山区高速公路滑坡的治理

绪论工程简介山区高速公路滑坡的治理前言目前，中国正处于大力发展西部的经济，中国西部经济的落后，除了历史的原因，从中国的地理来看，越往西的地区地势海拔越高，山岭越多，特别是从湖北西部开始，有鄂西北秦岭支脉重丘区等山岭地区，在山区中建设高速公路的难度很大，除了国家投入的建设资金要比平原地区的建设资金大、建设周期长、冬季施工气温低等原因，最重要的是在山岭地区有些山体地质情况不稳定，容易发生地质灾害，如滑坡、泥石流等。

这些地质灾害直接威胁到工程的整体安全及建设人员的生命安全。

所以考虑建设山区高速公路时，地质灾害是公路建设决策者最重视的一个项目工程。

工程简介在建的武（武汉）银（银川）高速公路的十漫段是以湖北省十堰市为起点到陕西省漫川关止。

以其第一标段第十工区的滑坡的治理工程为例，该路段穿越鄂西北秦岭支脉重丘地区地形高差大，沿线地质条件十分复杂，地质灾害频发，成为影响线路选线、公路规划设计的主要因素，四方山滑坡就为其中之一的典型。

该滑坡场地位于十漫高速K9+880——K10+045段，滑坡体前缘高程242m，后缘高程328m。

南北宽100~200m，东西长约360m，上宽下窄，滑坡面积5.74×104㎡,体积8.6×105m3，总体呈现为圈椅状凹缓地形，平均坡度12°，前部较陡，约为15°，中上部坡角小于10°°，呈现为缓坡平台。

滑坡周界有少量的住户，滑坡前缘为一住宅小区，并直对公路、铁路、高速公路拟于滑坡中前通过。

因此滑坡将直接威胁高速公路几场地周围居民和公共设施的安全。

滑坡的治理是复杂的，前期的勘察也是最关键的，它是设计的重要资料，也在施工中的参考的依据。

前期勘察包括地理环境与地质环境、滑坡体基本特征、滑坡体稳定性分析与评价等内容。

滑坡体在半饱和状态过度到饱和状态，水是重要的原因，有大气降水、地表水、地下水等，水可以在滑动体与基岩中起到一个润滑的作用，加速滑坡体的滑动，因此，水文条件是前期勘察不可忽视的一个内容。

地区地处亚热带季风气候区，日照充足，降水充足、四季分明，但冬季偏长。

年平均气温在11~17℃；最高月平均气温28~29℃，极端最高气温39~41℃（7~8月份），最低月平均气温1℃左右，极端最低气温－11.9℃（1~2月份），无霜期240天左右，年平均降雨量696.1~900.0毫米，降水主要集中在夏季，占全年降雨量的39~43％，全年盛行东南风，其次为西北风。

滑坡区地表水主要为大气降水、滑坡后上部山体泉水及居民饮用水和灌溉引水，地下水以孔隙潜水、土层滞水为主，基岩地下水类型主要是一裂隙水为主。

受降水影响，区内地下水量季节性变化较大，旱季滑坡处于半饱和状态，雨季处于饱和状态，滑坡滑动相应表现为旱季缓，雨季快的特点。

四方山滑坡体为第四系残坡积碎石土、亚粘土厚度在5~25米，前部较薄，后部较厚，滑带处于上部堆积体与基岩接触带之间，层厚0.3~0.8米，可见明显檫痕。

基岩主要为中远古界武当山群中组（Pt2wd2）白云钠长片岩。

滑坡周边露出基岩产状为60~80∠55~70°。

岩层倾向坡外。

水的治理水是引起滑坡滑动的重要因素，水从滑体与基岩之间的滑带中渗入，冲刷滑带土，滑带土由碎石颗粒和亚粘土组成，稳定性差，质地松散，遇水容易引起不稳定。

四方山滑坡体富水，为了解滑坡体的出水量，从滑坡体上的四个泉眼进行抽水实验，用桶量法，先把桶的容积测出来，记录提出第一桶水的起始时间和最后一桶的结束时间，并记录桶数，它们之间的关系可以得出这一个泉眼的水共有多少的立方。

到最后这个泉眼的水又回到抽水之前的位置所用的时间，用这个泉眼的水量除以水位恢复的时间，就是这个泉眼的出水量。

这四个泉眼有一个在拟建的高速公路的鸿线以内，高速公路的路基将把这个泉眼掩埋，其余的在鸿线范围以外。

所以测出的出水量将对滑坡治理工程乃至这一段路基的建成后的安全起到重要的作用。

根据测出的出水量，说明在滑坡体中除了有降水和地下水之外，还存在着一个大的水源，这可以为什么在旱季时滑坡体还处于半饱和状态。

通过到设计方案给出的后缘以外地区寻找，找到了一个类似沼泽的池塘。

对滑坡体水的治理采用的方法是“排、截、集”，在滑坡边界修排水沟；在滑坡内修截水沟和集水井。

排水沟的作用是在雨季时将大量的水通过排水沟排出滑坡体；截水沟的作用是将渗入滑坡体中的水在滑坡中部就截住，把截住的水通过与截水沟相连的排水沟排出；集水井的作用是将地下水收集起来，通过排水沟排水的治理滑坡治理出。

排水沟在沿滑坡边界修筑，同时考虑到四方山盘山公路的排水问题，将原有的公路边沟加以改建，这样可以同时用做滑坡排水沟，为避免雨季到来时大量的雨水对边界排水沟的冲刷，减少边界排水沟的动水压力。

截水沟的作用可以分为前期作用和后期作用。

在前期，由于要减少挖孔时地下水向孔内渗入，所以沿着桩位的后部修截水沟；由于在鸿线以内有桩，所以在高速公路在修好后，截水沟对路基是否有用呢？通过对滑坡治理，在一定的程度上能减轻对公路的破坏，但毕竟这个滑坡还是存在，不能不考虑公路建成后，滑坡体渗水对公路的影响，所以在鸿线内的的截水沟就要改成盲沟,一方面有利于减少渗水对路基的侵蚀,另一方面作为滑坡的排水系统也起到继续排水的作用。

滑坡的治理通常对滑坡的处理有抗滑桩；打锚杆；反压等。

就四方山的滑坡处理是用40根抗滑桩在滑坡的中下部进行打桩，这40根桩的规格、桩型、深度不一样，最大的抗滑桩口径为3×4m，桩为32m；最小的抗滑桩口径为2×3m,桩深15m。

桩型分为AS、BS、CS、AX、BX、CX型。

这40根抗滑桩分为根据位置的不同，分为G排桩、H排桩、F排桩，G、H桩同时从公路的上部通过，而F桩从公路下部通过。

而最大的桩则布置在上部中间的位置，从而可以知道这个滑坡的主滑方向。

以试桩H8为例，H8桩的规格是3×4m，桩深是32m。

试桩的作用是通过挖这个桩来弄清地层情况；这个滑带的位置；有几条滑带；地下水位；强风化的位置；进入中风化的位置。

通过试桩这些资料和勘察报告来对比，是否有出入。

设计文件中规定桩深的三分之一入中风化。

从H8开挖至今来看，地层分为第四纪残坡堆积层、亚粘土和碎石层、强风化层、中风化层。

而在亚粘土层和碎石土层中发现的碎石为钠长片岩和灰绿岩。

H8试桩的护壁是分段支护，每段1.2M ，采用的是C20混凝土，护壁中有6根箍筋，72根竖筋。

箍筋以直径10㎜的圆钢均匀分布，竖筋以直径8㎜的圆钢均匀分布。

竖筋又分为1.1M 和1.2M 。

1.1M 的竖筋作用是结构筋，而1.2M 的竖筋作用除了起到结构筋的作用外还起到连接上下护壁钢筋的作用。

护壁作为临时的支护工程，最主要的起到是挡土的作用，因为井越深，土压力越大。

主滑方向 如果按设计上的主滑方向是南北方向，南面护壁土压力最大，而东、西面护壁土压力最小，这是在成桩后抗滑桩的承力的情况。

而在做护壁是就不应该以此来考虑护壁的承力情况，为什么这么说呢？因为在H8护壁到8.7M 时，此时，根据设计给出的潜层滑带就在这个范围，如果护壁不到位，将来很有可能在桩芯还没有浇成，因为滑体的滑动造成孔位错位，这不仅对试桩本身是一个很大的危险，严重的可能这个试桩就会废掉，重新选择试桩，重新考虑新试桩地层和废桩地层的关系，一系列的问题都会出现。

但最怕的事还是发生了，就在准备浇筑第八模护壁时，上一模的护壁后面出现了异常的响声，第七模的西面砼墙壁出现了裂纹，并且在2分钟内，裂纹急剧扩大，进而将整个西面砼护壁完全被土推了出来，相邻的两个墙面也出现了不同程度较大的裂纹，用于上下连接的竖筋端头也被拉直。

这就有几个疑问出现了，○1这个滑坡体的荷载有哪些；○2第七模垮壁为什么垮的是西面墙，而不是主滑方向南面墙；○3按照设计从上到下的护壁钢筋网都是用一种型号是不是稳妥，○4垮壁的原因和山区冬季施工砼的养护之间有什么关系呢。

△四方山滑坡体是属于第四系残坡堆积体，考虑作用在滑坡体上的力（P），还必须考虑滑坡体的自重（W），滑面的摩擦阻力（R），地表建筑物在滑坡体上的附加荷载荷（F）荷滑坡体上的临时荷载（F l），还应考虑雨季时雨水和滑坡体上水源作用在滑坡体上的动水压力（P d）,即作用在滑坡体上的合力应为：P = W + R + F + F l+ P d在旱季和雨季时，滑坡体处于半饱和状态和饱和状态，所以从各方面来考虑，滑坡体上的大部分荷载时稳定的，只有P d会有变化，当在旱季时，P d只有滑坡体上的水源作用，而到了雨季时，P d就会成了雨季时的雨水作用和滑坡体上水源作用的和。

△四方山滑坡体从裸露的岩层看，走向为北东走向，倾向为南东60°— 80°，倾角为55°— 70°。

从整体这个方面说，在没有挖开孔基之前，土层为一个整体，受到的压力均匀分布，挖开过后，越往下护壁的土压力越大，并且在这个层面是一个潜层滑动面，上下土层不是一个整体，当挖开第八模时，以上的土层就失去了一个承重的平台，第七模以上的土就从第八模的空隙滑进孔里，第七模的砼护壁在强度没有完全起来的情况下，是抵挡不住如此大的土压力。

从这个角度来考虑，就不难解释为什么是西面墙垮壁了，从以下的断面图和平面图来看，潜层滑动面的走向是由西向东，孔径范以外的南面和北面土层完整，而孔径范围内的土层出现了断层，所以很大土压力，当第八模土方挖完后，第七模以上的土就从第八模的空隙中滑出来，土层沿着Array滑动面将第八模已完成的土方坑填平，土方的瞬间涌出，此时的土处于动态，压力在瞬间最大，所以，第七模护壁也就被土层推出来分析看出，这与滑坡的主滑方向是没有联系的，而只和地层有关系。

如果是由滑坡的滑动造成的，那么，不应该只是护壁被推了出来，而应该是护壁被错开，东面墙也应该有错动的痕迹，所以这和滑坡的主滑方向是没有联系的。

△从以上的分析看，护壁是被土推出来的，那么混凝土内的钢筋网应该会抵挡土的压力，但事实上是，用于上下连接的钢筋钩子被拉直，从这一点来分析，钢筋的用得不合适，西面墙是4M长，并且在勘探时就发现了这条潜层滑动面的存在，而且是不只一条滑动面，那么综合考虑，护壁的钢筋网就不应该是从上到下用一种型号，应该根据层面的不同，选择不同的钢筋网。

滑坡治理比如在滑动面以上可以按照直径为10mm、8mm作为护壁的钢筋网，通过滑动面时钢筋的用直径更大的螺纹钢筋作为受力钢筋，或者在原受力钢筋的情况下增加钢筋，上下之间的连接钢筋采用焊接的形式，让护壁的钢筋混凝土有足够的抵抗力，通过滑动面后可以恢复成直径为10mm、8mm的护壁钢筋网。

△H8试桩跨孔是在冬季施工的情况下，白天的最高温度为4～1℃，夜间温度在零度以下，水经过一夜后就会结冰，混凝土的养生温度在20℃±1℃，在H8护壁的养生阶段困难，主要表现在由于是挖孔桩土质松散，孔内尽可能的不能有水在孔底等。