類土質邊坡穩定性及其控制技術探究

黃 明

(福建省第四地質大隊，福建 寧德 352100)

類土質邊坡的穩定性對于道路施工工程來說意義重大，甚至貫穿于整個工程，要求施工單位加強對類土質邊坡穩定性的影響因素分析，探究提高邊坡穩定性的有效措施，合理采用邊坡控制技術確保工程施工進度。

1 工程概況

本項目名為“溪潭鎮(蘭田浦崗尾)高速公路拆遷安置地邊坡工程”，擬建地區位于福安市溪潭鎮蘭田村浦崗尾，擬建場地四周為農業用地，場地東南側約5 m為港里至溪潭鎮鄉村公路，寬約7.00 m，交通便捷。該邊坡工程將在西北與西南兩側開挖邊坡，根據《巖土工程勘察任務委托書》的要求，工程概況大致如下：西北側挖方邊坡，長度40 m，坡頂與坡腳標高分別為34～42 m和26 m，坡度近似直立，坡高8～16 m，屬于單向線型巖土質混合邊坡，在上部3 m處為土質邊坡，計劃采用漿砌塊石擋土墻防護；西南側挖方邊坡，長度100 m，坡頂與坡腳標高分別為28～42 m與22.5～26 m，與西北側邊坡一樣，坡度近似直立，坡高5.5～16 m，屬于單向線型巖土質混合邊坡，在上部5.5 m處為土質邊坡，計劃采用漿砌塊石擋土墻防護。

2 類土質邊坡穩定性分析

2.1 定性分析

施工人員對施工現場進行勘測，經研究發現類土質邊坡坡體主要土層有粉質黏土、砂土狀強風化花崗巖、碎塊狀強風化花崗巖等。工程安全等級可以達到一級。坡體的巖土層粉質黏土呈現出可塑性特點，膠結能力較弱；砂土狀強風化花崗巖土層遇水容易發生軟化和崩解現象，整體強度較低；碎塊狀強風化花崗巖土層存在嚴重的風化現象，均勻度較低，容易受降雨影響。

2.2 定量分析

施工前，設計人員與施工人員針對邊坡情況展開了野外鉆探與原位測試，隨后將土層取樣送往實驗室進行檢測。綜合考慮地質條件、邊坡坡度、土質特點以及地下水水文條件，經判定邊坡可能屬于圓弧滑移型。應用理正巖土工程勘察軟件和瑞典條分法對邊坡的安全系數加以分析，對邊坡3-3′、 7-7′、 12-12′三條剖面進行穩定性計算，表1為邊坡穩定性計算結果。

表1 類土質邊坡穩定性計算結果

對表(1)計算結果進行分析得知，當前該工程邊坡在開挖后處于天然工況不穩定狀態，暴雨或地震等天氣因素容易降低邊坡的穩定性，甚至導致邊坡上層土地失穩，給工程施工和道路運行帶來滑坡危險。面對這一情況，施工單位必須進行邊坡綜合治理，結合具體影響因素展開分析，為邊坡支護工作的順利開展奠定基礎。

3 類土質邊坡穩定性的影響因素

3.1 降雨及地下水位變化對邊坡穩定性的影響

降雨與地下水位的變化對類土質邊坡穩定性產生較大影響。該邊坡施工工程地處福建省東南沿海，全年雨量較大，夏季雨量可達1 600 mm，甚至伴有暴雨和臺風天氣。施工現場地下水處于枯水期，水位主要存于強風化與中風化巖層中。為了保障類土質邊坡的穩定性，本工程計劃水位標高30 m，結合現場施工情況與地質條件，預計地下水水位將變化2 m。夏季強降雨發生時，地表水沿著上部的土層孔隙向下滲入，一部分地表水留在上部土層孔隙內，一部分進入地下水，起到補給地下水的作用，從而使地下水水位上升。類土質邊坡上部主要為粉質黏土和砂土狀強風化巖土層，透水性較弱，在強風化作用下容易軟化，強降雨時對整個類土質邊坡帶來滑坡危險。

3.2 巖土體性質對邊坡穩定性的影響

類土質邊坡的穩定性易受巖土體性質影響。正常情況下，如果巖土自身結構穩定，且有著較強的抗風蝕能力，該邊坡的穩定性也會有所保障。但巖土體如果不夠堅硬，容易受風化影響，其邊坡穩定性也會較弱。

3.3 臨空條件對邊坡穩定性的影響

臨空條件對類土質邊坡穩定性產生的影響具體如下：(1)坡高。自然斜坡對類土質邊坡穩定性會產生影響，施工人員需要對自然斜坡的實際破壞程度進行研究，探究該斜坡的災害等級與災害比例，分析邊坡工程施工后該斜坡發生破壞的幾率。將類土質邊坡穩定性系數設置為1，如果實際穩定性系數大于1，那么該邊坡穩定性較高，基本不會遭受破壞；如果系數小于1，說明邊坡穩定性在降低，坡體面臨著破壞性影響。(2)坡度。正常情況下，類土質邊坡的坡體越陡，坡體穩定性越低。坡度正式形成后，上部土體如果被損壞，且坡體陡峭，該類土質邊坡坡體的應力會增加。如果巖體強度保持一致，坡度越陡，坡體就越容易受到破壞。

4 類土質邊坡穩定性的控制技術分析

4.1 合理編制邊坡支護方案

建議施工單位根據現場的實際地質情況，綜合工程施工特點，做好類土質邊坡工程的支護方案設計與優化。本工程擬采用重力式擋墻與錨桿墻支護結構，其中重力式擋墻是指毛石漿砌或混凝土擋墻。以碎塊狀強風化花崗巖以下土層作為重力式擋墻的持力層，粉質黏土層與砂土狀強風化巖土層如果厚度較大，施工單位擬建植草護坡和網格狀格構框架。

具體施工中，施工單位對類土質邊坡工程展開全段支護，從上到下分段削坡，應用錨桿，按照工程地質剖面圖確定錨頭的具體入土深度。錨桿錨固端需要在風化巖埋藏較淺處進入一定深度，埋藏較深時應延長錨桿的長度，確保巖土層擁有一定程度作用力。部分施工地段存在風化巖土質不均現象，施工單位決定使用潛孔鉆機設備來施工。針對該類土質邊坡的土層結構，對其中的土、石做出等級劃分，為應用邊坡穩定性控制技術提供參考，表2為現場邊坡工程的土、石分級情況。

表2 類土質邊坡工程土、石等級表

4.2 加強對類土質邊坡工程的穩定性控制

對類土質邊坡施工工程展開穩定性控制，具體建議如下：(1)排水施工。明確該地區邊坡穩定性較差與地下水水位和強降雨有關，強降雨或暴雨沖刷侵蝕邊坡土層，地下水與地表水軟化土體，導致巖土體的強度下降。因此，加強對類土質邊坡的排水處理尤為重要。做好地表排水工作，防止地表水過多的深入地下水，科學設立排水系統，減緩水環境對邊坡穩定性的影響。(2)淺層壓力注漿技術。應用該技術能夠在一定范圍內加固類土質邊坡下層的松散巖土體，增加土體強度，降低土體的風化速度，提高邊坡整體對雨水的抗沖刷能力。(3)擋墻。建立重力式擋墻結構，使其對邊坡產生防護作用。該種擋墻一般會設置在路基邊緣，如果邊坡承受的荷載較大，可以將重力式擋土墻同全埋設式等截面抗滑樁一同使用。(4)抗滑樁。這是類土質邊坡治理滑坡的重要方式，抗滑樁的使用可以讓邊坡擁有較強的抗滑能力，且樁位設置靈活，不會對施工造成干擾。抗滑樁多為人工挖孔，結合滑坡產生的原因、推力大小，綜合考慮地形與水文條件，使構筑物與道路景觀相互協調。抗滑樁支擋能力有限，如果滑坡推力超過了單個抗滑樁可以承受的能力，施工單位需要采用清方、分級支擋、鋼架樁與排架樁三種治理方式。

4.3 邊坡施工中應注意巖土工程問題

類土質邊坡工程施工時應注意巖土工程相關問題，具體如下：(1)類土質邊坡的設計與具體施工應按照邊坡施工要求，開挖之前驗槽，一旦出現地質異常情況應立即與當地有關部門取得聯系。(2)將錨桿施工與抗拔試驗相結合，及時對類土質邊坡施工設計參數加以調整，合理編制施工方案。(3)部分巖體風化程度較高，應確保錨桿錨入的深度到達穩定巖土層。(4)結合相關技術規范做好工程監測工作，擬建類土質邊坡觀測系統，定期對邊坡的沉降與位移情況進行檢查，確保邊坡支護結構和上層建筑的穩定與安全。(5)考慮到施工完成后，坡頂每日來往行人較多，施工時應做好人員疏導工作，并設立警示標識。邊坡施工全過程應安排監督與管理人員進行現場監管，完善監理工作，按照規范做好擋墻填方的填土檢驗工作。(6)在邊坡坡頂、坡腳與臺階平面設置截水與排水系統，在擋墻和坡面處設置泄水孔，確保降水與地表水不會滲入坡體內。

4.4 科學展開邊坡監測

建立類土質邊坡滑坡自動監測系統，系統由系統平臺、智能感知、智能采集以及云存儲等方面構成。其中系統云平臺架構屬于分布式部署模塊化設計，即標準API接口；智能感知中，人們能夠得到關于邊坡應力、應變、水位水壓、沉降、傾斜、位移、降雨、風速以及溫度濕度的實時變化；智能采集中，人們可得到電壓與電流信號。大數據云端融合多級安全存儲，保證系統數據不丟失，可實時查看邊坡的穩定性參數。利用GPRS可對巖土體深層位移、傾斜、地下水位、表面裂縫和雨量進行數據采集，系統遠程接收數據后，通過對數據的深度處理與分析，如果實際測量物理量小于限定值，系統提出“安全”提示；如果實際測量物理量大于限定值，系統將提出“報警”，以便監測人員及時作出響應。利用自動采集儀器，可以同時對32個監測點進行數據采集，方便監測人員及時了解邊坡運行情況，對潛在災害風險提出預警、對突發事件應急報警，降低邊坡滑坡施工帶來的影響，提高邊坡的穩定性。

5 結論

影響類土質邊坡的穩定性的因素眾多，為了降低暴雨、地震、巖土性質等方面對邊坡穩定性的影響，要求施工單位做好防護措施。合理應用邊坡穩定性控制技術，采用先進的監測系統，編制邊坡支護方案，做好坡體的全方位防護工作。