某工程邊坡綜合治理措施及動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)的探討

楊曉花

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三0三大隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410119）

1 工程概況

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的迅速擴(kuò)大與工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展，工程用地需求與日俱增。在工程用地相對(duì)緊缺的前提下，工程活動(dòng)開始逐步向山林地帶發(fā)展。山林地區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是在沿海地帶，臺(tái)風(fēng)、暴雨等極端天氣頻頻出現(xiàn)，直接導(dǎo)致自然災(zāi)害頻發(fā)，給人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失。因此，這些復(fù)雜地區(qū)邊坡治理工程需引起足夠的重視。本文所述邊坡所處場(chǎng)地原為丘陵，后因場(chǎng)地進(jìn)行工程開發(fā)建設(shè)，對(duì)自然山體進(jìn)行開挖后形成現(xiàn)有邊坡。邊坡支護(hù)最大高度約25m，現(xiàn)狀自然坡度65°～85°，坡面巖土體基本裸露[1-3]。坡頂為自然山坡，植被茂盛，坡下為待建的住宅小區(qū)。根據(jù)主體設(shè)計(jì)資料，邊坡治理區(qū)域中所形成的基地深度為12.5m，施工現(xiàn)狀場(chǎng)所測(cè)量的整體工程高度為20.0m；場(chǎng)地開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將會(huì)形成最高約25.0m高的邊坡，為保證后期坡腳待建的區(qū)域下居民的生命安全，需按照施工場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高對(duì)現(xiàn)狀邊坡采取必要支護(hù)措施進(jìn)行支護(hù)治理。本文以該工程邊坡作為分析案例，從邊坡穩(wěn)定性分析入手，對(duì)邊坡綜合治理方式進(jìn)行探討，為今后具體工程實(shí)踐提供相關(guān)理論依據(jù)及技術(shù)參考[4]。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 場(chǎng)地地形地貌

本邊坡位于尖峰村北側(cè)坡腳緩坡地帶，屬丘陵地貌。場(chǎng)區(qū)內(nèi)地勢(shì)較平坦，現(xiàn)狀地面標(biāo)高5.0m～6.0m；其中北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)為尖峰村居民區(qū)，地勢(shì)較低，南側(cè)為尖峰山，尖峰山標(biāo)高為6.0m～186.83m，最大高差達(dá)180m，高差較大，最高點(diǎn)為尖峰山頂，距離勘察區(qū)直線距離約450m，地形坡度20°～30°，緩坡地帶地形坡度5°～15°，植被發(fā)育。場(chǎng)區(qū)由于前期人工開挖，形成60°～80°邊坡。

2.2 地質(zhì)地層概況

根據(jù)勘察資料，場(chǎng)內(nèi)地層巖性按照成因類型劃分，自上而下分布的巖（土）層分別為：第四系坡積層砂巖碎石土（Qdl）、殘積層砂質(zhì)粘性土（Qel）及燕山期花崗巖（γ52-3），場(chǎng)址區(qū)巖土層及其工程地質(zhì)特征如下：

（1）坡積層(Qdl)：成分為砂巖碎石土。呈淺黃褐色，主要由石英砂巖風(fēng)化土以及碎塊石組成，碎塊石粒徑一般在0.1m～0.3m，欠壓實(shí)狀、稍濕～飽和，層厚0m～3.3m。

（2）殘積層（Qel）：該層在勘察區(qū)內(nèi)中東段被坡積層砂巖碎石土覆蓋，在勘察區(qū)西段直接分布于地表。成分為砂質(zhì)粘土巖，呈淺黃褐色，組分以石英、長(zhǎng)石顆粒以及粘土物質(zhì)為主。表層含較多植物根系及腐殖質(zhì)，偶見碎塊石，呈散土狀，干燥-稍濕，硬塑，土體性質(zhì)一般不均勻，結(jié)構(gòu)較松散，層厚0m～4.7m。

（3）全風(fēng)化花崗巖（γ52）：該層廣泛分布于勘察區(qū)內(nèi)，巖石呈黃褐色，風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖組織結(jié)構(gòu)大部分被破壞，巖石礦物除石英外，大部分風(fēng)化成土狀，手捏易碎，浸水軟化，質(zhì)地較軟。層厚1.8m～7.5m。

（4）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（γ52）：該層被全風(fēng)化花崗巖層覆蓋，坡頂出露不明顯，僅在坡面中下部可見，巖石呈淺紅褐色，風(fēng)化程度一般，原巖結(jié)構(gòu)已大部分破壞，局部結(jié)構(gòu)尚可辨認(rèn)，中粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造[5]。礦物成分由長(zhǎng)石、石英、云母等組成，巖芯呈碎塊狀，手可折斷。該層巖石堅(jiān)硬程度為軟～較軟巖，巖體較破碎，巖體類型為Ⅳ類。

2.3 治理前坡體特征

通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)繪可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)狀坡體裸露，坡度陡峭，坡面受雨水沖刷痕跡明顯，且局部位置發(fā)生滑塌。具體如圖1所示。

3 工程治理措施

考慮到本邊坡位于山區(qū)，坡頂為高大的尖峰山山體，邊坡開挖深度范圍揭露地層主要為坡、殘積層，以及全風(fēng)化巖體，且風(fēng)化不均，現(xiàn)狀坡面發(fā)育多組不利軟弱結(jié)構(gòu)面，且地下水豐富。同時(shí)，受用地范圍限制，邊坡不具備大放坡開挖條件，且坡腳靠近擬建住宅小區(qū)，邊坡一旦失穩(wěn)，后果很嚴(yán)重。因此，必須制定完善的防護(hù)加固系統(tǒng)，保證坡體穩(wěn)定。

圖1 治理前邊坡特

3.1 原設(shè)計(jì)方案

根據(jù)邊坡現(xiàn)狀及周邊用地情況，本次設(shè)計(jì)采用“錨索排樁擋墻+錨索（桿）格構(gòu)梁+排水系統(tǒng)+坡面綠化”的綜合治理方案，具體設(shè)計(jì)方案如下：

（1）預(yù)應(yīng)力錨索（錨桿）格構(gòu)梁：按現(xiàn)狀坡率適當(dāng)修坡后（寬度小于0.5m的小沖溝在格構(gòu)及噴混綠化施工時(shí)進(jìn)行充填即可；寬度小于1.0m的沖溝分層夯填礫質(zhì)粘性土即可），采用錨索格構(gòu)進(jìn)行加固。錨索間距2.5m×2.5m，錨索長(zhǎng)度22m～26m，其中錨固段為15m，設(shè)計(jì)拉力300kN；錨索采用4×7φ5鋼絞線。格構(gòu)梁為“井”字型格構(gòu)，格構(gòu)縱梁及橫梁截面尺寸均為350m×350mm，在坡面上按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行測(cè)量放樣；格構(gòu)梁采用C30混凝土澆筑，刻槽深度不小于20cm。格構(gòu)梁澆筑應(yīng)支模到坡面，保證格構(gòu)梁與坡面之間不留孔隙。錨桿（索）位于格構(gòu)梁交點(diǎn)處。

（2）鋼筋砼錨索擋墻：考慮在坡腳垂直開挖，設(shè)置鋼筋砼錨索擋墻進(jìn)行支擋，墻高6.5m～7.0m，設(shè)置兩排預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行鎖定。

（3）排水系統(tǒng)：邊坡排水系統(tǒng)設(shè)置需與整個(gè)場(chǎng)地排水系統(tǒng)設(shè)置相協(xié)調(diào)，將整個(gè)坡面地表水匯聚至坡腳，排出界外。本次治理設(shè)計(jì)考慮在距坡頂開口線2m以外位置設(shè)置截水溝，尺寸為1000mm×1000mm；第二階邊坡坡腳設(shè)置500mm×500mm排水溝；第一階邊坡坡腳設(shè)置1000mm×1000mm排水溝；邊坡中部分別設(shè)置跌水槽，將坡頂及坡面地表水引至跌水溝后排至場(chǎng)地排水系統(tǒng)。同時(shí)，在坡腳部位設(shè)置18m長(zhǎng)深孔排水管，將坡體內(nèi)部地下水引排至坡外。

（4）坡面綠化：①邊坡面格構(gòu)梁間采用三維網(wǎng)植草灌進(jìn)行綠化；②第一階邊坡坡頂平臺(tái)采用種植喬木、灌木進(jìn)行綠化；其中灌木可采用紅花繼木、爆仗紅、勒杜鵑等，株間距20cm、株高40cm；喬木可采用秋風(fēng)、臺(tái)灣相思等，株間距1.5m、株高100cm；植被必須有6個(gè)月強(qiáng)制養(yǎng)護(hù)期，期間進(jìn)行灑水、追肥。

（5）監(jiān)測(cè)工程設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)要求邊坡工程應(yīng)采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行治理設(shè)計(jì)，這主要體現(xiàn)在邊坡施工治理過程中應(yīng)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)狀況、施工情況和邊坡的變形情況，根據(jù)邊坡的監(jiān)測(cè)反饋信息以便必要時(shí)對(duì)原設(shè)計(jì)做出校核、修改和補(bǔ)充。因此邊坡治理中邊坡監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)重要的工作。

本邊坡監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)主要采取地表位移監(jiān)測(cè)（包括：水平位移監(jiān)測(cè)、垂直位移監(jiān)測(cè)、地表裂縫監(jiān)測(cè)），以坡體變形數(shù)據(jù)來修正設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，以確保施工安全，并且檢驗(yàn)工程效果。

3.2 動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)

第二級(jí)邊坡開挖后，現(xiàn)場(chǎng)揭露坡體發(fā)育軟弱夾層及不利結(jié)構(gòu)面，且山體地下水豐富。同時(shí)，2019年4月～7月邊坡支護(hù)施工期間，正值珠海市多次遭受特大臺(tái)風(fēng)暴雨影響，該邊坡在局部軟弱夾層特別發(fā)育部位發(fā)生小型崩塌，導(dǎo)致施工受阻（如圖2所示）。

圖2 坡體發(fā)生局部沿結(jié)構(gòu)面崩塌破壞

考慮到現(xiàn)狀邊坡不良地質(zhì)條件影響下，按照原設(shè)計(jì)采用錨索擋墻支護(hù)，需垂直開挖坡體，然后施做錨索擋墻支擋，施工過程容易誘發(fā)坡體沿結(jié)構(gòu)面崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，甚至誘發(fā)整體失穩(wěn)破壞[6]。為了保證邊坡施工過程中的穩(wěn)定，2019年8月10日，四方代表對(duì)實(shí)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，經(jīng)過充分討論，決定對(duì)邊坡支護(hù)形式實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)整，具體如下：

第二級(jí)坡面維持原設(shè)計(jì)，采用錨索格構(gòu)梁（已實(shí)施）加固，坡面采用三維網(wǎng)植草綠化。

第一級(jí)邊坡調(diào)整為排樁錨索擋墻：邊坡開挖加固至+19.0m標(biāo)高位置，并設(shè)置寬平臺(tái)，平臺(tái)位置施做錨索抗滑樁，樁間土體采用掛網(wǎng)錨噴防護(hù)。

4 邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

為了驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性及有效性，需對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

4.1 邊坡破壞模式分析

該邊坡為類土質(zhì)邊坡，潛在破壞模式主要有以下兩種：其一：邊坡整體類似于黏性土近圓弧滑動(dòng)失穩(wěn)；其二：沿不利結(jié)構(gòu)面，崩塌式破壞。

4.2 邊坡失穩(wěn)影響因素分析

根據(jù)邊坡特征分析，邊坡失穩(wěn)的影響因素主要有：

4.2.1 水的作用

包括地表水的入滲以及地下水的運(yùn)動(dòng)。地表水滲入坡體增加了邊坡巖土體的重量，減低了巖土體和結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，增大了潛在不穩(wěn)定塊體的下滑力、減小了抗滑力；地下水在坡體中的運(yùn)動(dòng)，形成的動(dòng)水壓力與靜水壓力，增加了邊坡巖土體的下滑力[7,8]。

4.2.2 結(jié)構(gòu)面的影響

邊坡受外傾結(jié)構(gòu)面控制，塊體受裂隙切割形成楔形體，沿著巖塊下部風(fēng)化軟弱面滑移，進(jìn)而產(chǎn)生滑移。

4.3 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

圖3 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

選取典型計(jì)算斷面（其余斷面按照工程類比法判斷），對(duì)邊坡在加固前工況和加固后自然工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見圖3。

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330-2013）中邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)有關(guān)規(guī)定，結(jié)合上述計(jì)算結(jié)果可得出如下結(jié)論：①自然工況未加固工況下，邊坡安全系數(shù)均小于1.35，處于不穩(wěn)定狀態(tài)；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，這與邊坡多處發(fā)生溜塌及滑移破壞相符合；②采用錨索(桿)格構(gòu)梁、錨索排樁擋墻加固后的自然工況邊坡安全系數(shù)大于1.35，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，滿足規(guī)范要求。以上計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步表明采用該治理設(shè)計(jì)方案是可行的。

5 治理效果

經(jīng)過6個(gè)月的建設(shè)期，本邊坡于2019年12月順利通過了竣工驗(yàn)收（竣工后效果圖如圖4所示）。竣工后，本邊坡經(jīng)受了2020年度珠海市臺(tái)風(fēng)暴雨天氣的考驗(yàn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)揭示坡體處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，再次驗(yàn)證了本次治理設(shè)計(jì)方案的合理性。

圖4 治理后邊坡概貌

6 結(jié)論

本文基于具體工程實(shí)例，提出一系列山林地區(qū)工程邊坡防護(hù)加固設(shè)計(jì)的措施及設(shè)計(jì)方法，可以得出如下結(jié)論：

（1）邊坡治理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及結(jié)構(gòu)加固、排水、監(jiān)測(cè)、綠化等方面。因此，設(shè)計(jì)及施工必須進(jìn)行綜合考慮，方能取得良好治理效果。

（2）巖土工程往往包含難以估計(jì)的復(fù)雜因素，實(shí)際的地層結(jié)構(gòu)和土質(zhì)條件與設(shè)計(jì)圖紙可能存在一定的誤差，若施工中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)資料存在差異性，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)和施工中所獲信息及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和變更，貫徹信息化設(shè)計(jì)施工原則。

（3）本工程實(shí)例綜合治理方案能為今后的工程實(shí)踐提供相關(guān)理論依據(jù)及技術(shù)參考。