高速公路膨胀土滑坡稳定性分析及治理措施研究

1?工程概况

吉林省某高速公路施工过程中，其一级公路段内发生多次滑坡，平均每隔2年发生1次滑坡，地表出现大量裂缝和陡坎，最大裂缝宽0.9?m，滑坡陡坎最大高差2.1?m。滑坡体平面形态呈椭圆形，长轴长度约350?m，短轴长度约120?m。滑体主滑方向为115°E，主滑方向与高速公路方向交角为55°左右。滑坡平面面积约为1.5×104?m ² ，坡体高度约20?m，滑体平均厚度约为10?m，滑坡体总体积约为1.4×105?m ³ 。

本研究区位于延吉盆地北缘的丘陵地带，区内植被较发育，地势北低南高，地表坡度5°~12°，多年平均降水量约500~700?mm，雨季集中在6~9月，占全年降水量的70?%。区内地层主要为第三系珲春组沉积岩和第四系松散堆积层，岩性主要以泥岩、砂岩、粉质粘土和人工素填土为主，第四系地层的矿物成分主要以易吸水膨胀的蒙脱石和伊利石为主，易吸收水分膨胀变形。地下水为孔隙裂隙水，主要接受大气降雨补给，少量来自基岩侧向补给。

2?滑坡成因分析

2.1?岩土体性质

区内第三系珲春组为灰黄色砂泥岩互层的岩层，该套地层呈半固结状态，节理裂隙发育，岩层主要矿物成分为蒙脱石、伊利石和粘土，其中蒙脱石和伊利石在地层中含量为20?％~60?％。岩土体具有吸水膨胀、失水收缩的特性，为典型的膨胀土。

2.2?人类活动

高速公路施工直接采用当地固结程度较差、抗压强度较弱的膨胀土作为填方材料，加之前期施工作业中未能对全风化层进行完全挖除，导致路基具有膨胀性，人工填方打破了岩土体之间的应力平衡，导致新填方的坡脚处易产生侧胀。 同时，人工填方路基改变了天然地形，使边坡变陡，填方后滑坡边坡坡度为25°~35°，为滑坡的形成提供了地形条件。

2.3?水流作用

填方材料取自干燥的全风化层，在降雨和地下水的作用下，膨胀土吸水膨胀，填方土体中水分增加，岩土体的抗剪强度下降，导致填方体和路基表面结构遭到破坏。由于膨胀土遇水的膨胀性与极低强度特性，且填方路基通常在坡脚容易产生应力集中现象，特别是坡脚剪应力增大，就特别容易在坡脚首先被剪坏，由于土体的内摩擦角与内聚力极低，因此可以产生很平缓的剪切滑动面。

3?滑坡治理方案设计

依据DZ/T?0219—2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》，并结合区内工程地质条件和滑坡成因，对滑坡体进行治理方案设计。具体治理方案为：在A–A'、B–B'和C–C'这3个剖面各布设1排抗滑桩，新挖3条排水沟（排水沟–1、排水沟–2、排水沟–3），长度分别为327?m、316?m和171?m，排水沟–1用于排出区域1、区域2与区域3的地表水，对于路基两侧坡面降落在坡体表面的地表水处理，在坡面上间隔4?m设1个急流槽，拦截坡面水，将水引入急流槽，其间坡面铺草皮，路基北侧急流槽连接到排水沟–2，路基南侧急流槽连接到排水沟–3和小河沟。滑坡平面位置及工程布置如图1所示。

图1?滑坡平 面位置及工程布置示意

3.1?抗滑桩设计

各剖面抗滑桩混凝土强度采用C30，桩箍筋间距均为150?mm，A–A'和B–B'剖面纵筋及箍筋均采用HRB?355，C–C'纵筋和箍筋采用HPB?400，各剖面桩纵筋合力点到外皮距离分别为220?mm、160?mm和220?mm。纵筋宜取直径32?mm、箍筋宜取直径16?mm，对钢筋布置进行计算，结果见表1。

表1?钢筋布置情况

3.2?地表排水系统设计

排水沟–1、排水沟–2和排水沟–3均采用矩形截面：400?mm×400?mm（内），排水沟每隔20?m设置1条伸缩缝，缝宽20?mm，沥青填缝，缝两侧浆砌块石找平，沟底、两侧采用浆砌片石，M?20水泥砂浆抹面。排水沟横剖面如图2所示。

图2?排水沟横剖面示意

急流槽可采用由浆砌片石铺砌的矩形横断面。浆砌片石急流槽的槽底厚度可为300?mm，槽壁厚300?mm。槽顶应与两侧斜坡表面齐平。槽深为300?mm，槽底内侧宽为500?mm。槽底每隔2.5~5.0?m应设置1个凸榫，以避免槽体顺坡下滑，其断面尺寸如图3所示。

图3?急流槽剖面示意

3.3?坡体内排水设计

渗沟平行于公路设计，位置在公路路基北侧坡脚处，位于排水沟–2下方。由于在建高速公路北侧地势较高，因此北侧渗沟在迎水侧设计为采用透水的土 工织物，另一侧设为隔渗层，可选用有聚酯类、尼龙或聚丙烯材料制成的编制或无纺织物，沿路线纵坡排引至自然沟渠。 渗沟底宽为950?mm，深度取1?250?mm。渗沟采用?160?mm的PVC管，开有 ?20?mm的小孔，间隔30?mm，呈梅花状分布，并用透水土工织物包裹，渗沟内的填料采用砾石、碎石以及片卵石等透水性能较好的材料，具体尺寸如图4所示。

图4?渗沟横剖面示意

4?结论

膨胀土具有膨胀性和低抗剪强度的特性，受大气降水和地下水的影响，膨胀土吸水膨胀，改变了滑坡体的应力分布，降低了滑坡体的稳定性。

抗滑桩可以确保底滑动面的安全，疏排地表水与滑坡体内的地下水是治理滑坡的重要内容，排水系统的设置是关系到膨胀土滑坡治理是否成功的关键。本研究采用“抗滑桩+地表排水系统+坡内排水”的综合治理方案，降低了膨胀土质滑坡的发生的概率。