城市人工邊坡勘察與治理探討

李劍波，龔 柳

（深圳市長勘勘察設(shè)計有限公司，廣東 深圳 518003）

0 引言

隨著城市的發(fā)展和人類居住環(huán)境的擴張，在平原區(qū)域已無可開發(fā)之地后，人們不可避免地會對丘陵、山區(qū)、臺地等地勢起伏較大的區(qū)域進行開發(fā)建設(shè)，加之既往工程建設(shè)中遺留且未規(guī)范治理的采石場、淤泥渣土堆棄區(qū)等，經(jīng)常會形成各種高陡的、土質(zhì)的、巖質(zhì)的、填方的、挖方的人工邊坡。若不加以治理，這些邊坡的存在，極易成為引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害的源頭，進而威脅到人民的生命和財產(chǎn)安全，因此城市邊坡工程的治理已成為備受關(guān)注的一個大問題。

邊坡工程，歸根結(jié)底隸屬于巖土工程范疇，其勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和建議的合理性，是涉及到工程造價與工程成敗的重要工作。因此，如何采用合理的勘察方案，完成細致的勘察過程，多快好省地做好邊坡項目的勘察，是我們應(yīng)該認真思考的問題。

本文以深圳市某人工邊坡勘察工程為例，對城市人工邊坡的巖土勘察及治理進行探討。

1 工程概況

羊臺山（龍軍花園）危險邊坡位于深圳市龍華區(qū)羊臺山東南側(cè)，龍軍花園西側(cè)。根據(jù)場地地形地貌，將場地內(nèi)邊坡分為BP1、BP2、BP3三處。各邊坡概況如表1所示：

表1 各邊坡概況表

本工程屬于丘陵地貌，地形復(fù)雜，山體陡峭，基巖埋藏淺，許多區(qū)域直接裸露；邊坡坡面和坡體中發(fā)育有大量花崗巖“球狀風(fēng)化體”（俗稱“孤石”）；坡底人工填土成分主要為原采石場爆破遺留的微風(fēng)化花崗巖，對真正基巖面的區(qū)分有較大干擾；邊坡坡底緊鄰高層住宅區(qū)、廠房、宿舍樓、籃球場、登山道等人工構(gòu)造物。勘察時該邊坡已發(fā)生多處崩塌險情，其工期要求緊，勘察工作開展難度較大，許多區(qū)域難以采用常規(guī)勘察手段，因此必須首先制定合理的勘察方案和綜合選擇各種勘察手段。

2 勘察要點

依據(jù)收集的資料，結(jié)合場地地形、地貌特征、地質(zhì)條件及工程特點，本項目勘察共布置鉆孔42個。

對現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)無法擺放鉆機進行施工的坡面部位，按照間距15m布設(shè)地質(zhì)調(diào)查點，人工對地質(zhì)調(diào)查點采取GPS坐標(biāo)定位、地層巖性判定、產(chǎn)狀量測、節(jié)理裂隙量測、表層巖樣采取和現(xiàn)場觀察、局部洛陽鏟、地下水出露情況觀察等措施，對邊坡的坡面現(xiàn)狀進行充分的觀察和描述。為輔助鉆探，結(jié)合勘探點另外布置了30個地質(zhì)調(diào)查點。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

3．1 坡率法

采用坡率法對BP1～BP3邊坡穩(wěn)定性進行評價，以《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330－2013）中坡率法給定的允許坡率值為基礎(chǔ)進行評價。其中BP1屬巖質(zhì)邊坡，BP2和BP3屬土質(zhì)邊坡。

規(guī)范中邊坡允許坡度值規(guī)定如表2和表3所示：

表2 土質(zhì)邊坡坡率允許值參考表

表3 巖質(zhì)邊坡坡率允許值參考表

由表2和表3可知：BP1屬Ⅲ類微風(fēng)化～中風(fēng)化邊坡，BP2和BP3坡率均大于土質(zhì)邊坡穩(wěn)定所允許的坡度值。由于各邊坡均存在危巖，且BP2和BP3都已出現(xiàn)局部崩塌現(xiàn)象，為防止在受降雨等影響時出現(xiàn)滑塌、危巖脫落，對坡頂、坡底建（構(gòu)）筑物及人員等產(chǎn)生危害，建議完善坡頂和坡底的截排水設(shè)施，清理坡面，并采取主（被）動防護網(wǎng)、錨桿（索）＋格構(gòu)梁等可靠的加固措施。

3．2 赤平極射投影法（巖質(zhì)邊坡）

采用赤平極射投影法對巖質(zhì)邊坡BP1進行穩(wěn)定性分析評價，各巖土層及巖體物理力學(xué)參數(shù)的選取見表4。

表4 計算參數(shù)選用一覽表

野外地質(zhì)調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)影響邊坡整體穩(wěn)定性的控制性軟弱結(jié)構(gòu)面，邊坡面微～中風(fēng)化巖石中出露的小規(guī)模節(jié)理密集發(fā)育，野外測得的主要節(jié)理裂隙如表5所示。

表5 邊坡BP1野外測得節(jié)理裂隙發(fā)育情況統(tǒng)計表

用邊坡赤平投影法分析巖體的局部穩(wěn)定性結(jié)果如圖1所示。

3．3 圓弧滑動法（土質(zhì)邊坡）

3．3．1 邊坡失穩(wěn)的破壞模式

邊坡BP2和BP3均為土質(zhì)邊坡，坡體主要由坡積含礫黏土、殘積礫質(zhì)黏性土及強風(fēng)化花崗巖組成，其失穩(wěn)破壞時，滑動面往往呈圓弧形，因此在分析其穩(wěn)定性時，假定坡體滑動破壞時呈圓弧滑動。

圖1 赤平極射投影分析圖

3．3．2 計算方法

邊坡的穩(wěn)定性計算采用《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330－2013）推薦的圓弧滑動法（簡化畢肖普法），在理正邊坡穩(wěn)定分析軟件上實施。

圓弧滑動法計算公式如式（1）：

式中：Fs——邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

ci——第i計算條塊滑面粘聚力（kPa）；

φi——第i計算條塊滑面上內(nèi)摩擦角（°）；

li——第i計算條塊滑動面長度（m）；

θi——第i計算條塊滑面傾角（°），滑面傾向與滑動方向相同時取正值，滑面傾向與滑動方向相反時取負值；

Ui——第i計算條塊滑面單位寬度總水壓力（kN／m）；

Gi——第i計算條塊單位寬度自重（kN／m）；

Gbi——第i計算條塊單位寬度豎向附加荷載（kN／m）；方向指向下方時取正值，指向上方時取負值；

Qi——第i計算條塊單位寬度水平荷載（kN／m）；方向指向坡外時取正值，指向坡內(nèi)時取負值；

hwi·hw·i－1——第i及第i－1計算條塊滑面前端水頭高度（m）；

γw——水重度，取10kN／m3；

i——計算條塊號，從后方起編；

n——條塊數(shù)量。

3．3．3 計算工況

根據(jù)邊坡在天然狀態(tài)和強降雨及地震作用下的受力情況，確定兩種計算工況：

工況一：自重＋地下水

工況二：自重＋地下水＋暴雨作用

3．3．4 計算參數(shù)

根據(jù)勘察結(jié)果，邊坡土體參數(shù)取值如下頁表6所示。

表6 計算參數(shù)選用一覽表

3．3．5 計算結(jié)果

根據(jù)上述計算參數(shù)，對邊坡在兩種工況下的穩(wěn)定性進行計算，計算結(jié)果見表7。

在工況二的情況下，3－3’、9－9’和21－21’剖面計算結(jié)果簡圖及最危險破裂面結(jié)果如圖2所示。

表7 邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果表

根據(jù)以上計算，按最小穩(wěn)定性系數(shù)取值，邊坡在自重＋地下水狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；邊坡在自重＋地下水＋暴雨作用狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能出現(xiàn)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

4 支護措施建議

根據(jù)該邊坡巖土工程條件及周邊環(huán)境情況，建議對BP1采用坡面整形＋SNS主動網(wǎng)＋被動網(wǎng)＋長錨桿＋護腳墻的方案，并輔以坡面防護和截排水措施；對邊坡BP2和BP3采用坡面整形＋錨桿（索）＋格構(gòu)梁的方案，并輔以坡面防護和截排水措施。

5 結(jié)語

城市人工邊坡工程勘察工作可以做加法，綜合采用工程地質(zhì)調(diào)查和測繪、鉆探、地質(zhì)調(diào)查點、井探、槽探、洛陽鏟、原位測試、室內(nèi)試驗等手段，對邊坡整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性進行綜合性的分析；同時結(jié)合周邊水文、地質(zhì)、工程建設(shè)等環(huán)境條件，對邊坡工程產(chǎn)生崩塌、滑坡的可能性、危害性和危害程度進行綜合評價，提出更加細致準(zhǔn)確的參數(shù)和更加合理的治理建議。

隨著科技的發(fā)展，很多原來的勘察技術(shù)已顯陳舊，因此巖土工程勘察亦可引進一些先進技術(shù)。例如：發(fā)展地質(zhì)調(diào)查機器人，在人員無法到達的區(qū)域采用機器人采集巖樣和影像資料；利用無人機航拍技術(shù)，對場地及周邊地形地貌、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況進行整體的觀察等。巖土工程勘察作為技術(shù)類服務(wù)行業(yè)，將復(fù)雜的地質(zhì)情況，直觀地解釋給非專業(yè)人員，應(yīng)是我們的追求和責(zé)任。