ)上全面分析影響邊坡穩(wěn)定的自然因素，定性判斷邊坡穩(wěn)定性；對于規(guī)模較大的邊坡，應(yīng)結(jié)合加固 設(shè)計需要，進(jìn)行穩(wěn)定計算。通過對沿線76處已出現(xiàn)變形破壞邊坡的調(diào)查 分析，路塹邊坡的失穩(wěn)可按規(guī)模分為：整體不穩(wěn)定 和局部不穩(wěn)定邊坡。其中屬于整體不穩(wěn)定的邊坡有 35處，這些邊坡在施工期均已有明顯的變形和破壞前兆。根據(jù)耒宜高速公路路塹邊坡開挖后巖土體的變 形破壞情況，全線可以總結(jié)出以下幾類易破壞邊 坡崩坡堆積物、風(fēng)化碎石土構(gòu)成的邊坡易產(chǎn)生整體滑動破壞和局部變形破壞；灰?guī)r殘積土坡易產(chǎn)生滑動

14、、流動變形破壞，尤 其是土石界面附近強(qiáng)度更低，常沿這一界面形成滑倒變形，這類邊坡巖層傾角 50。80。,邊坡 開挖后巖體彳倒，形成反坎，頂部產(chǎn)生拉裂縫；節(jié)理切割巖體、風(fēng)化巖體構(gòu)成的邊坡易局部崩石和散落。4邊坡綜合治理措施、H 11_,:i_ i* .14 .1邊坡治理措施沿線路基開挖邊坡治理措施按作用和目的可分 為支擋加固、排水和一般防護(hù)。支擋加固的主要手段為：擋土墻、護(hù)面墻、抗 滑樁、樹根樁、砂漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索等。排水措施為：坡頂截水溝、坡面排水溝、坡內(nèi) 排水孔。一般防護(hù)手段為：嵌入式襯砌拱和網(wǎng)格梁、掛 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、植草、植樹等。邊坡治理措施根據(jù)邊坡的規(guī)模、地質(zhì)條件和變 形破壞類型確

15、定。對于低矮的不穩(wěn)定邊坡一般采用 擋墻、護(hù)面墻和砌石襯砌拱、植草進(jìn)行支擋和防 護(hù)；對于規(guī)模較大的邊坡，必須通過穩(wěn)定驗(yàn)算來 確 TOC o 1-5 h z 定邊坡的加固方案和加固度 ，同時經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì) 比 較選定加固措施。有些邊坡采用單一方法加固，有 些邊坡根據(jù)需要同時采用了幾種方法綜合加 固。從沿線邊坡已實(shí)施的治理措施看，對不同變形破壞類型的邊坡采用的加固處理措施見表1。表1邊坡治理措施Table 1 Harnesing measures of slope邊坡變形破壞形式:力坡裝型治理措施備注塌滑k嵌入式襯砌拱、網(wǎng)格梁，短錨桿加 固鋼管樹樹漉槳錨固桂網(wǎng)植草邊坡上巖坡短錨桿加固，掛網(wǎng)噴射混凝土一

16、般都 設(shè)置了饕%坡掛網(wǎng)噴射混凝土、掛網(wǎng)植草截、排水溝和排 水孔。 TOC o 1-5 h z 滑動變形，該類邊坡開挖后易沿層面（傾角3045。）產(chǎn)生滑動，后緣形成高45m的滑坡壁；坡，這一類型在灰?guī)r分布區(qū)具有典型性JI ；.且ih喧公：薄層泥巖、頁巖和砂巖構(gòu)成的反向坡易產(chǎn)生古滑坡位置易出現(xiàn)滑動破壞 ，路基開挖后，傾 坡上產(chǎn)生多道裂縫，其周邊裂縫一般呈圈椅狀 緣錯距可達(dá)13. 0m ;砂巖、泥巖、頁巖構(gòu)成的順向坡切腳后易產(chǎn)生傾倒巖坡錨桿加固、重力擋墻弧形滑動土坡錨桿、樹根樁、抗滑樁、重力擋墻平面滑動土坡樹根樁、抗滑樁、重力擋墻、錨桿擋墻巖坡錨桿、重力 擋 墻、抗滑樁土體流動土坡鋪網(wǎng)植草 、規(guī)模較

17、大的 緩坡 上采用樹根樁加聯(lián)梁或錨桿擋墻4 .2邊坡加固實(shí)例k180 + 800左邊坡 該邊坡為典型的傾倒變形邊坡，坡高約35 m ,長度70米，由風(fēng)化砂巖、頁巖組成，巖層傾 角AH rights reserved, http;Jour nal of Engi neering Geology 工程地質(zhì)學(xué)報 200210（4）80o87o。邊坡開挖后巖層出現(xiàn)傾倒變形，后緣拉 裂寬度0. 5m ,且裂縫較深。開挖面上巖石遇水極 易軟化崩解，邊坡上部不斷發(fā)生塌滑。該段邊坡原設(shè)計采用了3 .5m高的擋土墻進(jìn)行支擋，但由于邊坡傾倒變形和局部塌滑的發(fā)生 ， 經(jīng)設(shè)計研究改為擋墻、錨桿和混凝土網(wǎng)格梁聯(lián)合支 護(hù)

18、。采用擋墻防止傾倒變形體的進(jìn)一步倒塌，利用錨桿和網(wǎng)格梁對上部進(jìn)行加固，提高其整體剛度。 典型支護(hù)斷面見圖 2a 。圖2邊坡加固典型斷面示意圖Fig. 2 typical section sketch of slope reinforcing a. k180 + 800 左邊坡；b. J K2 + 800 邊坡 J K2 + 800左邊坡該邊坡滑坡堆積物構(gòu)成，長度120 m ,自然 坡高約60 m ,坡比小于1 : 2 。在坡高10 m處開挖 路基，路基開寸寬度23 m ,填方10 m ,邊坡切方高 度11m ,坡比1 :1.75。邊坡開挖后，坡面出現(xiàn)開裂和淺表部滑塌，原設(shè)計采用片石擋墻進(jìn)行支擋

19、。在擋墻基礎(chǔ)開挖后，恰遇雨天，地基出現(xiàn) 隆起，邊坡下滑，中后部出現(xiàn)多道裂縫。經(jīng)現(xiàn)場分析研究，該邊坡為典型的圓弧形滑動，已形成的 壁混凝土拱圈錯位，施工再度停止。針對邊坡變形 情況，決定在施工期先采用“樹根樁” 加固 然后再進(jìn)行抗滑樁和擋墻施工。該段邊坡的加固措施通過幾次調(diào)整，最終形成樹根樁、混凝土抗滑樁和擋墻綜合加固方案（見圖2b）,并采用了滲溝、坡面排水溝和坡內(nèi)排水孔等 措施。5 結(jié)語在山嶺重丘區(qū)修建高速公路 ，由于地形、地 質(zhì)條件變化較大，路塹開挖邊坡的穩(wěn)定性是工程 建設(shè)遇到的主要問題之一。耒宜高速公路在 3年的施工 中，針對路塹開挖邊坡出現(xiàn)的問題 ，進(jìn)行了大量 I分析研究工作，應(yīng)用了多種

20、手段對邊坡進(jìn)行綜合治 理，從階段情況看，已取得初步成效。高速公路建設(shè)中，由于施工時間短、施工場地 窄的特點(diǎn)，某一單項(xiàng)工程出現(xiàn)問題就會影響整體 工程進(jìn)度，路塹開挖邊坡的處理作為首要環(huán)節(jié)，尤為重要。通過耒宜高速公路路基邊坡治理實(shí)踐，對于路塹開挖邊坡的治理，在決策上，應(yīng)早下決心、 及時處理；在方案上，應(yīng)對癥下藥、綜合治理；參考文獻(xiàn)滑弧深度在路面設(shè)計標(biāo)高以下 2 m左右。為此，在 變形基本穩(wěn)定后，改為抗滑樁加固，樁徑 120,長9 m ,采用人工成孔灌注樁，施工期用木樁作時支護(hù)。先期開挖3孔后，由于水的作用和施序原因，邊坡變形進(jìn)一步發(fā)展，已成孔被擠 扁，護(hù)Wang changeup , etal ,The differentiatingdanger slope1中南勘測設(shè)計研究院.耒宜高速公路路基邊坡調(diào)查及穩(wěn)定性occur ring high -speedlandslide , Jou rnalof評價 R . 2001 .Engineering Geology ,Mid - so u