廣州市從化區(qū)某國(guó)家森林公園邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)方案

吳 舒

廣東省海洋地質(zhì)調(diào)查院 廣東 廣州 510080

崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害在景區(qū)道路邊坡中十分常見(jiàn)[1]。在景區(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，往往重視景區(qū)路面建設(shè)，卻忽視了道路邊坡的防護(hù)措施，沒(méi)有及時(shí)采取有效的邊坡支護(hù)措施導(dǎo)致道路邊坡坡面裸露、長(zhǎng)期受雨水沖刷。久而久之，道路邊坡就出現(xiàn)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，最終影響景區(qū)的正常運(yùn)營(yíng)。本文以廣州市從化區(qū)某國(guó)家森林公園邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程為例，探討景區(qū)道路邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理的有效措施。

1 工程概況

擬治理邊坡位于廣州市從化區(qū)某國(guó)家森林公園內(nèi)，坡頂和坡腳均為公園上山道路，在強(qiáng)降雨天氣期間發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致坡面土體連帶竹林滑落至坡腳道路上，堵塞公園道路。滑坡主滑方向?yàn)?0°，水平投影長(zhǎng)度約42m，寬約30m，最大高差約30m，滑坡體積約7000m3，屬小型滑坡。

1.1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1.1 地形地貌

擬治理邊坡處于丘陵地貌中，總體地勢(shì)北西高南東低，整體坡度40～55°，山體由花崗巖構(gòu)成，表層土體風(fēng)化強(qiáng)烈，景區(qū)開(kāi)發(fā)初期修建上山道路進(jìn)行了大范圍的挖方和填土。坡腳道路標(biāo)高405.09～406.17m，坡頂?shù)缆窐?biāo)高435.25～436.93m，最大高差約30m，原坡面植被茂密，植被以竹子為主，坡腳可見(jiàn)中～微風(fēng)化花崗巖出露。

1.1.2 水文地質(zhì)條件

擬治理邊坡所在區(qū)域地下水類(lèi)型主要為第四紀(jì)松散巖類(lèi)孔隙水，其主要賦存于邊坡體內(nèi)花崗巖風(fēng)化殘積而成的砂質(zhì)黏性土中，富水性弱。擬治理邊坡所在區(qū)域氣候溫暖濕潤(rùn)，雨量充沛，大氣降水是該區(qū)域內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源，山間谷地基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給、渠道水網(wǎng)的滲入補(bǔ)給也是該區(qū)域內(nèi)地下水的重要補(bǔ)給來(lái)源。

1.1.3 工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔資料以及綜合地質(zhì)調(diào)查，擬治理工程范圍內(nèi)巖土層自上而下依次劃分為砂質(zhì)黏性土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖和微風(fēng)化花崗巖，各巖土層的工程地質(zhì)特征如下：

1) 砂質(zhì)黏性土：褐色、褐紅色、褐黃色、灰白色，土質(zhì)均勻，粘性一般，可塑，主要由粉粒、粘粒和及大量砂礫組成，遇水迅速軟化，組織結(jié)構(gòu)全部破壞，由花崗巖風(fēng)化殘積而成，該層主要分布于坡頂?shù)缆废路揭约捌旅妫浣衣逗穸葹?.10～5.60m，平均5.27m，平均標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)為17.1擊。

2) 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：褐色、褐紅色、褐黃色、灰白色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯呈半巖半土狀，遇水易軟化，局部夾大量石英、花崗巖碎塊。該層分布于坡頂?shù)缆废路揭约捌旅妫浣衣逗穸葹?.10～8.20m，平均3.92m。

3) 中風(fēng)化花崗巖：褐色、褐黃色、灰色，巖質(zhì)較硬，巖芯不完整，多呈堅(jiān)硬塊狀，裂隙發(fā)育，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布，其揭露厚度為1.10～2.70m，平均1.83m。

4) 微風(fēng)化花崗巖：褐黃色、灰色，巖質(zhì)較硬，巖芯較完整，多呈短柱狀，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，該層在場(chǎng)地內(nèi)均有揭露，坡腳可見(jiàn)微風(fēng)化花崗巖出露，其揭露厚度為1.00～4.30m，平均2.96m。

1.2 邊坡穩(wěn)定性分析

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可見(jiàn)坡腳有土體和中～微風(fēng)化花崗巖的交界面出露，巖石裂隙中有水流出，水在巖土交界面中能起到潤(rùn)滑的作用，誘發(fā)巖體上方土體滑動(dòng)。坡面的砂質(zhì)黏性土又是具有遇水易軟化、崩解的特征。上述兩種因素是滑坡地質(zhì)災(zāi)害的誘因。

景區(qū)內(nèi)削坡修路形成的邊坡坡度較大，景區(qū)道路較陡，地表徑流條件較好，大量雨水匯集到道路上和排水溝內(nèi)，但又因排水溝局部低洼、堵塞，在強(qiáng)降雨天氣期間常見(jiàn)排水溝內(nèi)雨水外溢至路面，加之道路內(nèi)側(cè)高外側(cè)低，且道路外側(cè)沒(méi)有截排水措施，導(dǎo)致雨水大量匯集到路面后再次溢出沖刷道路外側(cè)邊坡，引發(fā)此次滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

綜上所述，擬治理邊坡在強(qiáng)降雨天氣下，極易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）第3.2條規(guī)定判斷，該邊坡屬土質(zhì)邊坡，邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)。

按《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006）第5.1條規(guī)定，該邊坡防治工程等級(jí)為一級(jí)。

2 邊坡治理工程設(shè)計(jì)

2.1 工程方案設(shè)計(jì)

擬治理工程設(shè)計(jì)遵循“固腳、強(qiáng)腰、排水”的治理原則[1]，根據(jù)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的成因以及恢復(fù)景區(qū)道路和植被的需求分析，采用“混凝土擋土墻+錨桿（索）+鋼筋混凝土格構(gòu)梁+梁間綠化+截排水系統(tǒng)”為主體的治理方案，設(shè)計(jì)方案詳細(xì)內(nèi)容如下：

1、混凝土擋土墻：設(shè)置于坡頂?shù)缆仿芳纾瑝?.4～0.8m，墻高5.9～10m，采用C30混凝土現(xiàn)澆，并采用預(yù)應(yīng)力錨索錨固墻身，擋土墻每隔10m設(shè)置沉降縫。泄水孔按梅花形交錯(cuò)布置，間隔2m。墻后回填砂石，夯實(shí)后澆筑C15混凝土路面。擋土墻頂部高出地面0.6m以攔截路面雨水和保障行車(chē)安全。

2、錨索：采用4×7φ5鋼絞線，錨索全長(zhǎng)15～18m，自由段長(zhǎng)度6m，水平間距2.5m，垂直間距2.0m，鉆孔直徑150mm，成孔角度20°。

3、鋼管樁：設(shè)置于混凝土擋土墻基底，成孔直徑φ300，置入φ219×6鋼管，全長(zhǎng)10m。

4、削坡坡率：1：1.80～1：1.13，并清除邊坡表面凸出土體，支護(hù)面與兩側(cè)坡面接壤要平緩過(guò)度。

6、格構(gòu)梁：梁寬300mm，梁高400mm，采用C30混凝土現(xiàn)澆，梁間培土綠化。

7、在坡頂和坡腳設(shè)置排水溝，溝內(nèi)徑0.5m×0.5m；沿坡面設(shè)置跌水臺(tái)階。

8、綠化應(yīng)選擇適宜本地生長(zhǎng)和根系發(fā)達(dá)的草種并做好養(yǎng)護(hù)，成活率不低于90%。

圖1 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)剖面圖

2.2 設(shè)計(jì)方案穩(wěn)定性計(jì)算

2.2.1 計(jì)算方案

擬治理邊坡坡面形態(tài)、巖土層差異不大，故選取一個(gè)設(shè)計(jì)剖面進(jìn)行一般工況和地震工況條件下的邊坡穩(wěn)定性分析和坡頂混凝土擋土墻穩(wěn)定性分析。

根據(jù)設(shè)計(jì)邊坡的邊坡形態(tài)、土層分布、地下水位、錨桿（索）設(shè)置等情況，采用簡(jiǎn)化Bishop法計(jì)算設(shè)計(jì)剖面在上述兩種工況條件下的安全系數(shù)[2]。擋土墻穩(wěn)定性計(jì)算是采用庫(kù)倫土壓力理論計(jì)算安全系數(shù)。

2.2.2 荷載組合

一般工況：在低水位條件下，考慮巖土體自重。

地震工況：在高水位條件下，考慮巖土體自重，抗震設(shè)防烈度按7度考慮。

2.2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

計(jì)算所選的巖土物理力學(xué)參數(shù)是以勘查報(bào)告為依據(jù)，并參考有關(guān)規(guī)范及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。巖土物理力學(xué)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 巖土物理力學(xué)參數(shù)

2.2.4 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述計(jì)算方案、荷載組合以及設(shè)計(jì)參數(shù)，分析設(shè)計(jì)剖面穩(wěn)定性和擋土墻穩(wěn)定性，結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 安全系數(shù)計(jì)算

2.3 截排水設(shè)計(jì)

通過(guò)綜合考慮該工程所在地的降雨量、匯水面積、地形地貌等因素計(jì)算雨水流量和截排水溝設(shè)計(jì)流量，以此來(lái)確定截排水溝的斷面幾何尺寸[3]。通過(guò)對(duì)比雨水流量和截排水溝流量計(jì)算結(jié)果（表3和表4），確定截排水溝的設(shè)計(jì)流量能滿(mǎn)足本工程的排水要求。

表3 設(shè)計(jì)流量計(jì)算

表4 截排水溝參數(shù)及流量計(jì)算

3 結(jié)語(yǔ)

采用“混凝土擋土墻+錨桿（索）+鋼筋混凝土格構(gòu)梁+梁間綠化+截排水系統(tǒng)”的治理方案，能夠形成有效的邊坡整體防護(hù)效果。截排水系統(tǒng)能匯集雨水避免雨水繼續(xù)沖刷坡面；坡頂混凝土擋土墻能防止坡頂?shù)乃缮r土體繼續(xù)坍塌、保護(hù)坡頂?shù)缆罚桓駱?gòu)梁與錨桿能有效控制坡面整體位移，格構(gòu)梁間植草綠化能防治水土流失也有利于美化景區(qū)環(huán)境。

此方案所采用的支護(hù)措施常應(yīng)用于道路邊坡和建筑邊坡的地質(zhì)災(zāi)害治理工程中，相關(guān)的施工工藝已經(jīng)應(yīng)用得非常成熟，能有效控制坡面位移，支護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性好，地質(zhì)災(zāi)害治理效果顯著。