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

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[1]。在景區(qū)開發(fā)過程中，往往重視景區(qū)路面建設(shè)，卻忽視了道路邊坡的防護措施，沒有及時采取有效的邊坡支護措施導(dǎo)致道路邊坡坡面裸露、長期受雨水沖刷。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)的正常運營。本文以廣州市從化區(qū)某國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)某國家森林公園內(nèi)，坡頂和坡腳均為公園上山道路，在強降雨天氣期間發(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?；轮骰较驗?0°，水平投影長度約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)化強烈，景區(qū)開發(fā)初期修建上山道路進行了大范圍的挖方和填土。坡腳道路標高405.09～406.17m，坡頂?shù)缆窐烁?35.25～436.93m，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)域地下水類型主要為第四紀松散巖類孔隙水，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，雨量充沛，大氣降水是該區(qū)域內(nèi)地下水的主要補給來源，山間谷地基巖裂隙水的側(cè)向補給、渠道水網(wǎng)的滲入補給也是該區(qū)域內(nèi)地下水的重要補給來源。

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，平均標準貫入試驗擊數(shù)為17.1擊。

2) 強風(fēng)化花崗巖：褐色、褐紅色、褐黃色、灰白色，巖石風(fēng)化強烈，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?，其揭露厚度?.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，多呈堅硬塊狀，裂隙發(fā)育，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。該層在場地內(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，該層在場地內(nèi)均有揭露，坡腳可見微風(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)場調(diào)查可見坡腳有土體和中～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滑的作用，誘發(fā)巖體上方土體滑動。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，在強降雨天氣期間常見排水溝內(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，邊坡工程安全等級為一級。

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

2 邊坡治理工程設(shè)計

2.1 工程方案設(shè)計

擬治理工程設(shè)計遵循“固腳、強腰、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)計方案詳細內(nèi)容如下：

1、混凝土擋土墻：設(shè)置于坡頂?shù)缆仿芳?，墻?.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布置，間隔2m。墻后回填砂石，夯實后澆筑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安全。

2、錨索：采用4×7φ5鋼絞線，錨索全長15～18m，自由段長度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，支護面與兩側(cè)坡面接壤要平緩過度。

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)置跌水臺階。

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

圖1 邊坡支護設(shè)計剖面圖

2.2 設(shè)計方案穩(wěn)定性計算

2.2.1 計算方案

擬治理邊坡坡面形態(tài)、巖土層差異不大，故選取一個設(shè)計剖面進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，采用簡化Bishop法計算設(shè)計剖面在上述兩種工況條件下的安全系數(shù)[2]。擋土墻穩(wěn)定性計算是采用庫倫土壓力理論計算安全系數(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)計參數(shù)

計算所選的巖土物理力學(xué)參數(shù)是以勘查報告為依據(jù)，并參考有關(guān)規(guī)范及地區(qū)經(jīng)驗確定。巖土物理力學(xué)參數(shù)詳見表1。

表1 巖土物理力學(xué)參數(shù)

2.2.4 穩(wěn)定性計算結(jié)果

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

表2 安全系數(shù)計算

2.3 截排水設(shè)計

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

表3 設(shè)計流量計算

表4 截排水溝參數(shù)及流量計算

3 結(jié)語

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、保護坡頂?shù)缆?；格?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，支護結(jié)構(gòu)耐久性好，地質(zhì)災(zāi)害治理效果顯著。