桂平新安水廠(chǎng)管線(xiàn)邊坡失穩(wěn)原因分析及處理措施

呂 超，曾令濤

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

工程施工過(guò)程中，邊坡失穩(wěn)常給居民生命財(cái)產(chǎn)和工程基礎(chǔ)設(shè)施等造成極大的危害，不良的地質(zhì)條件、連續(xù)的暴雨、地震、不規(guī)范的施工操作、周邊放炮震動(dòng)等多種因素均可引起邊坡失穩(wěn)。因此必須盡量避免，同時(shí)在發(fā)生邊坡滑塌時(shí)采取及時(shí)恰當(dāng)?shù)奶幚矸桨?。桂平市新安水廠(chǎng)取水口遷建工程輸水管線(xiàn)全長(zhǎng)約9.14 km，輸水管線(xiàn)樁號(hào)G1+370～G1+640段在開(kāi)挖后，邊坡開(kāi)口線(xiàn)以外及開(kāi)挖面上出現(xiàn)多條裂縫，大雨后該段出現(xiàn)滑塌，存在較大的安全隱患，需要盡快分析其滑塌原因，明確其地質(zhì)條件及參數(shù)，提出處理措施。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

測(cè)區(qū)地形總趨勢(shì)是西北部高，東南部低平，地貌按高程可分為4類(lèi)，即中山區(qū)、低山區(qū)、丘陵區(qū)及平原臺(tái)地區(qū)。地層主要為寒武系（?）、泥盆系（D）、石炭系（C）、二迭系（P）、三迭系（T）、第三系（E）、第四系（Q）。測(cè)區(qū)位于廣西“山”字型構(gòu)造體系前弧東翼外側(cè)，屬鎮(zhèn)龍山-大容山復(fù)背斜與郁江向斜構(gòu)造盆地內(nèi)的過(guò)渡地帶，區(qū)域構(gòu)造線(xiàn)為北東向。受地質(zhì)構(gòu)造的影響，工程區(qū)內(nèi)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體中節(jié)理裂隙多呈網(wǎng)格狀。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，地震基本烈度為Ⅵ度。

2 邊坡工程地質(zhì)條件

該段邊坡出露的地層主要有第四系及泥盆系下統(tǒng)地層。①第四系殘坡積層（Q4edl），主要為含碎石粉質(zhì)粘土，層厚度1～3 m，見(jiàn)圖1；②泥盆系那高嶺組（Dln）細(xì)砂巖夾頁(yè)巖，細(xì)砂巖單層厚度0.2～0.4 m，約占本巖組的90%，頁(yè)巖單層厚度0.05～0.1 m，約占本巖組的10%，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度5～9 m，弱風(fēng)化帶厚度大于20 m，見(jiàn)圖2。

邊坡巖層產(chǎn)狀為N0～20°E，SE∠20°～24°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，傾向坡外偏下游。主要發(fā)育兩組節(jié)理，J1產(chǎn)狀為N30°～78°W，NE∠78°～86°，發(fā)育間距20～40 cm；J2產(chǎn)狀為N35°E，SE∠85°，發(fā)育間距30～50 cm。

圖1 邊坡巖土分界

圖2 邊坡巖層分布

邊坡地下水主要為孔隙水和基巖裂隙水?？紫端饕x存于第四系土層孔隙中，主要靠大氣降水補(bǔ)給，向河谷排泄；基巖裂隙水賦存于下伏基巖裂隙中，水位埋藏相對(duì)較深，水量較小，其補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，地下水位埋深一般大于10 m?，F(xiàn)狀邊坡基本無(wú)地下水溢出，局部縫隙有少量裂隙水，呈濕潤(rùn)狀，水量很少。

3 邊坡滑塌現(xiàn)狀

該段邊坡開(kāi)挖后，坡面風(fēng)化裂隙發(fā)育，但并未進(jìn)行表面噴護(hù)或覆蓋塑料薄膜，連續(xù)降雨后出現(xiàn)邊坡滑塌。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況看，該段已形成了規(guī)模較大的滑坡，類(lèi)型為牽引式滑坡，強(qiáng)風(fēng)化巖體（細(xì)砂巖與頁(yè)巖互層）邊坡有崩塌滑坡現(xiàn)象，下部弱風(fēng)化巖體（為細(xì)砂巖）邊坡未見(jiàn)明顯的順層滑移跡象，推測(cè)其滑動(dòng)面為強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖與細(xì)砂巖層面。不僅前沿強(qiáng)風(fēng)化巖體邊坡產(chǎn)生了崩塌開(kāi)裂，坡頂后緣30 m處也出現(xiàn)多條裂縫，裂縫長(zhǎng)約130 m，最寬約1.4 m，最深約10 m。見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 上游邊坡現(xiàn)狀

圖4 下游邊坡現(xiàn)狀

4 邊坡失穩(wěn)原因分析

（1）開(kāi)挖邊坡較高，巖層傾向坡外，管線(xiàn)基礎(chǔ)開(kāi)挖后，切斷巖體，坡面臨空，山坡巖層卸荷裂隙發(fā)育，巖體破碎，頁(yè)巖性狀較差，與細(xì)砂巖層間膠結(jié)差。

（2）邊坡開(kāi)挖后，邊坡支護(hù)措施嚴(yán)重滯后，坡面既未噴護(hù)也未覆蓋薄膜，導(dǎo)致開(kāi)挖邊坡長(zhǎng)時(shí)間曝露在外，邊坡后緣也未完成截水溝措施。

（3）上部覆蓋層碎石含量高、強(qiáng)風(fēng)化巖體風(fēng)化裂隙發(fā)育，利于雨水下滲。大雨期間，雨水大量向邊坡下滲，巖土體自重加大，而抗剪強(qiáng)度嚴(yán)重降低，對(duì)邊坡穩(wěn)定極為不利。

在上述因素綜合影響下，連續(xù)降雨后出現(xiàn)了邊坡滑塌現(xiàn)象。

5 邊坡處理方案

根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL386-2007），邊坡等級(jí)定為4級(jí)，邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)用條件為1.15～1.10，非常運(yùn)用條件Ⅰ為1.10～1.05。

根據(jù)地質(zhì)情況，擬對(duì)邊坡沿可能滑動(dòng)面進(jìn)行削坡卸荷處理，削坡坡度從上至下為1∶1.5～1∶2，每10 m設(shè)置寬2 m馬道。邊坡開(kāi)挖前先完成上部截水溝，后自上而下逐級(jí)開(kāi)挖，逐級(jí)支護(hù)。邊坡采用錨噴支護(hù)，Φ22砂漿錨桿長(zhǎng)4.5 m，間距3 m×3 m，呈梅花型布置，邊坡面掛Φ8鋼筋網(wǎng)，鋼筋間距0.2 m×0.2 m，噴C20混凝土厚0.1 m。

為降低地表水和邊坡地下水對(duì)護(hù)坡體的危害，必須重視邊坡截水和排水設(shè)施的布設(shè)。坡頂設(shè)置截水溝，攔截引離開(kāi)挖坡面以外的地表水。采用錨噴支護(hù)的邊坡面布置排水孔，降低邊坡內(nèi)的地下水，減小坡面內(nèi)水壓力，排水孔直徑50 mm，布置間距3 m×3 m，孔深3 m。

6 邊坡處理后穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)地質(zhì)成果，對(duì)按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行處理后的邊坡進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析，選取邊坡典型斷面穩(wěn)定計(jì)算中的一個(gè)作為代表。計(jì)算方法按《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL386-2007）進(jìn)行，本次邊坡處理采用薩爾瑪法進(jìn)行邊坡的抗滑穩(wěn)定計(jì)算。計(jì)算軟件采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的巖土系列軟件《巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析》（6.5版）。

該段邊坡穩(wěn)定計(jì)算采用兩種工況。①正常運(yùn)用條件下工況：不臨水邊坡工程投入運(yùn)行后經(jīng)常發(fā)生或持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的工況；②非常運(yùn)用條件I下工況：由于降雨、泄水雨霧和其他原因引起的邊坡體飽和及相應(yīng)的地下水位變化。

在典型斷面穩(wěn)定計(jì)算中，根據(jù)地質(zhì)提供的軟弱夾層走向及節(jié)理發(fā)育情況，假設(shè)可能的滑動(dòng)面沿軟弱夾層滑動(dòng)。根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL386-2007），邊坡抗滑穩(wěn)定按公式（3-1）～公式（3-14）計(jì)算。計(jì)算采用的邊坡巖土體及結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 邊坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)采用值

邊坡經(jīng)加固處理后，典型計(jì)算斷面在正常運(yùn)用條件下工況和非正常運(yùn)用條件I下工況抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)分別為1.66、1.48（見(jiàn)圖5、圖6），均滿(mǎn)足規(guī)范要求，該處理方案可行。

圖5 正常工況穩(wěn)定計(jì)算

圖6 非常工況穩(wěn)定計(jì)算

7 結(jié)語(yǔ)

（1）邊坡失穩(wěn)原因主要為巖層傾向坡外、卸荷裂隙發(fā)育、巖體破碎、頁(yè)巖性狀較差，邊坡開(kāi)挖后支護(hù)措施、截流措施及坡面覆蓋不及時(shí)，連續(xù)降雨后巖土體自重加大而抗剪強(qiáng)度降低等多種因素的綜合影響。

（2）處理方案為削坡卸荷、錨噴支護(hù)、完善截流溝和坡面排水設(shè)施。

（3）邊坡處理后，經(jīng)穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算，可確保邊坡的安全穩(wěn)定。

（4）建議后續(xù)邊坡開(kāi)挖前應(yīng)先完成本段截水溝施工，開(kāi)挖后支護(hù)和覆蓋工作及時(shí)跟進(jìn)。