某邊坡工程失穩(wěn)原因分析

徐志武，周莉

（1重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶 400016；2杭州建工集團(tuán)有限責(zé)任公司重慶分公司，重慶 400042）

1 工程概況

重慶某新建廠區(qū)(圖1)邊坡工程由開(kāi)挖巖石土方形成，基坑南側(cè)B1-B2段邊坡長(zhǎng)約80m，高約26m(上覆土層厚度0.4～2.3m)。邊坡設(shè)計(jì)方案為標(biāo)高221.4m以上，設(shè)計(jì)為1∶0.75錨噴護(hù)坡(巖)+1∶1.50草皮護(hù)坡(土)，標(biāo)高213.4-221.4m為直立式錨桿擋墻，標(biāo)高206.7-213.4m為基坑直立式錨桿擋墻；后經(jīng)業(yè)主、地勘、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工幾方現(xiàn)場(chǎng)踏勘，通過(guò)會(huì)議形式將B1-B2段直立式錨桿擋墻調(diào)整為1∶0.2坡率錨桿擋墻(圖2)。

圖1 新建廠區(qū)總平面示意圖

圖2 邊坡工程典型設(shè)計(jì)斷面

B1-B2段(圖3)：邊坡（產(chǎn)狀0°∠90°）與巖層面（產(chǎn)狀81°∠56°）相切，構(gòu)成切向坡；與LX1（產(chǎn)狀310°∠58°）大角度斜交；與LX2 （產(chǎn)狀165°∠70°）逆向相交。邊坡與LX1、LX2的 組合 交 線（產(chǎn) 狀 242°∠31°）斜交；邊坡與LX2和巖層面的組合絞線 （產(chǎn)狀16°∠33°） 同向相交，夾角小于30°，為外傾組合結(jié)構(gòu)面；可能發(fā)生沿此組合面交線的楔形體破壞[1]。

二級(jí)邊坡，楔形體滑動(dòng)，邊坡安全系數(shù)取1.30；基巖容重γ=25.00kN/m3；θ=56°；A面c=50kPa，Φ=18°；B面c=50kPa，Φ=18°(參照《市政工程地質(zhì)勘察規(guī)范》取值)；經(jīng)地勘單位驗(yàn)算：Ks=1.578，即在施工及使用期間，當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)面無(wú)不利影響的前提下，切坡后邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 邊坡赤平極射投影圖

邊坡破裂角為33°（取外傾結(jié)構(gòu)面與45°+Φ/2間的小值），邊坡巖體類(lèi)型為Ⅲ類(lèi)[1]，邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角為58°。錨桿擋墻設(shè)計(jì)肋柱截面尺寸為0.3×0.4m，間距2.0m，配筋3 20/320、8@200；面板厚度0.2m，配筋為12@200雙層雙向；立柱及面板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。錨桿孔徑0.16m，內(nèi)配325鋼筋，豎向間距2.5m；錨孔灌漿材料采用M30砂漿，錨桿與砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度≥2.4MPa，砂漿與中風(fēng)化巖石的粘接強(qiáng)度≥0.35MPa。

2 邊坡局部失穩(wěn)過(guò)程

（1）B1-B2段邊坡采取從上而下逆作法[2]施工，2017年6月28日開(kāi)始對(duì)該段邊坡土石方開(kāi)挖外運(yùn)施工，2017年7月12日221.4m標(biāo)高以上邊坡成形，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、施工技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)坡頂、坡腳進(jìn)行復(fù)測(cè)，完成的邊坡坡率符合設(shè)計(jì)圖紙要求(1：0.75)。驗(yàn)收合格后搭設(shè)腳手架進(jìn)行邊坡錨噴施工，按設(shè)計(jì)進(jìn)行錨桿鉆孔、注漿、掛網(wǎng)錨噴，于2017年8月12日完成該段邊坡錨噴施工。

（2）為保證工程進(jìn)度，在進(jìn)行標(biāo)高221.4m以下邊坡施工時(shí)，采取預(yù)留4m臺(tái)階且放1∶1坡度進(jìn)行施工，待上班錨噴完成后對(duì)216.4-221.4m標(biāo)高部位按設(shè)計(jì)(1∶0.2設(shè)計(jì)調(diào)整坡率)進(jìn)行修坡及預(yù)留部位開(kāi)挖，修坡即將完成時(shí)發(fā)生邊坡失穩(wěn)。

（3） 2017年8月15日下午3∶55左右，B1-B2段邊坡中間部位發(fā)生突發(fā)性邊坡失穩(wěn)。如圖4所示，B1-B2段邊坡中間部位失穩(wěn)段長(zhǎng)19.4m，高度22.56m，縱深30.83m，B1-B2段已完成修坡61.5m，該段坡體比較破碎、裂隙發(fā)育，且無(wú)法封閉圍墻外山體表層雨水、地下水及池塘水滲透。其中，7月1日至8月15日期間，在8月8日、11日下過(guò)兩次暴雨；施工方在B1-B2段邊坡設(shè)置了兩個(gè)水平位移沉降觀測(cè)點(diǎn)，定期對(duì)該段山體進(jìn)行位移觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示基本無(wú)沉降位移現(xiàn)象。

（4）邊坡失穩(wěn)實(shí)況見(jiàn)圖5；邊坡失穩(wěn)時(shí)人員、機(jī)具已撤至未施工段，因而未造成人員傷亡、機(jī)具損失。

圖5 邊坡失穩(wěn)實(shí)況

3 邊坡失穩(wěn)原因分析

3.1 裂隙層面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)[1]反算

反算時(shí)，先確定裂隙層面A面的c、Φ值(c=20kPa，Φ=12°)，然后由高到低試算裂隙層面B面的粘聚力c和內(nèi)摩擦角Φ，計(jì)算對(duì)應(yīng)的邊坡穩(wěn)定系數(shù)，并以邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.00對(duì)應(yīng)的粘聚力和內(nèi)摩擦角[1]作為反算結(jié)果，見(jiàn)表1。

表1 內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角反算結(jié)果

圖4 邊坡失穩(wěn)段平面及剖面示意圖

由此可見(jiàn)，在裂隙層面A面取值c=20kPa，Φ=12°時(shí)，在暴雨或持續(xù)降雨工況時(shí)，在假定邊坡處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，裂隙層面B面的c=34kPa，Φ=13°。

3.2 邊坡失穩(wěn)原因分析

（1）山體地質(zhì)條件較差，組合裂隙切割形成楔形體且較大角度外傾(外傾組合結(jié)構(gòu)面)，形成了潛在滑坡體，為巖體楔形體破壞模式提供必要條件。

（2）裂隙結(jié)構(gòu)面土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)較低，山體穩(wěn)定安全性?xún)?chǔ)備不高。

（3）工程建設(shè)影響裂隙繼續(xù)發(fā)育，暴雨期間雨水滲入裂隙結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生靜水壓力且裂隙結(jié)構(gòu)面泥質(zhì)夾層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)大幅度下降，下滑力顯著增加，同時(shí)工程建設(shè)形成臨空面且未分段分層、有效及時(shí)支護(hù)使得坡體抗滑力顯著降低，當(dāng)抗滑力不足以抵抗下滑力時(shí)誘發(fā)山體沿裂隙結(jié)構(gòu)面滑坡。

由此可見(jiàn)，此次邊坡失穩(wěn)是內(nèi)部條件與外部因素共同作用的必然結(jié)果。

4 結(jié)論及建議

（1）地質(zhì)勘察是邊坡工程設(shè)計(jì)、施工的前提條件。地質(zhì)勘察中勘探工作量充足、結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取值合理且充分考慮到后期工程建設(shè)影響、環(huán)境條件改變、暴雨期間雨水滲入等致使抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低，是建設(shè)穩(wěn)定安全的邊坡工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。勘察技術(shù)發(fā)展到今天已日趨成熟、分析程序也越來(lái)越完善，此次邊坡工程失穩(wěn)并非地質(zhì)情況有多復(fù)雜、分析過(guò)程有多繁瑣，而是勘察技術(shù)人員對(duì)邊坡穩(wěn)定影響分析重視程度不夠、論證不充分造成的。

（2）合理設(shè)計(jì)是建設(shè)穩(wěn)定安全的邊坡工程的技術(shù)保障。邊坡工程設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)技術(shù)人員對(duì)地質(zhì)勘察資料分析研究深刻、透徹、明白，認(rèn)真仔細(xì)做到有目的、有針對(duì)設(shè)計(jì)，特殊地段、特殊地質(zhì)、特殊問(wèn)題應(yīng)充分、細(xì)致論證，確保設(shè)計(jì)文件科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。

（3）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件進(jìn)行施工、嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)是建設(shè)穩(wěn)定安全的邊坡工程的最重要環(huán)節(jié)。邊坡工程建設(shè)中，需要施工技術(shù)人員完全吃透勘察設(shè)計(jì)文件，施工前需制定合理施工操作規(guī)程、進(jìn)行合理施工組織設(shè)計(jì)、采取合理的施工安全保障措施等，施工中需嚴(yán)格管理、嚴(yán)格控制(施工中的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)應(yīng)充分、細(xì)致論證并加強(qiáng)控制)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即匯報(bào)等，施工完成后需嚴(yán)格按照驗(yàn)收程序進(jìn)行工程竣工驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改、補(bǔ)救，杜絕將施工隱患帶入后期使用中。施工監(jiān)測(cè)是保證施工順利及施工安全的一種重要手段，因而需制定詳細(xì)監(jiān)測(cè)方案且專(zhuān)人負(fù)責(zé)，建立嚴(yán)密、科學(xué)的監(jiān)測(cè)布局，采用合理的監(jiān)測(cè)頻率，防范于未然。

（4）監(jiān)理單位必須嚴(yán)格行使工程監(jiān)理職責(zé)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并監(jiān)督施工單位立即整改，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

（5）“信息化”施工是建設(shè)穩(wěn)定安全的邊坡工程的重要措施，需參建單位跟蹤整個(gè)邊坡工程建設(shè)全過(guò)程，及時(shí)反饋信息并加以合理利用，同時(shí)杜絕工程事故的發(fā)生。

[1]GB 50021-2001(2009年版).巖土工程勘察規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]GB 50330-2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20013.