浅谈关中公路环线渭南界至阳郭段路基边坡滑坡成因及整治措施
一、工程概况
关中公路环线是陕西省“一线两带”建设的重大项目之一，也是全省“一纵三横两环”次骨架公路网的重要组成部分。渭南界至阳郭段工程是关中公路环线公路网的一个重要区段，该区段内局部地层变化较大，地质情况复杂多变，不良地质现象、小区段的滑坡时有发生。
在石质或土质山坡上开挖路堑，有可能因自然平衡条件被破坏或者因边坡过陡，使坡体沿某一滑动面产生滑坡。滑坡不仅影响公路的正常运输及行车安全，甚至掩埋公路，中断交通，迫使放弃已成公路的使用，造成不可估量的损失。因此对公路两侧的边坡滑坡治理是十分必要的。
公路滑坡的特点是：滑坡在平面形态上都有一定的几何形状，如椭圆形、三角形簸箕形及其他几何形态或不规则形态。其滑出方向大多数与路线方向垂直或近于垂直，少数滑体滑动方向与公路线路方向斜交，公路规模的大小也直接影响滑坡的规模。成因上讲，大多数滑坡都是在开挖过程中复活，而且公路滑坡有一个共性，就是超过90%的滑坡都是由于公路开挖造成的。本文以关中公路环线渭南界至阳郭段作为边坡治理的事例进行剖析，阐述在特殊地形、地质、气候条件下边坡整治的特点。
众所周知，滑坡的产生滑坡的产生和发育形成过程通常分为三个阶段：蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段。
其中蠕动变形阶段：斜坡在发生滑动之前通常是稳定的，在水的作用下，可以使斜坡土石体强度逐渐降低，滑坡出口附近渗水混浊，水在此过程中起到了催化剂的作用。由此可见排水在边坡滑坡治理中的地位至关重要。采取“早发现，早防治”的原则进行处理。在本次边坡滑坡整治当中我们把治水放在首位。
本工程现场具体情况为：共发现滑坡28处，其中工程滑坡3处。滑坡大体分为3类。具有代表性的段落为：（一）k9+140—250和k9+410—480左侧，路线从滑坡体中后部通过，滑向与路线夹角约45°，滑体为粘性土，后缘较清晰，个别房屋有裂缝，滑体下部局部见裂缝，地下水埋深1—2m,冲沟中有积水，滑坡不稳定；（二）k15+070——k15+170左侧，路线从滑坡体后缘通过，滑向与路线夹角约85°，滑体坡度10—15°滑体主要为粘性土，滑坡后壁陡直渗水，呈簸箕形，滑坡壁弧形张拉裂缝明显，滑坡体两侧羽状裂缝、剪切裂缝，滑面低于路基设计标高1.5m。路基半填半挖，挖深8m，受路线施工切坡和堆土加载挤压影响，形成工程滑坡，滑坡基本稳定，但还有局部不稳定；（三）k13+593.6——k13+630右侧，滑体为粘性土，滑坡后壁陡直、渗水，呈簸箕形，路线右侧原钢筋混凝土边沟悬空，尚未影响到路面，路基填土高度约6m，坡脚受稠水河河水冲刷边坡失稳，形成滑坡。全线滑坡的共性为：壁坡局部渗水清晰，前缘临空面较陡，坡脚渗水，有滑塌现象；全线滑坡均为粘性土滑坡，滑坡滑体主要为第四系粘土及亚粘土，结构松散，易于地表水的下渗和储存；滑床多为第三系粘土，属相对隔水层。滑坡一般由于坡脚失稳引起属牵引式滑坡。
二、地质条件
1、地形地貌：
区内地貌单元属黄土台塬前缘缓坡及河谷地貌单元，地势总体西高东低。坡面沟壑、台坎纵横交错，整体性较差，滑坡体后缘为黄土台塬缓坡，前缘临近稠水河。
2、地层岩性
经现场地质调查及收集的有关地质资料，区内出露地层自上而下主要为：第四系全新统人工填土、第四系全新统冲积（Q42al+pl）亚粘土、中粗砂及卵石、第四系中更新统冲洪积（Q2al+pl）粘土、亚粘土、中粗砂、砂砾及第三系（E）粘土加亚粘土等。
①第四系全新统人工填土（Q42ml）素填土：黄褐色，土质不匀，含少量漂石，稍湿—潮湿，松散。该层主要分布与滑坡后缘填方路基及挖方弃土段。
②第四系全新统冲积（Q42al+pl）亚粘土：黄褐色，土质不匀，含少量钙质结核、中粗砂及卵石，局部夹漂石夹层，饱和，软塑—硬塑。
③第四系全新统冲积（Q42al+pl）中砂：黄褐色，以长石、石英为主，卵石含量约为10%，含大量粘性土成分，潮湿—饱和，松散，层厚2.6m。该层主要分布于稠水河河床及河漫滩。
④第四系全新统冲积（Q42al+pl）卵石：色杂，骨架颗粒以花岗岩为主，加少量漂石，颗粒粒径一般为3—8cm，饱和、松散，层厚4.8m。
⑤第四系中更新统冲洪积（Q2al+pl）亚粘土：灰褐—黄褐色，土质均匀，饱和，硬塑。局部底部见漂石夹层。
⑥第三系（E）粘土：红褐色，土质不均，夹亚粘土及中粗砂夹层，饱和—半坚硬，钻孔最大厚度5.7m。
三、水文地质条件
1、含水层
本段边坡处于地下水的排泄区，含水层主要有第四系全新统冲积含水层、第四系中更新统冲洪积含水层以及第三系冲洪积亚粘土、亚砂土孔隙含水层、风化泥岩、砂岩裂隙含水层。
2、地下水补给
地下水补给主要来源为主要为山坡松散岩土体侧向补给，其次是大气降水入渗补给。
3、地下水排泄
地下水排泄以渗流方式向稠水河排泄，其次通过毛细作用以面状蒸发形式排泄。在现场调查期间，发现沿线多处有地下水从坡脚渗出，下雨后，渗出量明显增大。
4、地下水类型及水质
区内地下水类型主要为孔隙潜水，沟谷斜坡中的空隙潜水微弱，主要分布在沟谷斜坡中粗砂、砂砾含水层中；第三系冲积亚粘土、亚砂土空隙含水层、风化泥岩、砂岩裂隙水含水层富水性与透水性较差。据水质分析报告，地下水对混凝土不具腐蚀性。
四、滑坡成因
路线滑坡滑体主要为第四系粘土及亚粘土，结构松散，易于地表水下渗和存储；滑床多为第三系粘土，属相对隔水层。滑坡的形成主要受地层岩性、地质构造和地表水、地下水及人类工程活动控制。主要因素有以下几点：
1、地形地貌是滑坡形成的外部条件
滑坡区地处黄土台塬前缘缓坡，地形起伏较大，总体上倾向东南，坡体倾向与地层层面倾向基本一致，前缘为稠水河河谷，受水流冲刷，斜坡上冲沟发育，地形较破碎，坡前往往形成较大的临空面，在水或地震力的作用下易行成滑坡。
2 、地层岩性是滑坡形成的物质基础
滑坡多出现于雨季，斜坡表层为第四系松散堆积物，土质不匀，孔隙发育，虽在干燥下强度较高，但遇水浸泡易变软，强度降低；第三系冲洪积粘土、亚粘土等，土质不均，结构紧密，局部半胶结，硬塑—半坚硬，透水性差，是相对的隔水层；第三系冲洪积中粗砂、砂砾，富水性、透水性较好。当坡体大气降水延孔隙下渗到第四系松散堆积物与第三系冲洪积粘土、亚粘土结合处，在此富集，使该处土体湿润软化，降低了弱透水层顶面土体的抗剪强度，增大了孔隙水压力及斜坡土体重量，从而使坡体在在重力作用下失稳而滑动，形成软弱滑动面。当挖方路堑边坡倾向与第三系面层倾向相近时，易诱发滑坡。
3、地表水、地下水和人类活动是该段滑坡形成的诱发因素
路线地处黄土台塬前缘，沿线沟壑密度为3.52km/km2,坡面沟壑、台坎纵横交错，整体性较差，加之河道狭窄，水流冲刷坡脚，引起水土流失，形成滑坡的地形条件。
此段落地下水极为丰富，且有地下泉水出露，对坡体平衡造成破坏。加之路线位于较陡的山坡处，属于深挖、高填边坡，挖深较大，由于施工削坡破坏了坡体平衡状态，从而导致滑坡。
五、治理措施
由于该区段内滑坡点多、量大，对其进行彻底治理费用较高。同时公路建设已处于施工阶段，全线路基、桥涵已经成型，进行避绕已不可能。根据滑坡成因，场地施工条件、安全可靠和经济合理等原则，故只对路堑、路堤边坡的局部坍塌进行治理。在本次滑坡治理过程中，我们将截排水放在了最重要的位置，同时放缓挖方边坡坡率，尽量减少地表水和地下水对滑坡的影响。具体我们采取了地表排水、坡体内降水、放缓边坡、卸载减重和设置抗滑挡土墙的综合治理措施，具体措施如下：
1、地表排水
水是产生滑坡的重要原因之一，有效的排水设计既可减少滑动岩土体的总量又能增加斜坡岩土体的强度。原施工图设计水中已经设计了M7.5浆砌片石边沟和急流槽的纵向排水系统，本次滑坡整治地表排水主要设置了坡面排水系统——截水沟。在堑顶滑体之外5m处，设置梯形山坡截水沟，深0.6m、下底宽0.6m，上口宽1.8m,沟壁坡率1:1，厚0.3m，采用M7.5浆砌片石。其主要作用是将滑坡体外的地表水截流引离，使滑体无外来之水，以改善坡体的含水与稳定状况。
坡面根据具体情况分别进行了处理：有人居住的建筑物或村庄的下方有滑坡体的（如：k9+140—k9+250和k9+410—k9+480左侧），坡面采用M7.5浆砌片石护坡厚0.3m，下设0.15m厚砂砾垫层。以防止坡面地表水下渗，并将水汇集入边沟。荒山、荒坡无建筑物处（如：k15+070——k15+170左侧），则采用粘土夯实封闭滑体内和滑坡后面的裂隙，清除滑体内积聚地表水的洼地，重新夯实修整滑体坡面，并认真做好坡面绿化工作(种草、植树)减少地表雨水下渗，防止坡面冲刷及淤塞排水沟。
2、地下排水
排除地下水不仅可以使滑坡体土体干燥，从而提高其强度指标，降低土壤的重度，还可以消除地下水的水压力，以提高滑体的稳定性。
地下排水的原则是“可疏而不可堵”，根据滑面水分分布类型、补给来源及方式，采用排引水措施，达到“追踪寻源，截断水流，降低水位，晾干土体，提高岩土抗剪强度，稳定滑坡”的目的。
本工程采用路基盲沟排引地下水，沿路线左侧挖方段纵向布置。盲沟断面尺寸为80×120cm，沟底为U形20cm厚C10水泥混凝土，沟底铺防水土工布，沟壁铺透水土工布以利地下水渗流入内。防水土工布上纵向设置Φ150mmPVC透水管一道，排水管上部三分之二钻梅花状孔（孔径1.5-2cm）。盲沟内自下而上，用粒径由大到小纯净的碎石填充。盲沟设在浆砌片石边沟之下，同边沟纵坡，出水口设在涵洞的进水口（或竖井内）。全线共设置盲沟4.6Km，不良地质路段全部设置。
3、放缓边坡、卸载减重
根据现场实际情况，对k14+935——15+010等3处推移式滑坡进行放缓边坡，卸载减重。挖方坡率由原来的1：0.5放缓为1：2，并且将坡体分台阶减载，逐步清除下部滑坡土体，清理土方约4万m3。
4、设置抗滑挡土墙支挡
根据现场实际情况，对k9+140—k9+250、k9+410—k9+480、k11+370——k11+620、k15+070——k15+170左侧等5处，采用在滑坡前缘下部设置抗滑挡土墙（上档）支挡，从而稳定滑坡。我们采用浆砌片石重力式挡土墙，设计参数：地基容许承载力δ=250Kpa,内摩擦角Ø=30°。墙高2—4m，墙顶宽1.5m—2.2m、底宽2m—2.8m不等，基础埋深1.5m(基础均埋置在滑动面以下)，总长530m。
k13+593.6——k13+630右侧，由于稠水河河水冲刷,引起的填方路基坡脚失稳,形成的滑坡,由于滑坡后壁陡直、渗水，在处理时为了防止出现新的滑动对路基造成更大的危害，填方坡脚也采用抗滑挡土墙支挡防护，墙顶距路基标高2米，然后按照1：1.5的边坡回填至路基设计标高。抗滑挡土墙依然采用浆砌片石重力式挡土墙，设计参数：地基容许承载力δ=250Kpa,内摩擦角Ø=30°。墙高4m，墙顶宽2m、底宽2.8m，基础埋深1.5m，总长36m。
抗滑挡土墙每隔10m设宽度2cm沉降缝一道，缝内沥青麻絮填塞密实。泄水孔直径10cm，水平间距3m，垂直间距2m，最低一层泄水孔高于地面线0.3m设置。墙后设30cm厚砂砾反滤层，底部30cm设粘土层隔水。
六 、滑坡治理效果
本区段内滑坡经过治理后，目前稳定状况良好。通过对治理后边坡状态观察分析，可以得出如下结论：
1、影响边坡滑动的原因有许多，因此治理一个滑坡不能靠单一的处理方法。本滑坡经过综合排水、放缓边坡、分台阶卸载、抗滑挡土墙支挡等综合治理后，边坡稳定，未再出现滑坡现象，因此该滑坡的治理是十分成功的。
2、滑坡多发生于雨后，直接验证了雨水渗入土体，可使土体容重增加，下滑力增大的规律，同时也说明水是诱发边坡不稳定的重要原因。因此做好排水工作应是防止滑坡产生的主要措施之一。
七 、结语
1、水是造成滑坡的一个重要因素，从这一实例可以看到边坡的稳定与周围的环境密切相关，本工程由于地形的原因形成了一定的汇水区域，使水下渗对边坡造成一定的不稳定，需要治理。本工程滑坡治理采用了几种方法的综合应用，如放缓边坡与截排水相结合、卸载减重于截排水相结合、抗滑支挡墙与截排水相结合、卸载与抗滑支挡墙和截排水相结合等。可见本工程的治水为重中之重。对于地质灾害改掉治标不治本的错误，应该找出可能造成将来不稳定的本质原因进行治理。
2、事实证明，对于边坡滑坡的治理，仅仅依靠桩、喷锚、锚索等纯力学的方法阻止其变形运动和破坏，效果不太理想时。我们可以通过治水的方法，改变滑体内的物理力学性质，结合其他如放缓边坡、卸载减重、抗滑支挡墙等综合的治理措施，往往可以收到事半功倍的效果。
3、对于边坡的防治，要贯彻以防为主，整治为辅的原则。在选择防治措施之前，要查清滑坡的地形、地质和水文地质条件，分析滑坡性质及其发展阶段，了解滑坡产生的原因，以便“对症下药”，尤其是大型滑坡，整治工程量很大，技术上也很复杂，试图通过单纯的“减、挡、固”等方法阻止其变形、运动和破坏往往是困难的，而通过对水的防治，改变滑坡内在的物理力学性质，顺其自然，以柔克刚，反而能起到很好的作用。
