锦屏水电站对外公路k35+160.00~k35+420.00段边坡整治设计

摘要：简要介绍公路边坡的地形、地质条件和发生滑坡后的基本情况。通过分析边坡产生滑坡的原因，推定滑坡面的形态，反算边坡岩土体的物理力学参数，对边坡滑坡的稳定性进行分析，并对拟定的治理工程方案进行稳定性验算。经实践证明，治理方案实施后取得了较好效果。

关键词：公路；滑坡；边坡稳定性；分析；加固措施

1 边坡概况

锦屏一、二级水电站系雅砻江中、下游卡拉至江口河段水电规划梯级开发的主要梯级电站，电站位于四川省凉山彝族自治州境内，地处深山峡谷，区域自然条件较恶劣。锦屏水电站对外公路为电站与外部交通联系的主要通道，路线全长约57km，起于安宁河河畔的漫水湾镇，向西越过牦牛山至雅砻江边，沿雅砻江左岸顺流而下，至磨房沟连接锦屏二级水电站（厂区）雅砻江东桥。公路通过工程区域地形、地势起伏大，线路通过区域多为起伏较大的“鸡爪”地形，其中K35+160.00～k35+420.00段为对外公路沿线边坡的典型地质灾害段。

1.1地形、地质条件。该段高边坡位于瓦屋纳达沟与大沙沟之间的山脊上，山脊走向为NW―NE向，线路总体走向为NE―NW向，自然坡度较陡，坡顶后地形平缓至反坡。

边坡岩体为砂质、炭质板岩；岩层褶皱变形强烈，总体走向NNE倾NW；主要发育两组节理，一组走向NNE倾SE，二组走向近EW倾S，节理延伸0.5～1m，贯通性不好，边坡强卸荷深度10～15m。覆盖层以坡残积粉土为主，厚度2～4m；其下为砂土状～碎块状强风化砂质板岩，坡体以砂土状为主，破碎；中风化埋置较深，仅部分坡脚挡墙基础可见到。边坡主体为砂土状～碎块状强风化砂质板岩，破碎，该区域降雨量大。

1.2 原设计及边坡滑坡情况。该边坡最高53m，原设计下部坡率1：0.5，上部坡率1：0.75，坡脚设挡墙。全坡开挖到底后，长时间未采取任何支护措施，致使坡顶发生开裂，局部垮塌，开挖坡顶出现一条宽约20cm的裂缝。

变更设计对坡率进行了调整，坡脚设3m高路堑挡墙进行支挡，以上设系统锚杆支护。全坡面开挖至坡脚后，先从边坡中上部出现纵向贯通张开裂缝，坡脚已设挡墙被剪断，并向外推移。经几次暴雨后，坡面出现多处环向张拉裂缝，坡顶裂缝继续向后发展，继而边坡整体下滑，边坡最深层滑动面从路基顶面剪出，后缘裂缝下错约2～4m,边坡中部隆起，边坡滑动表现为拉裂-蠕滑变形。

2 边坡滑坡的原因

根据现场调查情况分析，引起本段边坡发生滑坡的主要因素有：地质条件、工程活动、大气降雨及设计支护措施偏弱等。

2.1地质条件及地质构造。本段边坡覆盖层以坡残积粉土为主，下伏砂土状～碎块状强风化砂质板岩、炭质板岩，坡体以砂土状为主，破碎；中风化埋置较深；岩层褶皱变形强烈，开挖后若不及时封闭，将不利边坡稳定。

2.2工程活动。专用公路从该段中下部通过，受路线布置控制，路基开挖切割部分坡脚，坡脚被部分切割后，坡体前部分支挡减弱，造成坡体应力失衡，引起坡体应力重分布，在边坡前部一定范围内形成卸荷松动区，土体形成向路线滑移的趋势。而上层坡残积粉土等自身稳定性较差，加之边坡坡脚支挡措施偏弱，在路基开挖切割坡脚后易引起边坡坍塌破坏。

由于工程地质条件较差，开挖坡脚后，未及时采取支护措施，使边坡长时间处于开挖卸荷松动状态，在降雨期间，雨水浸入坡体，坡体饱水软化，加速了坡体下滑，引起边坡滑坡。在后续施工中，未按变更设计要求刷坡，在路堑墙施工时没有按照要求进行分段跳槽开挖挡墙基础，而采用挖掘机通长挖槽，致使边坡底部失去支挡，引起边坡沿深层滑动面出现整体滑移。施工中的人为因素是使边坡发生滑坡的主要原因。

2.3原设计坡脚支护措施偏弱

原设计考虑路基开挖对边坡稳定的影响，采取支挡结合喷锚支护措施，加强路基开挖后坡体的稳定性。施工过程中边坡开挖后长期暴露，在边坡应力松弛后施作的支护措施效果显著降低，发生边坡坍塌难以避免。原设计的喷10cm厚C20砼，锚杆采用φ25，长3.0m，间排距3×3m梅花型布置等支挡措施已不能满足边坡稳定要求。

3 边坡滑动的稳定性分析及整治设计

3.1滑坡面形态分析。根据地形地质条件，结合边坡滑坡的变形情况分析，坡体的后缘裂缝及左、右侧裂缝基本界定了滑坡体的范围。初次坍滑时，滑体基本为坡残积碎石土，滑体依附于砂土状～碎块状强风化顶面发生滑动，表现为浅表层的变形破坏，岩层分界面即为滑动面。但是，按照变更设计开挖后，由于长期暴露而未采取支护措施，且边坡已开挖至坡脚，引起边坡发生深层滑动。滑动体现为整体下错滑移，滑坡周界清晰，后缘陡壁较高，前缘裂缝在挡墙底部剪出。从滑坡体的形态和滑动后的后缘陡壁和前沿滑坡出口分析，滑动面为一近圆弧形，滑体前部依附于下卧碎块状强风化～中风化岩层面，后部为一切割砂土状～碎块状强风化岩层的圆弧形滑动面。

3.2 稳定性分析。从历次变形滑动情况看，边坡已发生滑坡，后缘下错，前部剪出，两侧拉裂贯通，滑体已发生整体性滑动，可以判断为不稳定滑体，边坡稳定系数小于1.0，必须对边坡滑坡进行治理。

根据初判的边坡稳定系数，选取相应的每层岩土体的物理力学参数，反算滑坡体的岩土体粘结强度C和内摩擦角φ值。根据试算结果，选取坡残积碎石土的重度为18KN/m3，C＝16KN/m2，φ＝20°，砂土状～碎块状强风化砂质板岩的重度为20KN/ m3，C＝13 KN/ m2，φ＝26°，中风化页砂质板岩的重度为20KN/ m3，C＝13 KN/ m2，φ＝26°，计算结果，滑坡体的稳定系数K＝0.998，符合边坡滑坡前的稳定状态。其力学计算模型见图1。

图1 边坡滑坡的稳定性分析图

3.3 整治设计。根据滑坡受灾对象、受灾程度、施工难度和工程投资等因素，本段滑坡为Ⅲ级防治工程，设计工艺抗滑动安全系数定为1.10～1.20。根据已发生滑坡的滑坡形态，结合地形、地质调件和滑坡发生坍塌后的实际状况，采用刷方卸载、坡脚支挡、坡面系统锚杆锚喷、截排水的工程措施，使滑坡体能自稳而不用采取较大的加固工程措施。

对已滑动松散坡面从坡顶向下进行刷坡，刷除滑坡上部不稳定滑体，坡面及时采用系统锚杆锚喷支护，防止边坡浅层滑动。对坡中部隆起卸荷岩体及土夹石坡积层进行刷坡卸荷处理，边坡中下部坡面清刷出来后及时采用系统锚杆锚喷支护。然后在坡脚设6m高C15混凝土堑挡土墙稳定坡脚，防止滑塌松散体因坡脚失去支挡继续下滑。路堑挡墙施工从两端向中部推进，按5m一段进行分段跳槽施工，路堑墙设置泄水孔。全坡面进行锚喷支护封闭坡面，并在坡面设置泄水管，坡顶设置截水沟引排水。

上述治理工程措施的力学计算模型见图2，依据上节滑坡体稳定性分析确定的岩土物理力学参数指标，采用上述加固方案的边坡安全系数K=1.199，符合Ⅲ级滑坡防治工程1.10～1.20设计工况滑坡稳定要求。

根据计算结果，设计采用的主要工程措施有：

（1）刷方卸载。对坡中部隆起卸荷岩体及土夹石坡积层进行刷坡卸荷处理，坡率采用1:0.75～1:1.10。

（2）坡脚支挡。在坡脚设6m高C15混凝土堑挡土墙，稳定坡脚。

（3）锚喷支护。对坡面采用系统锚杆支护，喷10cm厚C20砼，锚杆采用φ25，自进式锚杆，长3.0、6.0m，间排距2×2m，长短锚杆交错布置。

（4）截排水措施。滑坡体外缘裂缝，采用黏土夯填处理，并在后缘裂缝外5m外施作截排水沟，引排滑坡体外地表水。并对公路路基内侧边沟采用C15混凝土封闭，避免边沟水进入路基内。

图2边坡滑坡的加固检算图

4边坡滑坡的治理效果

对外公路K35+160.00～k35+420.00段边坡滑坡治理工程已全部完成，经过几个雨季后，边坡无变形迹象，设计防治措施取得了较好的治理效果。

参考文献：

［1］陈祖煜，等 土质边坡稳定分析-原理.方法.程序［M］.中国水利水电出版社，2005.

［2］周德培，土边坡系统稳定性评价初探［J］.岩石力学与工程学报，2002.