邊坡處理的方案優(yōu)化和動態(tài)設(shè)計與研究

李永紅

(長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南長沙 410011)

1 工程概況

本工程為一大型鉬選廠，日處理鉬礦能力為10 000 t。工程占地面積為12 hm2，地形坡度約為18°～22°之間。地形條件較為適合選廠的建設(shè)。但作為大型的選廠，用地面積較為緊張。為充分利用現(xiàn)有的用地，滿足選廠的用地要求，設(shè)計上將粗碎部分布置在采場附近，經(jīng)粗碎后的礦石用皮帶運(yùn)送到選廠的原礦倉后，再經(jīng)中細(xì)碎篩分后進(jìn)入主體流程。由于受到場地的限制，選廠的總平面布置分為兩大部分:1)原礦倉、中細(xì)碎及篩分;2)主體流程的球磨、浮選、成品以及輔助生產(chǎn)設(shè)施等，二者之間由一條約200 m的長皮帶連接。原礦倉—破碎—篩分車間布置的地段坡度較陡，地形開挖邊坡較高，達(dá)35 m，加上邊坡挖方邊坡坡向正好與石質(zhì)結(jié)構(gòu)形成順層，在施工開挖過程中出現(xiàn)了滑坡現(xiàn)象，滑坡體長約150 m，高40 m。

2 邊坡處理

2.1 滑坡處理設(shè)計過程

邊坡滑坡事件發(fā)生后，業(yè)主及時通知設(shè)計人員，施工單位到現(xiàn)場確認(rèn)，組織三方研究討論治理方案。三方經(jīng)現(xiàn)場勘察，共同研究了出現(xiàn)滑坡的主要原因，根據(jù)原因?qū)吰绿幚淼姆桨高M(jìn)行了多次的討論，認(rèn)為對該滑坡體首先是要固體，其次是要做好排水工作，以確保工程的萬無一失。

對于一個邊坡滑坡的處理，一般不外乎從減重，設(shè)支擋工程即設(shè)抗滑移擋土墻，打錨桿，坡面的噴護(hù)，排除周邊的積水等幾個方面來解決。

1)減重就是挖除滑坡體后有繼續(xù)下滑傾向的山體，減重的目的是減少土體的下滑力;2)抗滑移擋土墻，顧名思義就是要增加抵抗土體抗滑移的能力，一般要求抗滑移擋土墻的基礎(chǔ)嵌入完整巖石內(nèi)至少不少于0.5 m深，當(dāng)?shù)鼗鶠閳杂餐翆訒r，埋深不小于2 m為宜;3)錨桿支護(hù)又分為錨桿和錨索兩種;它是一種在坡面用機(jī)械鉆孔，孔內(nèi)置入鋼筋或鋼絞索，用一定壓力槍注入水泥漿，使之與鋼筋、土形成一個整體，讓水泥鋼筋與土之間形成一定的摩擦力，以達(dá)到穩(wěn)定土體的作用;4)坡面的噴護(hù)一般分為生態(tài)噴護(hù)和噴混凝土面層等。生態(tài)噴護(hù)有置草皮，撒草種;噴混凝土一般又分素噴和掛網(wǎng)噴等;5)排水除積水則是要根據(jù)地形情況具體分析，可以在外圍設(shè)截洪溝，在內(nèi)部設(shè)馬道排水溝，山體內(nèi)部設(shè)泄水孔等，即排除水對邊坡有浸泡的可能性，以保證土體的穩(wěn)定。

2.2 滑坡形成的原因及機(jī)理分析

根據(jù)滑坡現(xiàn)場勘察、野外調(diào)查和地質(zhì)鉆探查明，滑坡體分為兩段，一部分滑體物質(zhì)主要為滑坡堆積層(塊碎石土、角礫和粘土)，滑體前部物質(zhì)比較雜亂，可視為多年前的填土區(qū)。另一部分滑坡體為片石巖體，片與片之間夾雜泥塊，這些泥塊經(jīng)水浸蝕后，起泡降低了土體間的粘聚力，這部分土體在遇到外力時，出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況分析，該滑坡發(fā)生的主要原因有以下幾點(diǎn):

1)施工場地最大挖方深度大于35 m，施工前沒有摸清挖方地段的土層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致施工過坡出現(xiàn)順層現(xiàn)象，加之施工過程中采用了放炮開挖，放炮時直接挖斷巖石的根部，是致使發(fā)生山體滑坡現(xiàn)象的主要原因;2)滑坡體部分為片石巖體，片巖與片巖之間夾雜泥塊，一場大雨浸蝕，使得泥塊起泡，土體遇水失去粘聚力，大大降低了滑坡體的抗剪能力。

2.3 滑坡處理方案

針對前面滑坡的原因及機(jī)理分析，設(shè)計、施工和業(yè)主共同討論后，提出以下兩個處理方案:

方案一:考慮到因?yàn)槭┕し排冢瑢ΜF(xiàn)有的邊坡上的巖石有影響，必須對其進(jìn)行加固處理，為此主要考慮對坡角進(jìn)行修整，經(jīng)過修筑地面場地上的排水溝，邊坡的上部中部則要打錨桿，周邊設(shè)截洪溝，坡面用鋼筋混凝土掛網(wǎng)支護(hù)。具體方案是:1)清理已有的松散土體，在坡腳處設(shè)抗滑擋土墻約1 m高，中部15 m高設(shè)錨桿加固土體，上部設(shè)土釘;2)對所有的外露面全面進(jìn)行坡面用細(xì)石混凝土封面，不讓雨水繼續(xù)浸蝕坡面，有效保護(hù)坡面;3)做好坡面的排水工作，在坡面的四周設(shè)地表的截水溝、對坡體內(nèi)設(shè)泄水孔，保證四周的水不再排入坡體內(nèi)，同時將坡體內(nèi)的水也能及時排出;4)在錨桿區(qū)和土釘區(qū)之間設(shè)馬道，降低一個臺階的高度，減少土體的重量，起到減載的作用。

方案二:在方案一的基礎(chǔ)之上，考慮到山坡的坡面已基本到達(dá)分水嶺，因此考慮對上部土釘區(qū)域的土體進(jìn)行刷方減載的方案，擬采用的治理方案是:1)清理已經(jīng)下滑的土體，在滑坡底部設(shè)抗滑擋土墻約1 m高，中部15 m高設(shè)錨桿加固土體，上部的土體全面清除減載;2)對所有的外露面全面進(jìn)行坡面用細(xì)石混凝土封面，不讓雨水繼續(xù)浸蝕坡面，有效保護(hù)坡面;3)做好坡面的排水工作，頂部清除面形成向外的反坡，將雨水排至后面的山谷內(nèi)，在坡面的四周設(shè)地表的截水溝、對坡體內(nèi)設(shè)泄水孔，保證四周的水不再排入坡體內(nèi)，同時將坡體內(nèi)的水也能及時排出。

綜合分析兩個處理方案及工程現(xiàn)狀，經(jīng)比較，認(rèn)為方案二雖然比方案一要經(jīng)濟(jì)，但對地區(qū)的綠化植被破壞較大，不利于山體的水土保持，推薦方案一為滑坡治理工程設(shè)計方案。

2.4 滑坡治理實(shí)施方案

該工程實(shí)施方案經(jīng)多方比較和討論后，最終實(shí)施方案為:

1)邊坡底部設(shè)1 m石砌抗滑擋土墻，外設(shè)600寬排水溝。2)中部15高設(shè)間距2 m、鋼筋直徑28 mm、長12 m的錨桿，梅花形布置，錨頭為方形。3)頂部土釘為間距1.5 m，土釘?shù)匿摻钪睆綖?2 mm，土釘長1.5 m。4)錨桿與土釘之間設(shè)2 m寬馬道。5)全部坡面設(shè)掛網(wǎng)噴護(hù)。鋼筋網(wǎng)面為直徑8 mm，間距為200×200，噴護(hù)厚度100 mm。噴護(hù)四周全部伸入水溝。6)坡面的四周、馬道和坡底設(shè)600 mm寬水溝，坡面四周和馬道上水溝為梯形水溝，坡底為矩形水溝。7)坡面內(nèi)設(shè)直徑100 mm PVC管的泄水孔，管長3 m。

2.5 工程實(shí)施的延伸

考慮該工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，并且本處滑坡也具有一定的代表性，因此在處理完本處滑坡后，對整個項(xiàng)目的邊坡設(shè)計進(jìn)行重新的審視，對幾處大的邊坡設(shè)計結(jié)合現(xiàn)場施工情況進(jìn)行了重新的調(diào)整。

1)高位水池位置。高位水池位置的超挖較嚴(yán)重，邊坡上棄土較多，且沒有按要求壓實(shí)，因此在今后的雨季存在安全隱患。為防止隱患的發(fā)生，要求業(yè)主方高度重視，督促施工方對亂棄土進(jìn)行刷方減載，并及時對形成的坡面進(jìn)行植草皮綠化，利用植被的根系保護(hù)坡面。2)粉礦倉的北坡。粉礦倉北坡邊坡較大，且最上面直接為高位水池，雖然兩設(shè)施相距有一定的距離，但考慮到有15 m高的邊坡，因此將此處邊坡設(shè)計由原來的土質(zhì)邊坡改為土釘加掛網(wǎng)護(hù)坡，土釘為直徑10 mm的鋼筋，長2 m，土釘間距為1.5 m×1.5 m，掛網(wǎng)網(wǎng)面為雙向直徑8 mm、間距200 mm鋼筋網(wǎng)片，噴面厚度80 mm。3)精礦倉南面的填方邊坡。原設(shè)計精礦倉南面的填方邊坡為擋土墻，業(yè)主在施工過程中沒有及時修筑擋墻，且業(yè)主要求改為土質(zhì)邊坡，考慮到近年來，本地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)大雨，且事故較多，因此設(shè)計應(yīng)業(yè)主要求，將原擋土墻改為土質(zhì)邊坡，但對其土質(zhì)邊坡要進(jìn)行處理，處理方案為在原邊坡上鋪生植草墊和鋼絲網(wǎng)護(hù)坡。4)生活區(qū)的挖方邊坡。生活區(qū)的挖方邊坡基本上全是土質(zhì)邊坡，為保證邊坡不受雨水沖刷，在設(shè)計上對生活區(qū)所有高于6 m的挖方進(jìn)行處理。處理辦法為土釘加掛網(wǎng)護(hù)坡，土釘為直徑10 mm的鋼筋，長1.5 m，土釘間距為2 m×2 m，掛網(wǎng)網(wǎng)面為雙向直徑8 mm、間距200 mm鋼筋網(wǎng)片，噴面厚度80 mm。

3 滑坡處理效果

本工程經(jīng)過2009年施工完成后，竣工后的監(jiān)測結(jié)果顯示，滑坡體穩(wěn)定無異常。現(xiàn)在經(jīng)過約5年的考驗(yàn)，目前邊坡穩(wěn)定，沒有異常現(xiàn)象。

4 結(jié)語

挖方邊坡穩(wěn)定性問題非常復(fù)雜，影響因素包括地質(zhì)和土質(zhì)條件、地下水滲流、地應(yīng)力變化等。工程場地邊坡的設(shè)計現(xiàn)狀是:基礎(chǔ)研究工作薄弱，業(yè)主不重視場地平整時的邊坡問題，為趕進(jìn)度往往是場地的邊坡勘察資料滯后，大多數(shù)工程的土方工程部分是邊設(shè)計邊施工。往往是有了問題再處理，造成了很多不必要的浪費(fèi)。邊坡設(shè)計應(yīng)建立在盡可能多的地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，充分了解邊坡發(fā)生的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件，分析論證其發(fā)生機(jī)理，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的防治工程設(shè)計。水對邊坡的穩(wěn)定性有極為重要的作用，通常有“無水不滑”的說法，有效的排水措施對邊坡的穩(wěn)定往往會有事半功倍的效果。鑒于邊坡工程本身的復(fù)雜性，對于大型邊坡必須采取動態(tài)設(shè)計的原則(規(guī)范規(guī)定高于30 m的邊坡必須采用動態(tài)設(shè)計)，即隨施工開挖過程中地質(zhì)信息反饋，及時修改設(shè)計。在施工過程中及施工完成后一定階段內(nèi)，應(yīng)對邊坡體進(jìn)行變形監(jiān)測，以便及時掌握邊坡的穩(wěn)定情況。總之，對滑坡地段整治的指導(dǎo)思想是:完善排水，放緩邊坡，下?lián)跎献o(hù)，穩(wěn)定坡腳，外封內(nèi)排，對其整治的效果還有待于以后的觀察，應(yīng)該重視邊坡的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，一時的往前趕，往往是欲速則不達(dá)，費(fèi)投資又費(fèi)工期。在工程建設(shè)中應(yīng)盡量避免。