摘要
近年来随着极端降雨的次数增多，路堑失稳发生的频率也明显增加，微型桩因其施工快捷方便的特点也越来越多的应用于公路滑坡的加固治理。以黄石伍家洪大道路堑滑坡为例，查明了滑坡的工程地质条件并分析了路堑失稳的原因。采用微型钢管桩锚杆格构梁对滑坡进行治理。分析对比了现状滑坡和治理后滑坡的稳定系数，治理后稳定系数提高了约43%。通过近3年监测数据分析，滑坡已处于稳定状态，达到了预期治理效果。本研究为同类路堑滑坡治理提供可参考的经验和依据。
Abstract
With the increasing frequency of extreme rainfall in recent years， the frequency of road cutting slope instability also increases significantly. Due to the characteristics of quick and convenient construction， micro pile is more and more applied in the emergency treatment of highway slope landslide. Taking the slope of the Huangshi Wu jiahong Road as an example， the geological conditions of the slope were found and analyzed the reasons for the loss of stability of the slope. Use a micro-steel pipe pile and rod lattice beam to control the slope. The analysis compared the stability coefficient of the current slope and the slope after governance， the stability coefficient after governance increased by about 43%. Through the analysis of monitoring data in the past three years， the slope has been stable and has achieved the expected effect. This study provides reference experience and basis for reference for similar road slope governance.
0 引言
路堑失稳常常给道路交通及人民生命财产造成巨大损失，尤其是近年来随着人类工程活动和极端自然现象（如强降雨、地震）发生频率的增加，路堑失稳发生也更加频繁（王涛等，2013；董捷等， 2021）。在一些人口密集、交通繁忙的主干道上，路堑失稳造成的隐患会对道路交通造成潜在威胁及对周边居民造成恐慌情绪，因此为了保护人民生命财产安全，减小边路堑失稳造成的损失，应及时对不稳定路堑进行调查和治理工作。
微型桩作为一种新型的支护方式，具有施工机具小，适用于狭小的施工作业区，造价经济等特点，近年来在滑坡治理中逐渐被采用（黄伟钦，2001；孙书伟等，2017；裴振伟等，2021；陈伟坚等，2021），而目前在湖北黄石下陆地区尚未有微型桩加固路堑滑坡的治理案例。
本文以黄石市下陆区伍家洪大道某路堑滑坡为背景，通过现场勘查基本查明了路堑滑坡的工程地质条件，在分析失稳原因的基础上，选取了“削坡整形+双排微型桩（墙）+格构锚杆+格间绿化+增设截、排水沟”的综合治理方案对路堑滑坡进行了加固处理。采用 GeoStudio 软件对现状滑坡进行稳定性分析（张伍和童柳华，2023），对采用微型钢管桩锚杆挡墙治理后的滑坡稳定性进行分析计算与对比，采用该综合治理方案后，路堑滑坡稳定系数提高了约43%，通过近3年的坡面GNSS自动化监测数据反映，该滑坡已处于稳定状态，达到了预期治理效果。本研究为该地区同类路堑滑坡治理提供可参考的经验和依据。
1 工程概况
伍家洪大道路堑滑坡位于黄石市下陆区伍家洪村，2017月6月该路堑滑坡实施了工程治理，治理方案为桩板墙工程+高次团粒喷播+截（排）水沟。受 2020年 7月强降雨影响，该段滑坡再次出现不同程度的下挫、垮塌，在桩板墙上部坡面产生体积约 4.6万m3 的滑坡，滑坡主滑方向约186°，滑坡平面形态呈圈椅状，前缘宽约66 m，后缘宽约35 m，纵长约 70 m，滑体以粉质黏土夹碎石为主，厚度为0.5~6. 0 m，坡面地形上陡下缓，平均坡度约 33°，其失稳情况及工程地质平面如图1、图2所示。
2 工程地质概况
2.1 地形地貌
研究区属于构造剥蚀丘陵区，地势北高南低。区内原始地形自然坡度多为 15°～25°，人工修坡后坡度约 40°。坡体坡面受强降雨影响坡体滑塌后，坡上植被不发育，大部分岩土体裸露。滑坡前缘高程 52~54 m，后缘高程约 100 m，相对高差 46~48 m。地形上陡下缓，上部下挫陡坎处接近 80°，下部平缓处约25°，平均坡度约33°。
2.2 地质构造
研究区主要地质构造形态为黄荆山向斜和桐梓堡背斜褶曲构造组成，区内虽未见断层、大型褶皱发育，但受构造运动影响，岩体裂隙较发育。总体来说，地质构造中等复杂。经现场调查，场地结构面主要为层面、裂隙。野外地质调查、统计如表1所示。
2.3 气候水文
研究区地处亚热带边缘，具大陆性东亚气候特征：历年平均气温17℃，极端最高气温40.3℃，极端最低气温零下 10℃，多年平均降雨量 1382.6 mm， 2020 年以前最大年降雨量 2180.1 mm，最小年降雨量 949.9 mm，降雨主要集中在 3—8月，平均相对湿度为 77%，历年平均蒸发量 1520 mm。2020 年梅雨期强降水过程频繁，强度强、持续时间长，降雨量为 2297.8 mm。连续强降雨造成主要湖泊、水库均超过汛限水位，诱发大量地质灾害。
表1研究区内结构面调查统计
图1路堑失稳情况图
2.4 水文地质条件
根据现场勘察，区内未见地表水体，区内地下水主要为两种类型，一种是赋存于第①、②层填土层和粉质黏土含碎石层中的上层滞水，受大气降水、地表散水及蒸发影响，无统一自由水面，水量大小随季节变化；第二种为赋存于第③层岩石裂隙水，一般情况下，岩石层中含水量很微弱，未见岩石裂隙水。勘查期间测得滑坡坡脚处粉质黏土含碎石层的水位为地面以下 3.20~3.50 m（标高 56.10~56.80 m），滑坡中、上部钻探未见地下水。
3 滑坡特征
3.1 滑坡边界、形态及规模
滑坡总体上北高南低，平面形态近似圈椅状。后缘高程约 100 m，后缘宽约 35 m，前缘高程为 52~54 m，前缘宽约 66 m，纵长约 70 m，相对高差约 46 m。地形较陡，平均坡度约 33°，滑坡体积约 4.6 万m3。
3.2 滑坡岩土体结构特征
根据该滑坡勘察，出露地层主要为填土、第四系残坡积粉质黏土夹碎石和中三叠统蒲圻组（T2p） 泥质粉砂岩，岩土结构特征如下：
（1）人工填土（Qml）主要出露于坡顶上方山公路处，主要成分为黏性土、强风化砂岩等，层厚度一般在2.5～3.9 m。
（2）第四系残坡积层（Qel+dl）第四系残坡积粉质黏土夹碎石：硬塑—可塑状态，粉质黏土夹碎石，碎石粒径20 mm左右，碎石含量约20%，松散状态。区内均有分布，厚度一般在0.5～6.9 m。
（3）中三叠统蒲圻组（T2p）：出露于研究区西侧、北侧及东侧，滑坡区埋深 0.5～6.9 m。主要为泥质粉砂岩，浅部岩石呈强风化状态，岩石节理裂隙发育，裂隙面有铁锈浸染，局部夹泥，风化层厚 1.4～14.4 m；深部岩石呈中风化状态，裂隙不发育，岩体较完整。
图2滑坡工程地质平面图
3.3 滑坡变形特征
该路堑滑塌前坡度较陡，一般为 40°~45°，滑坡后坡面地形上陡下缓，上部下挫陡坎处接近 80°，下部平缓处 25°~33°，滑体主要为粉质黏土夹碎石，厚度0.5~6. 0 m，平均厚度约3 m。勘查期间未见明显滑带，推测滑面为基岩强风化层与坡面覆盖层的接触面。滑坡坡脚处常年赋存地下水，受坡脚桩板墙的阻水效应，降雨期间地下水和地表汇水富集在坡脚处，造成该处土体强度逐渐降低，形成牵引式破坏滑坡。
3.4 滑坡失稳成因初步分析
（1）地形地貌及地层岩性
该路堑滑坡在2017年治理后形成40°左右平均坡度，坡体覆盖层厚度较大，其物质组成主要为粉质黏土夹碎石及强风化泥质粉砂岩，遇水后较松散，呈土状、砂屑状，矿物大部分次生变异成高岭石、黏土化程度高，因亲水黏土矿物增多，岩体水理性亦差，为滑坡变形破坏提供了有利的条件。
（2）水文地质因素
暴雨期间，由于覆盖层较松散，透水性强，暴雨期间地下水补给快速增大，且下伏基岩相对隔水，雨水下渗，由于水的渗流作用导致岩土界面土体抗剪强度降低，同时地下水运动形成的水压，增加了沿渗流方向的下滑力，对岩土层稳定性均产生不利影响；暴雨形成的径流直接冲刷坡面，形成冲沟，冲沟水量大，落差大，破坏了坡体稳定性。
（3）人类工程活动
本区域人类工程活动主要表现为前期修建公路时切挖坡脚形成临空面，2017年对坡脚采用桩板墙进行了加固处理，坡面未采取结构加固措施，仅对坡面进行了高次团粒喷播。坡面绿化效果差，降雨冲刷导致大量水土流失，雨水下渗，从而岩土体抗剪强度下降，诱发滑坡失稳。
4 滑坡加固处理
4.1 参数选取
选择滑坡典型剖面作为计算剖面，其地质剖面图如图3所示，根据本项目工程地质勘查报告（2020 年 12 月提供），本研究稳定性分析所采用的物理力学计算参数见表2。
图3路堑滑坡典型工程地质剖面图
4.2 现状稳定性分析
4.2.1 滑坡不同工况稳定性计算分析
本工程采用 GeoStudio 软件对典型剖面进行建模，天然和暴雨工况下不同土层中的参数分别采用表2中的天然状态参数值和饱和状态参数值，采用 Bishop 方法进行稳定性计算，分别根据天然和暴雨工况计算边坡的稳定性，采用自动搜索滑动面的方法进行计算（张爱花和牛肖，2021；黄待望和董薇， 2023；凯金卫2023），不同工况下计算剖面稳定性计算结果如图4所示。
表2岩土体主要物理力学指标
注：标注*号的参数为经验值取值。
图4不同工况下现状自然坡稳定性计算
a—工况Ⅰ（天然工况）；b—工况Ⅱ（20年一遇暴雨工况）
4.2.2 稳定性计算分析
图4计算结果表明，在只考虑已建桩板墙支护作用的情况下，天然工况下滑坡的最不利的滑动面的稳定系数为1.128，处于基本稳定状态，并且搜索滑动面安全系数小于 1.35 的滑动面都位于边岩土交界面及以上的区域内；暴雨工况下滑坡的最不利滑动面的稳定系数为0.985，处于不稳定状态，搜索滑动面安全系数小于1.3的滑动面都位于边岩土交界面及以上的区域内，但是安全系数系数大于1.35 的滑动面贯穿了整个滑坡的强风化层，说明在极端工况下滑坡有整体失稳的可能，计算结果与现场调查情况是吻合的。
4.3 微型桩锚杆挡墙布置
根据滑坡工程地质、水文地质条件及稳定性计算分析结果，在利用坡脚已建桩板挡墙的基础上，采用“削坡整形+双排微型桩（墙）+格构锚杆+格间绿化+增设截、排水沟”的综合治理方案。双排微型桩作为一种支护方式已有过相关学者进行探讨（傅强等，2013；王占永等，2017），在本方案中微型桩挡墙布置于每级放坡之间，每道微型桩挡墙布置 2 排微型桩，间距1. 0 m×1.5 m，平行布置，桩长12 m，上部深入挡墙内1.5 m，孔径200 mm，成孔后放置外径 ∅133 壁厚 6 mm 无缝钢管，钢管底部用∅16 mm 钢筋焊一个底托架，在钢管上每隔 3. 0 m 设一道对支架；钢管接长采用∅140×6无缝钢管套接，套管长度 20 cm，对称布置，环缝处电焊密封；钢管两侧埋置注浆管，并及时投入粒径为 5～25 mm 的碎石料，然后接通注浆管，C30细石混凝土有压充填，在压浆过程中，注浆管随注随拔，但一定要埋在水泥浆中2～3 m，以保证桩体的连续性和质量。挡墙布置于微型桩之上，截面尺寸2. 0 m×1.5 m，C25毛石混凝土浇筑。格构梁采用 C25 混凝土现浇；纵梁垂直于已建挡墙走向线，间距2.5 m；梁截面尺寸为0.3 m×0.3 m；横梁垂直于纵梁，间距 2.5 m，尺寸与纵梁相同，两侧封边梁梁宽0.3 m、梁高0.4 m。锚杆采用全长粘结型砂浆锚杆，水平间距2.5 m，垂直方向每隔一个格构梁节点布置一个，锚杆长 9 m，采用 HRB400 级螺纹钢筋，锚杆倾角为水平下倾 25°，锚杆钻孔直径为 90 mm。治理工程结构设计剖面布置及微型桩挡墙节点如图5、图6所示。
图5治理工程结构设计剖面布置图
图6微型桩挡墙节点详图
4.4 滑坡加固后稳定性分析计算
采用 GeoStudio 软件中的 SLOPE/W 模块对施加微型钢管桩锚杆挡墙后的滑坡稳定性进行验算（廖孙静和贾彦龙，2017；戚玉亮和王光谱，2017；张瑢等，2021），其中加固方案中的锚杆和微型钢管桩分别采用 SLOPE/W 模块中的加筋材料“锚杆”和“桩” 材料，锚杆材料考虑考拉强度和抗剪强度，桩材料考虑抗剪强度，锚杆的杆体抗拉安全系数和锚固体抗拔安全系数分别参数按照《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）的表8.2.2 和表8.2.3 进行选取，岩土体与锚固体的极限粘结强度取工程地质勘查报告建议值，微型钢管桩作为加固结构设置在坡体中，微型钢管桩锚杆挡墙加固坡体之后稳定系数如图7所示。
计算结果表明，在天然工况和 20 a一遇暴雨工况下，滑坡稳定系数均能达到规范要求：Fs≥Fst= 1.35，经微型桩锚杆格构挡墙加固之后，能取得良好治理效果。
4.5 滑坡加固效果评价
对该滑坡采用了“削坡整形+双排微型桩（墙）+ 格构锚杆+格间绿化+增设截、排水沟”的综合治理方案进行了加固处理，治理工程结束后的近 3 年时间内，通过3个GNSS自动化监测站反馈的监测数据来看，滑坡坡面变形3~7 mm，且处于稳定趋势，根据监测数据分析及现场查勘，治理后滑坡变形已稳定，达到了预期的治理效果。
图7设置微型钢管桩锚杆挡墙后边坡稳定性计算
a—工况Ⅰ（天然工况）；b—工况Ⅱ（20年一遇暴雨工况）
5 结论与建议
本文以黄石市下陆区伍家洪大道路堑滑坡为例，在分析滑坡失稳原因的基础上，采用 GeoStudio 软件对现状滑坡进行稳定性分析，并对采用微型桩锚杆挡墙治理后的滑坡稳定性进行分析计算，得出以下结论：
（1）本路堑滑坡失稳发生主要是由连续强降雨作用，不利的地形条件和频繁的人类工程活动共同造成。
（2）微型钢管桩锚杆格构梁显著提高了滑坡稳定系数，设置双排微型钢管桩桩处治效果较好。
（3）微型钢管桩具有施工机具小，适用于狭小的施工作业区，造价经济，特别是应用于路堑支护时配合锚杆格构梁及挡墙使用可提供较好的水平抗力，更能发挥其优点。
