城市邊坡工程中的滑坡特征分析及治理方案探討

張 焱

（機械工業勘察設計研究院有限公司 江蘇分公司， 江蘇 南京 210004）

當今城市工程建設中，存在著大量巖土邊坡工程問題。然而由于城市中的巖土工程項目中很少出現地質災害問題，致使部分巖土設計施工單位缺乏地質災害治理工程項目的經驗，缺乏從整體地質環境進行研究的觀念，在實際工作中往往單純按邊坡工程進行設計治理，而沒有考慮滑坡發生的可能性。因此當部分邊坡項目出現滑坡地質災害危險時，原設計方案無法滿足治理工程要求。

1 項目情況分析

項目位于合肥某公園景區東部，邊坡東側為市政道路路堤，西側為公園景觀湖，邊坡頂高程約為25.0～28.0m，坡腳高程約為13.5～14.5m，高差為10～13.5m，現狀邊坡坡角約30°，邊坡長度約為100.0m。坡腳有一道漿砌塊石擋土墻，景觀湖離坡腳擋土墻約7～10m，湖岸修砌有漿砌石護岸。

根據勘察報告，場地內地層巖土可分為 5個工程地質層，其地層主要設計參數如下表1：

表1 各巖土層主要巖土設計參數

2014年1 月，在坡腳擋土墻上發現有縱向裂縫出現；2014年4月中旬，連續暴雨過后，坡頂及坡體上多處出現裂縫，并有局部坡體垮塌，邊坡坡體向西側景觀湖滑移跡象明顯，有形成整體滑坡的趨勢。

坡體前緣漿砌石護岸多處發生斷裂和錯動破壞，裂縫3～6cm，并整體向湖中傾倒，變形嚴重，岸邊的樹木也隨之向湖面方向傾斜。坡腳擋土墻出現數條縱貫裂縫，寬度約 0.2～1cm，擋土墻中段向前鼓脹變形。邊坡后緣出現多條裂縫，裂縫長約5～25m，寬5～10cm，高差錯位約3～15cm，裂縫自2014年1月以來持續變形發展。坡體上多處樹木傾斜，并有部分樹木完全倒伏。

自2014年1月坡腳擋土墻出現裂縫以來，該邊坡持續發生蠕滑變形，特別是在長時間大規模降雨后，變形跡象尤為明顯，綜合判斷，該邊坡處于基本穩定～欠穩定狀態。

2 原有擋土墻分析

坡腳擋土墻和水邊的護岸修砌年代較早，依據現場實測資料，擋土墻墻高2.0～3.5m，頂寬0.8m，基礎埋深約0.5m；漿砌石護岸高度0.4～0.7m，寬約0.3～0.4m，基礎埋深約 0.3m。根據擋土墻各項尺寸參數及基礎埋深可以推測，設置該擋土墻時僅考慮了邊坡的土壓力。

按庫倫主動土壓力復核擋土墻，擋土墻抗滑移驗算安全系數取值為：Ks≥1.3；抗傾覆驗算安全系數取值為Kt≥1.5，計算結果見下表2：

從表中計算結果知，擋土墻結構滿足坡體主動土壓力要求，該擋土墻整體破壞較輕也驗證了上述復核結果。

3 滑坡穩定性分析

現場出現的蠕動變形跡象說明該邊坡已經形成滑坡，根據勘察資料和現場調查情況分析：滑坡后緣位于市政道路西側的坡體頂部，高程約25.0～26.7m；滑坡前緣為景觀湖，剪出口位于景觀湖底，高程約 13.0m～13.7m；左緣以擋墻南端為界；右緣以擋墻北端為界。滑坡平面面積約3500m2，滑體厚度平均為7.0m，體積約2.1萬m3，屬小型土質滑坡。

該邊坡土體上部①-1層人工填土，填齡短，土體成分主要為黏性土，局部夾有磚塊、石頭等少量建筑垃圾，土體未經過壓實，結構松散，孔隙比較大，滲透系數較大，土體抗剪強度低；邊坡坡頂為市政道路，過往車輛振動可能在坡體局部形成微細裂隙，降雨從裂隙中入滲，導致地下水滲透力增加，并使得土體抗剪強度降低。在水土綜合作用下，最終在①-1層人工填土與下部①-2層多年素填土層、②粘土層和③強風化泥質砂巖層的交界面處形成滑動面。滑動面深度約 2～10m，原擋土墻基礎位于滑動面之上，擋土墻整體發生“坐船”現象，實際表現為擋土墻破壞情況相對較輕，而湖邊護岸的破壞情況更嚴重。（詳見圖1：工程地質縱剖面圖）

圖1 滑坡工程地質縱剖面

該邊坡目前處于蠕動變形階段，根據勘察資料和滑坡穩定性試算，滑帶形態為折線形，根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2013）附錄A.0.3規定，折線形滑動面的邊坡可采用傳遞系數法隱式解，滑坡穩定性和推力計算公式如下式：

式中： Pn—第n條塊單位寬度剩余下滑力（kN/m）；

Pi—第i計算條塊與第i+1計算條塊單位寬度剩余下滑力（kN/m）；當Pi<0(i

Ti—第i計算條塊單位寬度重力及其他外力引起的下滑力（kN/m）；

Ri—第i計算條塊單位寬度重力及其他外力引起的抗滑力（kN/m）；

Ψi-1—第i-1計算條塊對第i計算條塊的傳遞系數；

Gi—第i條塊單位寬度自重（kN/m）;

Ci—第i條塊內聚力（kPa）；

φi—第i條塊內摩擦角（°）；

Ui—第i條塊單位寬度總水壓力（kN/m）；

Fi—第i條塊邊坡穩定性系數；

根據規定，用折線形滑面計算滑坡推力時，應將上述公式中的 Fi替換為安全系數Fst，以此計算的Pn即為滑坡的推力。

根據邊坡現狀，該邊坡處于蠕動變形階段，目前監測在天然狀態下，滑坡處于欠穩定狀態，平常無明顯變化，但在久雨或暴雨時可能發生整體滑動。故此次穩定性評價計算工況共考慮天然自重工況和飽和自重工況，該區地震基本烈度為7度，增加天然自重加地震工況分析計算。計算剖面如下圖所示，計算成果見下表3：

表3 :滑坡推力計算成果

4 滑坡治理工程設計

根據本邊坡工程的破壞后果、坡高、地質條件及周邊環境要求確定本邊坡工程安全等級為"一級"，即重要性系數 γo=1.1。

綜合考慮地質、環境、坡高等諸方面因素，根據勘察報告及前述穩定性分析計算成果，該邊坡在天然工況下欠穩定，飽和工況下易失穩，因此，需對其采取支擋措施。且本邊坡滿足安全系數的剩余下滑力較大，故采用抗滑能力較強的抗滑樁進行支擋處理。

本著"安全可靠，經濟合理，技術可行，方便施工"的原則，對本次發生滑坡的區段及存在安全隱患的部位進行治理，具體措施為：（1）在邊坡下部即原邊坡擋土墻處設置抗滑樁(人工挖孔灌注樁)；（2）在邊坡坡頂設置截水溝。（詳見圖2：治理工程布置縱剖面圖）

圖2 治理工程布置縱剖面圖

按照飽和自重工況進行抗滑樁設計，抗滑樁的內力和位移計算采用彈性地基梁法，地基水平抗力系數采用“m法”，樁底支撐條件采用鉸接，采用理正巖土系列軟件進行計算。抗滑樁詳細結構參數見下表4：

表4 ：抗滑樁結構參數表

在滑坡體后緣布置截排水溝，減少降雨入滲，以保證土體抗剪強度不降低，使久雨或暴雨時，水對滑坡體的影響降至最小。

根據實際坡面面積和合肥地區雨量計算，共設置 1條截水溝，截水溝總長114.0m，斷面呈矩形，凈斷面規格700mm×700mm=0.49m2，采用鋼筋混凝土澆筑。

該邊坡治理工程自2015年冬季施工完成，已經過兩個完整水文年的監測，效果良好。

5 結論

（1）在該邊坡工程坡腳設置擋土墻時，未考慮到本邊坡產生滑坡的可能性，擋土墻的基礎埋深過淺，未能對滑坡起到支擋作用。

（2）對本工程按滑坡進行分析計算，設計了抗滑樁和截排水溝的治理措施，治理效果顯著。

（3）城市建設中的巖土工程不能單獨割裂開，一定要結合周圍整體地質環境進行綜合分析評價，將所有可能的不穩定因素均考慮在內，使治理方案具備針對性和全面性。