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广砚高速公路k198段高边坡变形机制分析及处治措施

广砚高速公路K198段高边坡变形机制分析及处治措施简介

广砚高速公路K198段地处复杂地质区域，受地形、地质构造及降雨等因素影响，沿线高边坡存在不同程度的变形与失稳现象，对道路安全运营构成威胁。本研究通过对该段高边坡工程地质条件、变形特征及监测数据的综合分析，查明其变形机制。研究表明，边坡变形主要受岩体结构、软弱夹层、降雨入渗及施工扰动等多因素控制，表现为滑移拉裂型破坏模式，局部出现表层风化剥落和浅层滑动现象。

针对该段边坡的变形特征与稳定性现状，提出“分级治理、综合治理”的处治思路。主要措施包括：采用抗滑桩与预应力锚索框架相结合的方式提高边坡整体稳定性；对表层松散体进行清除并设置主动防护网，防止落石危害；完善地表与地下排水系统，减少雨水入渗对坡体的不利影响；同时布设长期监测系统，实现边坡稳定性动态评估与预警。

本项目研究成果可为广砚高速K198段高边坡的安全治理提供科学依据大断面黄土隧道施工组织设计，亦可为类似工程提供参考借鉴。

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（1 GeneralGeological env irom ental m on itorng statpn of hunnan prov ice, Changsha Hunan 410007, China2 The 4thEngineerng Ca,Ltd of the 19th ChinaR aiway Constuction Group TongliaoNei menggu028000.China)

[Keywords]H ghw ayH igh slopeDef m ation M echan isnCountemeasures

我国西南地区地处欧亚板块与印度洋板块碰撞 带的东缘附近，新第三纪以来地壳抬升迅速，受之影 响，区内各类新构造运动强烈，破坏性地震频繁，近 在的不稳定岩土体为滑坡、泥石流的形成提供了物 质基础。气候类型复杂，干湿季分明，雨季多暴雨； 受其特色地形“V”型谷影响，山区河流水位暴涨暴 落，流水侵蚀和搬运作用异常强烈，降雨常常成为滑 坡、泥石流等地质灾害的主要激发因素。 正在加紧建设的云南广(南）砚(山)高速公路 系国家“五纵七横”国道主干线衡（阳）昆（明）线上 的重要路段。该公路起于广南鸡街，至于砚山县城， 全线采用四车道高速公路标准建设，计算行车速度 采用80km/h路基宽24.5m，起讫桩号k151+600 ～k225+50Q全长739km。沿线属于山岭重点 区，地质、地形条件相当复杂，多为高填、高挖路段， 施工难度较大。在施工期间经常发生隧道涌水、坍 塌、施工引起的古滑坡复活等地质灾害。本文以左

k198段高边坡开挖后出现严重变形为例，对其变形 机制做分析并提出加固措施。

滑坡位于云贵高原东南向桂东溶原过渡之斜坡 地带，属剥蚀低中山、构造侵蚀沟谷地貌。由于地壳 的间断上升和河流急剧下切，山高谷深，呈“V"字型 沟谷发育，一般河流切割深度200～400m，形成构 造侵蚀沟谷地貌和剥蚀低中山地貌。河谷谷坡多见 凸面谷坡，山顶平缓。 工作区地势北高南低。最高点海拔1361.6 m最低点13183m,高差433m。原始地面坡度 30~37°

区内地层，主要有第4系（Q亚粘土、第4系 Qde)角砾土含碎石、第4系(Qdel)碎石土含块石、 泥盆系下统翠峰山组（D1c）粉砂质泥岩、砂岩，现将

邱猛，等：广砚高速公路k198段高边坡变形机制分析及处治措施

岩性分述如下： ①第4系（Qd褐黄、褐红色亚粘土，局部含强 风化粉砂岩角硬塑状，滑动带附近呈软塑～可塑状； ②第4系（Q)褐红、褐紫色角砾土含碎石 松散，稍湿，为粉砂岩风化残积土，局部碎石含量较 高，为碎石土； ③第四系（Qd褐红色碎石土含块石，松散～ 稍密，稍湿，石质为强风化粉砂岩，滑动带见磨光、挤 压现象。 ④泥盆系下统翠峰山组（D1c)褐灰、褐红色粉 砂质泥岩、砂岩，薄～中厚层状，强风化，砂状～碎石 状，局部弱风化，节理发育，岩石破碎，钻孔揭露有 组近垂直节理很发育

该区位于南岭纬向构造体系的西端，黔桂经向 构造带的西南缘，青藏滇缅印尼巨型“岁”字构造体 系中部东支的东侧。滇越巨型旋扭构造体系的旋回 面在本区内也是明显存在的。根据仲国地震动参

数区划图》（GB18306一2001)规定，广南、砚山县 震设防烈度为VI度，设计基本地震加速度值为 0.05g地震动反应谱特征周期035～Q40s采用 简易设防。

区内地下水以孔隙潜水和基岩裂隙水为主。勘 察期间，钻孔测得水位为7.5～112m，滑坡体内地 下水位随地形变化较大，同时受雨季地表径流影响 严重，地下水以基岩裂隙水、第4系松散岩类孔隙水 为主，埋藏较浅.富水性强。

工程开挖后，坡体蠕动变形，后部呈台阶状，裂 缝广泛发育，前缘呈陡坡状，其中，由于次级滑坡的 蠕动变形，滑坡体后缘产生多条新鲜的垂直拉一张 裂缝，裂缝相互平行，在坡体上呈扇形，最长者约 30m，宽约为2～3m(见图1)。此外.在坡体表面

中部出现细微小裂纹，这些裂纹在数量上有不断增 多、尺寸上有不断扩展的趋势。

滑塌现象主要发生在k198+600～640段开挖 形成的高陡边坡附近，这种滑塌现象自开挖完成以 来到全面整治之前时有发生，坡脚附近会产生许多 拉一张裂缝，并向坡体内递进式扩展，坡上时有松散 土块自行塌落。滑体有两个滑动方向，其一是向公 路临空面方向滑塌，另一方向是顺层滑移，即顺滑坡 体主滑轴方向滑移。

图1左k198段滑坡平面

边坡被切削后，坡体临空面的岩土体应力释放， 岩土体结构逐渐松弛，坡体上出现了不同程度的卸 荷裂缝，随着应力的进一步释放，在坡体后缘将会出 现拉张裂缝[45]。 如图2所示高边坡，边坡岩土体中A点的初始 应力为、2o（一般为受压），边坡开挖后，岩土体 中A点的应力调整为0、02。尤其是0它可能为

拉应力或为0因此，A点应力经历了一个从压到 拉的复杂的变化过程。然而，由于岩体的抗拉强度 很弱，拉应力的存在直接影响到岩体的强度和稳定。

图2高边坡开挖的卸荷作用

区内降雨量大、集中、持续时间长。其对边坡而 言降雨的不利作用表现在2个方面：抬高地下水位 和降低岩土体的抗剪强度。 滑坡体岩性为亚粘土含角砾、角砾土含碎石、碎 石土含块石，吸水性较强；滑床岩性为泥岩、砂岩，透 水性较差。一般说来，降雨时雨水渗入岩土体表层 造成表层的饱和度增加，然后逐渐向下部移动。在 渗透路径较短的坡脚部雨水首先达到不透水层，并 在这一部位积聚。此后坡脚的饱和度逐渐增高而后 形成浸润线。以后雨水的渗透主要是造成坡脚的浸 润线的上升和移动。 可以这样认为，降雨入渗过程主要是非饱和岩 土体变为饱和岩土体的过程。以浸润线为界，水分 的增加主要发生在界线以内，表现为岩土体由非饱 和变为饱和。当然，边坡失稳的直接原因还有岩土 体抗剪强度降低，孔隙水压力的上升和土体重量的 增加。通过试验确定，抗剪强度变化主要是因为粘 聚力的降低，由水分增加引起岩土体饱和可使土的 粘聚力降低到干燥时的1/10同时，一般情况下， 同种岩土体，非饱和时的抗剪强度一般大于饱和时 的抗剪强度，而且非饱和岩土体的抗剪强度随着含 水量的增大而减小。降雨造成的非饱和区岩土体抗 剪强度的降低也是造成边坡失稳的一个重要原因。

路堑开挖使滑坡体完整性遭受破坏和整体强度 降低横山粘土心墙坝施工组织设计正文，成为滑坡体复活变形的外部因素”，该滑坡 在开挖前是稳定的，是由于没有外在因素的扰动影 响.根据现场观察分析.滑坡体是从边坡第一级坡中

部剪出，从而可以断定，该古滑坡的抗滑段已经被 断，滑坡体上部分潜在滑动面的抗剪强度不足以抵 挡下滑力。另外，滑坡体上出现了高边坡，形成了临 空条件.为重力作用更有效实施提供了前提。

从工程地质资料我们可以知道到坡中表面是约 8m厚的坡积土层，所以拟放缓k198+560～k198+ 640第2级边坡，适当削方以减轻坡体的自重。这 样既可以减小剩余下滑力，又可以防止因坡积层岩 体因风化作用造成的落石而影响行车安全。

由于第4系残坡积层结构疏松，透水性较好，因 此应平整夯实山坡坡面，用粘土填塞滑坡后缘和滑 体上的裂缝，防止坡面径流汇集下渗至滑体内部，同 时，在距离滑坡后缘裂缝5m以外的稳定斜坡面上 设置环形外围截水排水沟。根据地形设置一条绕滑 体外围截水沟，断面尺寸以该地区最大降雨强度时 水流不漫沟为标准，沟底高程和沟底比降以顺利排 除拦截地表水为原则，水沟平面呈“人”字形展布。

所在区域的降水十分丰富，且滑坡体岩土体渗 透系数较大，当降水后，雨水会很快渗透到坡体内 使切坡的抗剪强度降低，在滑坡上路段我们采取以 下2种方式进行排除坡内积水：①平孔排水。在第 1级边坡和第2级边坡下部采用PVC有孔排水管进 行排水。塑料排水管长度为达到潜滑面附近为准， 直径为10cm梅花型布置，排水管设5%坡度以利 排水，这种方式主要是排除深层积水。②在第2级 切坡设置支撑渗沟排水。支撑渗沟宽2m，底部采 用M75砂浆砌片石，两边及背部采用砂夹卵石作 反滤层，中间用干砌片石

边坡凌空面主要是由第4系（Q）角砾土含碎 石、第四系（Qd碎石土含块石组成，此种岩土体暴 露于地表极易松弛，容易使雨水沿裂缝渗入坡体内 和发生局部失稳现象。在k198+560～k198+640 段边坡防护采用现浇砼拱形格植草，先对坡面坡面 进行清理、锤面处理，然后用C15砼浇注拱形格构， 格构应紧贴坡面.最后在框内植草。

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620图1)，地勘资料显示该剖面沿滑面的稳定系数 为Q82<1，处于不稳定状态。考虑刷方减载后，经 计算，剪出口处剩余下滑力552kN/m，存在失稳可 能，所以在k198+560～k198+640段距路中心线左 侧3Q4m挖方边坡平台处设置一排2×15m的抗 滑桩，桩间距5m，共17根，根据潜在滑动面实际深 度确定桩长；为减少对边坡的影响湖南省建筑环境与设备专业-专业知识试卷（2022年修订），该段右侧边坡平 台加宽为50m保证抗滑桩侧的侧向余宽。

1.05MPa在中跨11号拉索断面；边跨最大正应力 增量103MPa在10号索断面。 ②拆a索下缘正应力：中跨最大正应力增量 1.95MPa在中跨11号拉索断面；边跨最大正应力 增量179MPa在10号索断面