下里哈软岩路基顺层边坡防护支挡对策研究

袁　奇，龙　维，刘　品，陈　媛

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳　550081)

下里哈软岩路基顺层边坡防护支挡对策研究

袁奇，龙维，刘品，陈媛

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳550081)

摘要：为设计下里哈软岩路基顺层边坡的支挡防护，对下里哈路基顺层坡工程地质特点进行总结。以分析计算为手段，以剩余下滑力、下滑段及抗滑段为指标，提出桩板墙及桩基承台挡墙2个比选方案。结合地层岩性并考虑潜蚀和软岩流变，确定采用桩板墙为防护支挡对策。

关键词：软岩路基；顺层边坡；剩余下滑力；防护对策

贵州山区由于受多期构造作用，地表切割强烈，地貌起伏高差大，沟谷发育沟壑交错，从而导致区域内顺层坡非常发育。高速公路施工建设过程中，各种挖方边坡和填方路基边坡都受到顺层滑坡的威胁[1]，且由于降雨充沛，顺层滑坡时有发生。

许多学者对顺层滑坡理论进行了探索。刘才华[2]研究了后缘张裂隙充水高度与汇水流量的相关性。刘玉梅[3]针对顺层坡稳定性进行了分析，推导出地下水作用下顺层边坡的稳定性系数。许强[4]研究了极缓倾斜顺层边坡的滑动条件和成因机理，并探讨了相应的防治措施。祝辉[5]对向家坡滑坡进行了稳定性分析并提出了3种防治对策。另外，许多设计人员还对顺层边坡进行了详细的防治设计研究。吴辉[1]对贵州省高速公路建设过程中出现的边坡病害进行了总结并提出了清除滑坡体、治理排水、抗滑挡土墙等一系列防治策略。刘宏力[6]对109个边坡实例进行了统计，对层状岩质边坡的失稳判据进行总结，得出了顺层边坡失稳与坡体岩性、岩层倾角、厚度、边坡角及坡高的关系。陈华兴[7]对曾家坡滑坡进行了机理分析并将该滑坡分成3个区进行了治理。廖俊[8]则将多排桩与框架锚索联合应用进行滑坡防治。

尽管众多学者对顺层滑坡理论进行了探索、设计人员对顺层边坡防治进行了总结，但针对具体的顺层边坡防护设计，设计人员仍须结合具体的工程地质条件进行具体防护设计。为了设计下里哈软岩路基顺层边坡的支挡防护，本文以下里哈路基顺层坡工程地质条件为背景，以分析计算为手段，以剩余下滑力、下滑段及抗段为指标，从而确定下里哈软岩路基顺层边坡的支挡防护对策。

1工程概况

贵州省余庆—安龙高速公路位于云贵高原向华南丘陵过渡的斜坡地带，地势北西高，南东低。下里哈软岩路基顺层边坡位于余庆至安龙高速公路罗甸—望谟段下里哈村境内，起讫桩号为YK52+026～YK52+206，路基平面见图1。由于路线走向与坡面走向近于水平，因此填方路基处于顺层状态。

YK52+026～YK52+206段填方路基顺层边坡所处的下里哈村年平均降雨量为1 300.8 mm，日最大降雨量为181.8 mm。地下水类型为松散层孔隙水和基岩裂隙水。受季节影响明显，夏秋2季地层极为富水。地层由新到老分别为黄褐色第4系粉质粘土及残坡积碎石土，下伏基岩为3叠系中统许满组(T2Xm)，产状为295°∠30°，薄层泥质粉砂岩夹泥岩。根据岩体的节理、裂隙发育特征、硬度与完整性，将下伏基岩划分为强风化和中风化2层：强风化层为灰黄色泥质粉砂岩夹泥岩，节理裂隙发育，局部节理裂隙面粉质粘土充填；中风化层为深灰色泥质粉砂岩夹泥岩，节理发育-不发育，岩体较破碎-较完整。因此，总结该段路基边坡特点为富水、软岩、顺层坡。

2防护支挡备选方案

本文根据YK52+026～YK52+206段路基边坡富水、软岩、顺层坡的特点，结合吴辉、刘宏力和陈华兴[1、6-7]对贵州省高速公路顺层边坡防护支挡方案的设计总结，以YK52+100剖面为计算剖面，选择桩基承台挡土墙、桩板墙、路肩墙及路堤墙为路基防护备选方案。主要考虑“安全耐久”的设计原则，并对防护支挡所处位置剩余下滑力大小、下滑段长短和抗滑段长短进行比较择优，再结合工程地质条件进行防护支挡方案的选择。

3剩余下滑力计算

3.1潜在滑动面分析

余庆至安龙高速公路罗甸—望谟段YK52+026～YK52+206分左右2幅设计。因该路段左侧挖方边坡确定采用抗滑桩进行防护，故进行路基填方稳定性分析时，将左侧挖方边坡视为稳定边坡。由于路基填料使用软质岩填料填筑路基，软质岩经过开采、搬运、压实等措施之后易崩解、软化，结构会受到极大破坏，因此稳定性分析计算时，将对坡体按照均质岩进行分析。应用简化毕肖普法搜索潜在最危险滑动面。参考刘宏力和陈华兴[6-7]对顺层坡防治经验，4种防护支挡不考虑支挡措施、只考虑路基填土性质及动载荷的作用，以此计算各防护支挡所处位置所受的剩余下滑力。潜在滑动面如图2所示。图2中，①、②、③、④分别代表桩基承台挡土墙、桩板墙、路肩墙及路堤墙的潜在滑动面；CBYK1与BP3分别为钻孔编号，其中左侧为高程数字，右侧为钻孔深度；T2Xm为三叠系中统许满组薄层泥质粉砂岩夹泥岩。

图2　4种备选方案横断面及相应潜在滑动面示意

3.2参数选择

剩余下滑力计算采用传递系数法，不考虑滑块间变形和拉张。由现场实地调查和室内饱水条件下的直剪试验结果可知，顺层坡层面受地下水作用软化后其力学参数急速降低，故稳定性分析计算时需将潜在滑动面全部按照滑带土取值。稳定性分析时，考虑了地下水对土体参数的弱化作用，故不再重复考虑地下水作用。分析计算采用的基本参数见表1。

根据地质勘察报告及设计要求，路基边坡土层从上到下分别为软质岩填料、松散坡积层、强风化层及中风化层，其土性参数见表2。

表1　剩余下滑力计算基本参数

表2　土性参数选取

3.3结果对比

根据剩余下滑力计算结果绘制了4种支挡防护潜在滑动面的剩余下滑力曲线，见图3。根据对剩余下滑力曲线的分析，4种防护支挡方案的支挡处剩余下滑力大小、抗滑段长度、下滑段长度见表3。4种防护支挡方案的3类指标对比见图4。

图3　4种支挡方案剩余下滑力曲线

图4　4种支挡方案的3类指标对比

对比指标桩板墙路肩墙路堤墙桩基承台挡墙支挡处剩余下滑力/(kN·m-1)763.531481.081318.64585.15下滑段长度/m25303022.5抗滑段长度/m12.523.522.510.8

由表3和图3、图4可以看出，路肩墙剩余下滑力最大，达到1 481.08 kN/m，路堤墙次之，桩板墙所受的剩余下滑力为763.53 kN/m，桩基承台挡墙所受的剩余下滑力最小，只有585.15 kN/m；桩基承台挡墙下滑段最短，只有22.5 m，而路肩墙和路堤墙均达到30 m；路肩墙和路堤墙的抗滑段最长，达到约23 m，而桩基承台挡墙的抗滑段最短，只有10.8 m。

4防护支挡方案

上述分析表明，桩基承台挡墙承受的剩余下滑力最小，路堤墙和路肩墙剩余下滑力最大，桩板墙居中。因此，排除路堤墙和路肩墙，支挡方案应在桩板墙和桩基承台挡墙之间进行比选。

由于路基下伏为第4系粉质粘土、残坡积碎石土，强风化层为灰黄色泥质粉砂岩夹泥岩，节理裂隙发育，局部节理裂隙面由粉质粘土充填，且路基受降雨及土体含水量影响较大，存在一定流变性质，因此二者剩余下滑力差别应远远不如计算得到的那么显著。

由于桩基承台挡墙相邻2桩之间存在支挡薄弱带，软质岩填筑的路基在地下水作用下可能发生潜蚀，且软岩土体由于长期受载会产生流变，因此桩基承台挡墙存在不“耐久”的隐患。而桩板墙则无此弱点，相邻2桩的挡板 “包裹”了填筑路基，可避免地下水的潜蚀及土体的横向应变，避免流变大变形对路基造成的潜在威胁。基于以上分析，并结合“安全耐久”的设计原则，下里哈软岩路基顺层边坡的防护支挡方案设计为桩板墙。

赵明阶[9]研究成果指出，土层或软质岩层，其抗滑桩锚固深度取1/3～1/2桩长比较合适，故本次设计锚固深度取10 m。根据CBYK1钻孔可得到强风化层为6 m，BP3钻孔可得到强风化层为8.9 m，内插法得到抗滑桩处强风化层深度为7 m，因此桩须嵌入中风化层至少3 m。鉴于松散层厚度不一，故设计了A、B两种桩，其中20 m长A型桩19根，24 m长B型桩12根，挡板543块。设计立面见图5。

图5　支挡设计立面

5结束语

本文以下里哈路基顺层坡工程地质条件为背景，以分析计算为手段，以剩余下滑力、下滑段及抗滑段为指标，结合地层岩性对下里哈软岩路基顺层边坡的支挡防护对策进行了研究，并对下里哈路基顺层边坡富水、软岩、顺层坡的特点进行了总结。对剩余下滑力计算结果对比，确定桩板墙及桩基承台挡墙为比选方案。考虑地层岩性中软岩流变和路基潜蚀，确定采用桩板墙进行防护支挡。

参 考 文 献

[1]吴辉.贵州山区高速公路边坡滑坡病害分析及治理[J].水土保持研究，2007，14(5)：221-224.

[2]刘才华，徐健，曹传林，等.岩质边坡水力驱动型顺层滑移破坏机制分析[J].岩石力学与工程学报，2005，24(19)：3529-3533.

[3]刘玉梅，杨振凯.饱水岩体边坡抗滑稳定系数计算[J].岩土力学，2003，24(增2):329-331

[4]许强，范宣梅，李园，等.板梁状滑坡形成条件、成因机制与防治措施[J].岩石力学与工程学报，2010，29(2)：242-250

[5]祝辉，唐红梅，李明，等.重庆—贵州高速公路向家坡滑坡稳定性分析及防治对策研究[J].岩石力学与工程学报，2006，25(增1)：2687-2693.

[6]刘宏力，刘品，陈华兴.西南山区高等级公路层状岩质边坡失稳判据研究[J].交通科技，2010(5)：42-44.

[7]陈华兴，王瑞甫，刘宏力.玉三高速公路曾家湾滑坡综合治理研究[J].交通科技，2009(5)：52-54.

[8]廖俊，秦龙，张敏.多排抗滑桩与锚索框架梁在滑坡治理中的联合应用研究[J].交通科技，2015(4):57-59.

[9]赵明阶，何光春，王多垠.边坡工程处治技术[M].北京：人民交通出版社，2003.

Research on Countermeasures for Protective Support of Bedding Slope on Xialiha Soft-rock Roadbed

YUAN Qi, LONG Wei, LIU Pin, CHEN Yuan

Abstract:In order to design protective support of bedding slope of Xialiha soft-rock roadbed, this paper summarizes geological features of Xialiha roadbed bedding slope project. By means of analysis and calculation, and with residual downward slippery force, downward slippery section and anti-sliding section as indices, this paper proposes 2 comparison and selection schemes of slab-pile wall and pile foundation platform. In combination with formation lithology and in consideration of subsurface erosion and soft rock rheology, the paper determines to adopt slab-pile wall as the countermeasure for protective support.

Keywords:soft-rock roadbed; bedding slope; residual downward slippery force; protective countermeasure

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.03.005

收稿日期：2015-11-02

作者简介：袁奇(1990-)，男，贵州省遵义市人，硕士，助工。

文章编号：1009-6477(2016)03-0019-04中图分类号：U416.1

文献标识码：A