滑坡及边坡处治设计概述

冉 隆 举 隆然

摘要 本文主要介绍了新胜高速公路滑坡及不稳定边坡的概念和类型，分析论

述了其形成原因，总结了滑坡及不稳定边坡处治设计的方法、步骤和注意事项。提出了在处治设计过程中，坚持理论与实践经验相结合、坚持动态设计的科学观念、树立设计、施工与环境景观协调的观点。

主题词 滑坡 潜在不稳定边坡 处治 动态设计

1前言

随着贵州新胜高速公路建设的快速发展，公路路基不可避免地碰到滑坡、路堑不稳定边坡等边坡病害问题，从而造成工程变更费用的快速提高，本文总结前期滑坡、不稳定边坡的处治经验，谈谈如何结合工点的地形地貌、工程地质、水文地质、周边环境及工程本身的可行性、经济性、实用性的特点，进行合理而有效的方案设计是专业设计人员、施工人员必须重点考虑的问题。在设计和施工过程中必须确立以人为本，环境至上，路为人服务的宗旨；公路建成后，其环境与景观是由人来感受和评价的，因此好的设计方案必须是在工程完成后，达到与周边环境的紧密协调，达到工程效果与视觉效果双重丰收的目的。

2滑坡及潜在不稳定边坡的概念

2.1滑坡

滑坡是由于各种自然或人为的因素影响破坏了岩土体的力学平衡，使斜坡上的岩土体在重力作用下，沿一定的软弱面或软弱带整体下滑的不良地质现象。新胜高速公路碰到的主要为工程滑坡。

发育完整滑坡的形态要素包括：滑坡体、滑动面（带）、滑坡床、滑坡周界、滑坡壁、剪出口、滑坡台阶、滑坡舌、滑坡洼地、主滑线、滑坡裂缝（拉张裂缝、剪切裂缝、鼓张裂缝、扇形张裂缝、及其它羽毛状裂缝、膨胀裂缝、放射状裂缝）等。

图示：滑坡形态极为清晰的K102+150～+400路堤滑坡

滑坡的分类：滑坡的分类可从滑坡体的物质组成、滑动面的成因、规模、厚度、力学性质等多方面来分。

①按组成滑坡体的物质分类：粘性土滑坡（BK0+100~BK0+200）、堆填土滑坡（K102+150~K102+400路堤滑坡）、堆积土滑坡、破碎岩石滑坡（狮子山隧道出口滑坡）、岩石滑坡（K137+800~K138+000段灰岩顺层滑坡）。

②按主滑动面成因类型分类：堆积面滑坡、层面滑坡、构造面滑坡、同生面滑坡。 ③按滑坡体规模分类：特大型滑坡（体积大于300万m3）、大型滑坡（50万~300万m3）、中型滑坡（3万~50万m3）、小型滑坡（小于3万m3），新胜公路目前发现的均为中、小型滑坡。

④按滑坡体厚度分类：巨厚层滑坡（大于50m）、厚层滑坡（20~50m）、中层滑坡（6~20m）、浅层滑坡（小于6m）。

⑤按引起滑坡的力学性质分类：牵引式滑坡、推动式滑坡。

⑥按构造特征和滑动面的相互联系分类：均质滑坡、顺层滑坡、切层滑坡。

2.2潜在不稳定边坡

潜在不稳定边坡是指因人工开挖，造成岩土体失去原有平衡，目前尚未发生破坏，但在其它自然条件恶化的情况下可能发生破坏的边坡。对这类边坡的处理，主要是预防大的公路病害出现，以免影响公路的服务质量和确保人们生命财产安全。比较典型如27标朱昌河4号墩下边坡处理。

公路工程中一般将边坡高度大于30m的岩质边坡和高度大于20m的土质边坡称为高边坡，其它称为一般边坡；通常边坡的破坏不外乎两种因素：人为因素与自然条件。人为因素主要包括开挖顺序不当、爆破不当、开挖速度过快、长时间暴露并受雨水冲刷而造成边坡失稳。自然条件主要是指水文和工程地质条件差的岩土边坡，如：近期地质构造形成的堆积体、近期人工堆积体、全风化亲水性岩体、顺层岩体、软弱夹层边坡、风化不均匀且裂隙发育的岩体、特殊构造边坡、特殊岩土边坡、第四系堆积体等，这些天然条件较差且易形成不稳定边坡的路段，无论是高、低边坡均易失稳，如20标K101+300~+900段煤系地层边坡。当然，边坡高度越高，临空面越大，造成的危害性也越大。

3处治设计前的准备工作

任何工点的处治设计必须事先做好充分的准备工作，俗话说得好：“磨刀不误砍柴功”，只有充分做好调查、现场踏勘、水文及工程地质勘探、资料分析，类似工程的资料搜集、专家咨询意见分析等基础工作，才可能获得合理、有效、成功的处理结果。下面就几项主要准备工作做简要阐述。 3.1滑坡或潜在不稳定边坡的勘探

对于滑坡或边坡，对其定性、评价及范围的确定，主要依据来源于地质勘探及调绘。对于古滑坡应通过挖探、物探及钻探确定古滑动带的位置、深度、滑面计算参数、滑体的岩土成分、滑体及滑面的富水量等，而滑坡的规模应通过钻探、物探、坑探及调绘综合判断；对于新滑坡体除勘探及调绘外，位移、裂缝的观测极为重要，其方法包括：地表裂缝观测、地表位移观测、深层位移观测等。

对于大、中型滑坡，应沿主滑动方向布置纵向勘探线，纵向勘探线间距一般应小于80m，单个滑坡纵向勘探线不少于3条，横向勘探线垂直滑动方向布置，横向勘探线一般不少于3条。每条纵向勘探线上的勘探点不宜少于3个，且控制性钻孔不得少于钻孔

总数的1/3。如图1所示，为一处滑坡勘探布置示意图。对于特殊或大型、特大型滑坡，还可采用平硐或竖井勘探，并作好详细的工程地质编录工作。对于滑坡可采用物探、钻探并结合调绘方法综合确定其潜在滑动面。

图示：滑坡勘探布置示意图(狮子山隧道出口) 边坡的勘探应根据边坡所在位置的地形地貌、岩土性质、岩石产状、边坡高度等因素确定。对于初步判断为不稳定的路基高边坡，可采用物探、钻探、原位测试寻找软弱夹层，查明各岩土层的抗剪强度参数，采用里正岩土计算程序搜索（选用2~3个断面）并结合调绘方法综合确定其潜在滑动面。一般沿坡顶纵横向各布置2条物探线，并沿主要潜在滑动轴方向布置3个钻孔，必要时可适当增加钻孔。

总之，勘探工作量的布置，应以查明该坡体的各个要素及指标为原则。 3.2滑坡或潜在不稳定边坡的性质和规模

滑坡或潜在不稳定边坡性质和规模的确定，将决定其处理方法、范围、工程投资，因此应加以重视。判断滑坡体的力学性质，是牵引式还是推动式滑坡，就可能决定其工程措施的类型、处理的位置，如果处理方法和处理位置不当，就不可能达到理想的效果，

甚至导致失败。滑坡范围的确定也至关重要，如果范围确定过大，就造成较大的浪费，如果范围确定过小，可能导致局部或整体的失败。 3.3多听取高总司专家组的建议

岩土边坡的设计与施工，应把眼前工程与处理成功的同类工程进行类比，其经验来源于实践，专业技术人员应大量吸收前人的经验和教训，不断总结，在设计、施工、动态设计、再施工中加以完善。岩土工程是理论科学与实践科学的高度结合，因此，任何设计者在对滑坡或边坡处理前应广泛收集意见和建议，特别是对难度较大或大型工点，应多听取高总司专家组的意见，集思广益，充分发挥专家的经验和集体的力量，才能达到较全面、合理 、经济的效果。

4设计计算参数的确定

滑坡及边坡在处理前首先要确定的是其稳定情况，采用什么方法计算非常重要，其中，对计算结果影响最大的因素是计算参数的确定。计算参数一般包括：滑面的力学指标C、Φ值，滑面的天然坡度θ，滑体岩土的物理指标天然容重γ、含水量ω等。对于古滑坡或已经存在开裂的边坡来说，可通过调绘、勘探及试验，比较可靠地确定滑面的天然坡度θ，滑体岩土的物理指标天然容重γ及含水量ω，而对于滑面的力学指标C、Φ值，仅通过试验确定，其可靠度是不够的，应通过多种方法综合确定。对于岩质边坡还应结合岩石产状、节理面、构造面等作赤面投影分析，确定连通和可能连通滑动面的位置、滑坡体积等要素。

通常确定滑面强度指标采用的方法有：现状极限平衡反算法、工程类比法、数理统计经验法、勘探试验法等。

现状极限平衡反算法：该方法是对某一工点目前所处的状态进行分析，采用主滑和抗滑达到极限平衡状态，反算其力学指标，一般现状安全系数取值为0.95~1.05。实际工程中现状安全系数的取值是非常有讲究的，例如：一个滑坡或边坡已经发生开裂，有滑动迹象，表明其处于欠平衡状态，安全系数可取小值，反之，滑坡体未见任何开裂迹象、滑坡体的抗滑段完好无损，或边坡在开挖前就主动加固处理等，表明其处于超平衡状态，安全系数可取大值。

工程类比法：该方法在工程实践中被广泛采用，但需要有丰富的实践经验，对于曾经设计、施工或参加研究、讨论的工点有比较清楚的认识和保存完整的资料。设计者可

根据现场的调研资料、滑坡体的物理指标，与同类型的滑坡体对比分析，初步确定该工点的力学指标范围。

数理统计经验法：当滑带岩土的性质及所在部位与已有可靠经验数据的滑坡近似时，可经过对比，将经验数据分析调整后，得出该工点的计算参数。在《路基手册》中，列出了铁路部门统计的典型滑坡的物理指标、滑坡性质与对应的力学指标。

勘探试验法：严格来说，该方法是最直接有效的方法，因为岩土的性质千差万别，只有符合当地实际情况的数据才是最可靠的，但是，事实上不完全如此，原因在于：1、滑体多为非匀质体，数量有限的钻孔与试验难以完整反映整个滑体的实际情况；2、实地勘探与试验受勘探方法及勘探人员素质影响较大，如明明要求干钻施工时为追求经济效益采用水钻等，从而造成试验数据偏差较大，如果完全照搬试验数据，可能得到完全不同的结果。

5处治方案的确定

处治设计的原则应根据工程所在的位置、重要程度、工期等因素确定。处治方案的确定应遵循从预防到治理，从简单到复杂，从根源到表面的原则，应充分考虑方案的经济性和可实施性。

滑坡及边坡失稳多发生在雨季，一次暴雨可诱发大量滑坡产生，显然水的影响是关键性因素，十水九祸，水对滑坡及边坡的影响可概括为物理化学效应、孔隙水压力效应和渗透压力（动水压力）效应。

在滑动带及潜在滑动面附近，地下水含量如果增大，就会降低滑带的抗剪强度指标，同时增大了滑体的自重，即物理化学效应和孔隙水压力效应，从而增加了下滑力，减小抗滑力，降低了滑坡的安全系数。如果能有效地降低滑带的地下水含量，对于滑坡体的自稳能力会大大增强，这也是最直接、最经济有效的方法。地表水是地下水最直接的补充，当地表水下渗到滑坡体内之后，一方面直接补充了滑带的地下水，另一方面增加了滑体的重量，如果滑坡体或边坡已经开裂，地表水的危害将会更大，因为地表水会沿着裂缝大量下渗，除了降低滑带的力学指标外，还可能形成管状渗水，将滑带内的沙土不断带出，从而造成滑坡体快速坍塌、下滑，其动水压力效应此时显得更为突出。因此，任何工点在做工程处理前，应首先考虑如何做好排水措施。

排水设计是建立在对工点及其周边的水文地质做了较为细致分析的基础上，要较可靠地掌握滑坡体内地下水的主要来源、水量、水质，地表水的下渗程度、流量，以及水

对该工点的危害程度等资料。一般地表排水措施包括山坡截水沟、环形截水沟、枝状截水沟、地表渗沟、地表枝状渗沟、粘土或砂浆封闭裂缝、临时性封闭坡面等；地下排水措施包括深层导水孔、排水隧洞、深层地下渗沟、地下帷幕墙等。实际工程中应根据调查情况，合理确定排水方案。

在做好排水设计的前提下，工程措施是安全的保证。通常采用的工程措施包括以下几种方法（卸载除外）：重力式抗滑挡墙、锚杆（索）挡墙、小锚杆挡墙、锚杆（索）框格梁、钢管（轨）桩、抗滑桩、锚索抗滑桩等。采用何种方法处理，应根据其规模、计算推力、公路等级等因素确定。对于较为复杂的工点多采用综合处治的方法。

对于滑坡及边坡的处理，在确定某种方案处理的同时，还应着重考虑其处理的部位；处理部位选择得当，能带来更经济、快速的效果；例如：当通过力学计算确定某一滑坡采用抗滑桩处理后，抗滑桩设置的位置、深度就非常重要，如果将抗滑桩放在主下滑段的下缘附近，需要承受的下滑力就最大，而且桩长也较长，工程量可能最大；反之，如果抗滑桩放在滑坡舌以外，就不能起到抗滑的作用；另外，还应考虑滑坡体是否有越顶的可能。

6处理方案的安全性与环境保护

处理方案必须考虑实施过程中的安全性及完工后与周边环境的协调。任何设计必须建立在安全施工的基础上，没有安全保证的设计方案，不是成功的方案。设计中应说明施工中特别注意事项；对于抢险工程，应配合业主、监理、施工等部门做好安全应急措施、预防措施。设计中还应考虑完工后与周边环境的协调性，尽量做到少留处理痕迹，多绿化。例如：采用抗滑桩处理的边坡，桩顶尽量不要露出坡面，靠近司乘人员视线的坡面尽量采用与附近边坡同样防护的方法处理；采用格子梁锚索处理的边坡，在格子梁之间尽可能采用绿化的方式处理。

7动态设计

任何设计都不可能做到尽善尽美，随着施工的不断推进，工点的地质情况得到进一步的验证，与设计勘探的地质资料可能存在一定的差别，此时，就必须及时地对原设计作出调整，也就是我们常说的动态设计。动态设计必须以客观、科学的态度对待；当地质条件比原设计资料差，原设计的安全可靠度不能确保工程安全时，增加工程量是必要的，也是不容犹豫的；而当地质条件比原设计资料好，经验算可适当减少工程量时，也是应该减少的；总之，动态设计是根据实际地质情况，对原设计做必要的调整。

8设计中的注意事项

对这些特殊工程地质工点作设计时，必须要以客观、科学、一丝不苟的态度对待，在设计中必须注意如下几点：①亲临现场；②多跑多看；③搜集资料；④分析严密；⑤计算合理；⑥方案比较；⑦专家论证；⑧动态设计。只有做到以上几条，才能确保处理方案的可靠性、真实性、经济性。

9结语

滑坡及潜在不稳定边坡是山区高速公路建设中常见的不良工程地质现象，但对大型、特大型滑坡或大片不易稳定的地层区，在路线方案设计阶段就应绕避，尽量减少后期隐患，节约投资。在滑坡及边坡的具体设计中，工程设计人员、施工人员只有不断总结经验和教训，在实践中修改和完善，以客观、科学、一丝不苟的态度来对待，才能设计出合理、经济、实用的方案，才能使自己的经验得到不断丰富。

参考文献: 公路路基设计手册 公路路基设计规范