某道路边坡地质灾害治理工程施工设计
摘要：地质灾害治理设计准确查明滑动面，岩土物理力学性能、弄清复杂地质条件，采用抗滑桩、重力式片石挡土墙，桩锚杆，锚钉钢板网喷，锚杆喷网和综合防治工程的联合支护方案，保证了道路施工和市政地下管线等基础设施安全，降低了工程成本，缩短了工期，按照“预防为主，防治结合”的原则，达到力求一次根治目标。
关键词：页岩地层复杂地质条件；地质灾害滑坡治理；抗滑桩、重力式片石挡土墙；桩锚杆，锚钉网喷，锚杆喷网。
1工程概况
某城建投资有限公司在开发城区修建道路时，开挖山体导致该路段山体总开挖长度500米左右，最大开挖深度近100米，山体开挖后，部分坡体进行了支护。K0＋900～K1＋000段左段坡体岩土体组成以二叠系下统当冲组强～中风化岩质页岩层为主，中上部存在一定厚度的山体开挖时，人工堆积的松散土层，该段山体开挖后未及时进行支护，当冲组炭质页岩层出露地表后，受各种外落力地质作用的影响，风化破碎厉害，坡体产生了崩滑变形，对坡体下部的道路正常通行造成了严重的影响。为了有效地对该滑坡地段进行治理，确保道路正常通行，受该城建投资有限公司委托，我单位对该路段滑坡进行了边坡防治的施工设计。
滑坡体前缘道路标高199.00～212.00米，后缘标高236.00～240.00米，滑体前、后缘水平距离约75.00～95.00米，滑坡体平面上为复合形态，按变形破坏特征的不同整个滑体可分为滑动变形区及崩塌变形区两部分。崩塌变形区位于边坡的左上部，平面上近椭圆形；滑动变形区位于边坡的中下部，受道路边界控制，平面上大致呈三角形。其主要形体形态、规模特征如表1及图1所示。
2滑坡区地质环境条件概述
2.1滑坡区地形地貌
滑坡场地属构造剥蚀溶蚀的低山丘陵地貌，山脊近南北走向。滑坡体地势特征南高北低，南面小山头标高约280米，北面道面标高约200米，最大高差近80米，根据变形特征，整个滑坡体可划分为中下部的滑动变形区和上部的崩塌变形区两大部分。坡面植被不发育，大部分坡体处于蠕滑变形阶段，地面拉张裂缝、次级台坎等滑动变形特征明显，滑体坡前缘已占据小半幅公路路面。
2.2滑坡区工程地质条件
滑坡区上覆土层以第四系残坡积层为主，下伏基岩为二叠系下统当冲组炭质页岩与砂岩。具体岩土特征描述如下：
(1)人工填土：呈土黄色，稍湿，以粘性土为主，含少量灰岩、砂页岩碎石、碎块，主要分布在边坡南西侧滑坡变形区的上部及以上山坡，形成原因为原山体开挖时表土堆积物。在滑坡体中下部则变为崩塌体，滑坡体滑塌后残留产物。
(2)粘土：分布较广，局部缺失，呈土黄、灰黄夹灰褐色，硬可塑状，以粘粒为主，含较多泥页岩风华残余碎块，残余页理构造较明显，残余强度低，系泥页岩风化残积产物，粘性一般，层厚0～3.70米，土样试验结果为γ＝19.2～20.2KN/m3，C=15.0～18.0kPa，φ＝9.7～19.1°。
(3)强风化炭质页岩：灰黑色，页理构造，泥晶结构，泥质胶结，含炭量较高，易染手。强风化状，结构大部分破坏，风化裂隙很发育，岩体极破碎，具散体状结构，岩芯和水搅拌后呈泥状产出。该层在滑坡体的中下部地段直接出露地表，层厚3.30～8.80米，层面多与坡向或滑坡方向同，滑动面多沿此层或面形成。
(4)中风化炭质页岩：泥晶胶结结构，局部含炭量较高，中风化状，结构部分破坏，风化裂隙发育，岩体较破碎，碎块状产出。该层位于强风化炭质页岩之下，与强风化层之间呈渐变过渡性质，层厚4.70～8.90米。
2.3滑坡区水文地质条件
滑坡区地表水系不发育，无常年性地表水体。主要接受大气降水的入渗补给，沿浅部风化裂隙渗流，深部新鲜岩石富水性弱。实测地下水位埋深2.80～8.20米，地下水迳流方向与地面坡向一致，水力梯度较陡，地下水迳流明显，地下水对混凝土结构不具腐蚀性，对混凝土中的钢筋不具腐蚀性。
2.4滑坡形态特征
滑体浅部结构松散，中部见多处拉张裂缝，一般垂直于滑动方向，宽0.1～0.3米。深部表现为地表裂缝与滑动面（带）贯通，下部滑动面纵向上近似于平缓波状平面，由当冲组强风化炭质页岩岩体控制。滑坡滑床主要为当冲组强风化炭质页岩，滑体厚度受基岩埋深及土层厚度控制。
滑坡变形破坏主要为：坡体崩滑变形，地表处裂缝宽约0.3～0.5米，最大垂直错距0.5米，崩滑体前缘已推移至公路中间。
3、主要设计参数确定
3.1岩土参数
根据实物勘查报告，综合φ值推算确定，如表2。
3.2荷载及组合
(1)按Ⅱ级防治工程工况Ⅱ（自重＋地下水）设计，抗滑安全系数K≥1.20，抗倾覆安全系数K≥1.60。
(2)按Ⅱ级防治工程工况Ⅲ（自重＋地下水＋暴雨或地震）校核，抗滑安全系数K≥1.05，抗倾覆安全系数K≥1.30。
4、滑坡治理工程设计方案
4.1治理设计总原则与目标
(1)坚持经济，以人为本，环境协调原则；贯彻地质灾害预防为主，防治结合原则；落实边坡先支护后修道路原则。
(2)本着技术可行，安全经济，解决滑坡及道路行车安全，对高压电杆线路威胁问题，实施滑（边）坡整坡、绿化及截排水等综合治理。
(3)合理选择施工方法，贯彻滑（边）坡动态设计，监测及信息化施工的原则，避免诱发新的地质灾害，力求一次根治目标。
4.2理方案及工程布置
根据滑坡现状及场地条件，按照支挡固脚，锚固强腰，护边阻滑（崩）原则布设分部工程，满足分项工程施工工期和永久性安全要求（见表3、图2）。
图2：滑坡防治工程剖面图（单位：m）
(1)以现有道路边沿线退进2.5m为AC轴线即桩中心线，设置抗滑档土排桩工程，桩顶标高为202.2～214.2m，抗滑挡土桩外侧设片石挡土墙，每根抗滑挡土桩设桩锚杆拉撑，AC段Ⅰ级滑坡区设锚钉网喷，共同构建滑坡区Ⅰ级抗滑支护休系，以控制整体滑坡。
(2)先施工完坡脚，锚杆抗滑桩加片石墙支挡工程，再施工中部Ⅱ级抗滑桩，DE段锚钉网喷加固工程，EF段危岩喷锚支护工程，再作AC段坡面锚钉网喷支护工程。
(3)构筑Ⅰ、Ⅱ级抗滑桩支护工程，危岩喷锚及坡面网喷工程，确保已滑区及道路边坡长治久安，修复道路地面，周边排水沟。
(4)合理布置和维护滑坡区外围截排水沟，场区内排水体系，防止地表水、地下水危害滑坡区稳定，并且做好绿化环境工作。
(5)加强场区监测预警，严格分步实施及施工管理，维持滑坡稳定，避免再次触发滑坡，造成施工安全事故。
4.3计计算
由勘察报告主滑Ⅰ、Ⅱ剖面线，按设计状态，用理正岩土软件设计与校核，其结果见表4。
5、分项工程设计
5.1一级锚杆抗滑排桩；抗滑片石挡土墙工程。
(1)锚杆抗滑桩设计
a、依据滑坡推力计算结果和锚杆抗滑桩支护结构，经理正软件计算，抗滑桩ZH1桩径为φ1.5m，桩长不小于12.0米且高出马路自然地面3.5米，桩顶标高202.2～214.2米。
b、采用C25钢筋砼，配筋20φ25通长，且桩内侧增配10φ25通长钢筋，配筋满足抗弯、抗剪要求。
c、采用孔内支模护壁，护壁砼为C20，厚15cm，箍筋采用φ10＠200，滑动面以上可局部加密至φ10＠100予以加强护壁，且上下护壁间搭接长度不小于100。
d、钢筋笼可采用井下制作或地面制作，井下制作加劲筋必须焊接。
e、抗滑桩进入中风化炭质页岩不小于1.0米，或桩长不小于12.0米，以满足构造稳定性要求。
f、桩顶设QL1串梁（高×宽＝600mm×1500mm），形成排桩支护体系。
(2)抗滑片石挡土墙设计
挡土墙顶标高平齐抗滑桩顶标高202.2～214.2米，墙高3.5米，为重力式片石挡土墙，墙底宽2.25米，墙顶宽1.05米，基础埋深1.0～1.75米。
(3)桩锚杆工程设计
抗滑桩悬臂端距桩顶下1.0米处设拉撑锚杆，锚杆孔径φ130，长度25.0米，成孔应采用干作业法，孔径误差不大于5mm；锚杆钢筋φ25，保证预留伸入抗滑桩长度，作防锈处理；清孔干净后用注浆管自内向外注浆，保证水泥浆饱满，标号应不小于M30。
(4)坡面锚钉网喷工程设计
AC段以上Ⅰ级滑坡区控制坡角23～25°，采用锚钉φ16钢筋，长度为紧土1.0米，松土1.0～2.0米打入土层中，坡面布钢板网φ4＠100×100，喷射厚C20砼60，锚钉钢筋φ16弯头长不小于200，并作防锈处理。
5.2二级抗滑桩支护工程
(1)中部抗滑桩设计
a、在IE′段设中部阻抗桩ZH2，桩径为φ1.2m，桩长不小于12.0米，桩顶基本平齐自然地面，桩顶标高控制237.0～240.0米位置。
b、采用C25钢筋砼，配筋18φ22通长，且桩内侧增配9φ22通长钢筋；孔内护壁及配筋，钢筋笼制作，桩芯入岩均同ZH1。
c、桩顶设QL2串梁（高×宽＝600mm×1200mm），形成排桩支护体系。
(2)DE段锚钉网喷设计
DE陡坡区段（坡角75～90°），采用锚钉φ16钢筋长度0.5米，打入岩土中，其他同AC段坡面锚钉网喷设计。
(3)EF段危岩喷锚设计
EF陡坡危岩崩塌段（坡角75～90°）采用锚杆喷网支护，锚孔、锚杆尺寸、工艺同AC段桩锚杆，长度为15.0米，孔距2.5米，排距2.1米，锚杆骨架筋φ18＠2500，网筋φ6.5＠200×200双向网片，喷射C20细石砼厚100，锚杆与骨架筋间采用点焊，骨架筋与网筋间采用绑扎。
5.3综合防治工程设计
综合防治工程包括桩墙顶，滑坡场区及周边，截排水工程，边坡安全防护工程等。滑坡体山顶及西南方向原有排水明沟均开裂老化，渗漏后沿坡体排泄。
(1)截排水系统设计，在桩顶滑坡场内、场外山顶设纵横向截排水沟，同时接通修复利用原开裂老化排水沟，坡度不小于1%，最大限度解决暴雨时地表水或地下水对滑坡区影响，水沟坡度大于20°时，可在沟底铺粒径20～30砾石阻流，滑坡锚喷区坡体泄排水孔间距2.5×2.5m2，采用反滤包式φ75PVC管，深1.0m排至坡面。
(2)遇雨天特别是到暴雨时，应采用彩条布对滑坡区进行覆盖防水，防止施工期雨水对滑坡危害。
(3)在中部Ⅱ级抗滑桩上部填土区，以夯实整坡为主，清理土方总体平衡，整体坡区播种草皮、低矮树种绿化固土，防止水土流失。
(4)建立滑坡防治施工期间预警机制，施工中如有发现异常情况，应及时查明原因，采取有效处理措施后方可进一步施工。
6施工技术要求与组织管理
(1)施工前应编制详细施工方案，并报监理、设计审定后实施。
(2)根据施工现场情况为保证工期和质量，工程按分项内容分成若干个作业段，平行施工。
(3)施工前应对高压电线柱、危岩体增设拉线、支撑等临时加固措施，保证施工安全，施工中，井下作业或边坡施工均应设专人负责观测及安全工作。
(4)分部施工顺序：宜按坡脚锚杆抗滑桩加片石墙支挡工程→中部阻抗桩工程→危岩体喷锚加固工程→整坡清方工程→坡面锚钉网喷支护工程→截排水、绿化等综合工程顺序进行。
(5)分项工程施工顺序：按抗滑桩→锚杆施工→片石墙砌筑→串梁、桩锚施工，且严格遵循施工规范，确保施工质量安全，各项材料按质监部门规定先检后用。
7治理期间成效
(1)现该道路边坡治理正在紧张有序施工，施工基本遵循设计要求及程序进行。
(2)人工挖孔桩施工开挖时，部分地段坡面经监测有滑动迹象，经分批跳挖施工及时完成砼浇注后已顺序完工。
(3)施工期间观测，滑坡区范围未见进一步发展，治理施工安全顺利进行。
8结束语
(1)该治理项目本着“技术可行，安全经济，防治结合”原则，解决道路边坡滑坡区地质灾害排险，施工期安全，力求一次根治目标。
(2)竣工后建设单位仍应设立滑坡区警示牌，永久性变形观测网等长期预警机制，且观测期不少于1个水文年。
(3)页岩地层中抗滑桩应进入稳定持力层。