永安市西區水廠一期工程邊坡勘察及穩定性控制措施分析

嚴國敏

(福建省第二地質勘探大隊，福建 永安 366000)

1 工程概況

永安市西區水廠一期工程邊坡勘察，位于永安市文龍村荒田墘，307省道東南側。邊坡總長約550m，坡底整平標高264.00m，邊坡開挖后將形成高度2m～40m不等的開挖邊坡(以征地紅線為界)，邊坡高度順地形變化，總體自兩側向中部抬高。圖1是邊坡場地全貌。

圖1 場地全貌

2 永安市西區水廠一期工程邊坡勘察技術要點

2.1 勘探點平面布置

本次勘察共布設鉆孔124個，其中控制性鉆孔62個，一般性鉆孔62個，控制孔占總數的50%，勘探點間距15m，勘探線間距20m，勘探點覆蓋范圍滿足1.5倍邊坡高度。鉆孔深度在設計時，根據規范與場地工程地質調繪工作、可能治理部位防治設計的需要，確定鉆孔深度應進入中風化巖面以下不少于3m，未揭露到中風化巖層的鉆孔進入坡底標高以下1m～5m不等。

2.2 鉆探方法

本工程野外勘察設備采用14臺XY-100型液壓工程鉆機，鉆探方法采用套管跟進和泥漿護壁，回轉鉆進或重錘擊進(地下水位以上土層采用干作業法)，土層、全、強風化巖采用合金鉆頭，中風化巖采用金剛石鉆頭鉆進，全孔取芯施工工藝。鉆探和測試工作完成后，勘探孔統一采用原土分層回填夯實封孔。

2.3 原位測試

標準貫入測試：對分布于場地的殘積層、砂土狀強風化凝灰巖進行標準貫入測試， 評價其承載力、均勻性。標準貫入試驗采用自動脫鉤自由落錘裝置(標準貫入器外徑51mm， 內徑35mm，錘的質量63.5kg，落距76cm)進行，測試間距大部分控制在2.0m以內。

2.4 試樣采取及室內試驗

本次勘察在42個鉆孔中取得凝灰巖殘積粘性土樣42個，進行了土常規、天然剪切、飽水剪等土工試驗。因場地耕植土層較薄，本次在場地不同區域采取挖探的形式，取得耕植土土樣6組，進行土常規、天然剪切等土工試驗。土樣均采用取土器取樣，并采用專用盒蓋將兩端蓋嚴后，將所有接縫采用紗布條蠟封封口；取碎塊狀強風化凝灰巖共24組，進行點荷載試驗。

2.5 波速測試

本次勘察選用3個鉆孔進行進行場地剪切波試驗。試驗時將懸掛式探頭放入孔中，用孔中的泥漿液作為震源和檢波器與井壁耦合介質。震源為水平激振(垂直井壁)激發產生P·S波沿井壁地層傳播，由兩個相距1m的檢波器接收沿井壁傳播的P·S波振動信號，對信號進行數據處理后采用兩道互相關分析方法，自動計算S波在兩道檢波器間傳播的時間差，從而計算出兩道間的S波傳播速度。測試順序自下而上逐點進行，測點深度間隔1m。表1是實物工作量統計表。

表1 實物工作量統計表

2.6 水文地質特征分析

一方面是地表水。場地匯水面積約14萬m2，現狀地表水主要為勘察區南側約80m處的水庫，現有水面標高256.0m，該水庫已進行水壩建設，現狀穩定，距走訪了解，水庫最高蓄水位260.0m，低于擬建場地約4m，距擬建場地較遠，對擬建場地影響較小，除此之外，場地未見地表徑流。

另一方面是地下水。勘察期間場地南側轉角區引水隧道(尺寸1×1.5m)有地下水排泄，水量約500T/d。勘察期間進行鉆孔水位觀測，施工中測得初見水位埋深為20.50m～32.50m，水位標高252.70m～288.90m，穩定水位埋深為19.80m～31.50m，水位標高254.60m～289.80m。根據本區水文地質資料，場地地下水年變化幅度約為1.0m～2.0m，場地近3～5年最高水位高程約290.00m。 為獲得場地巖土層透水性，測定地下水水文地質參數，勘察期間在ZK87、ZK90孔利用潛水泵進行了抽水試驗，計算結果見表2。抽水試驗結果表明：平均滲透系數為0.418～0.797m/d(4.8×10-4～9.2×10-4cm/s)，1.0×10-2>K>1.0×10-4cm/s，屬中等透水層。

表2 抽水試驗成果表

2.7 防震勘察分析

本次邊坡的抗震設防烈度設計標準為6度，本次勘察在鉆孔ZK17、ZK67、ZK102中進行了剪切波試驗，根據試驗成果、場地個巖土層類型及當地經驗及有關標準劃分：①耕植土屬軟弱土，VSe=120m/s；②凝灰巖殘積粘性土屬中硬土，VSe=280.7m/s；③砂土狀強風化凝灰巖屬中硬土，VSe=427m/s；④碎塊狀強風化凝灰巖屬堅硬土(軟質巖石)，VSe=557m/s。根據相關規定對場地進行了場地類別分區，擬建場地為Ⅱ類場地，特征周期0.35，地震動峰值加速度為0.05g。設計應按相關規范、規程做抗震設防。

3 永安市西區水廠一期工程邊坡勘察結果

3.1 現狀邊坡穩定性的定性分析

勘察區位于自然山坡，坡度20°～25°，植被發育差，以灌木及茅草為主現狀因便道修建存在多處人工開挖邊坡，坡度一般50°～60°，高度1m～2m不等。勘察區現狀穩定，除北側公路切坡存在小型土質滑塌外，未見其他崩塌、滑坡等地質災害，邊坡體現狀總體處于穩定狀態；局部地段因開挖形成陡坎，易產生小型土質滑塌，處于欠穩定-基本穩定狀態。強降雨天氣下，因邊坡植被已破壞，雨水沖刷下滲，土體自重增加，抗剪強度降低，邊坡總體將處于基本穩定-穩定，局部陡坎地段將處于不穩定-欠穩定狀態。因邊坡植被破壞，強降雨天氣下較易產生水土流失。

3.2 開挖后邊坡穩定性的定性分析

根據設計提供的開挖線進行開挖后，將形成高度2m～40.0m不等的開挖邊坡，以土質邊坡為主，坡面出露土層為以凝灰巖殘積粘性土及砂土狀強風化凝灰巖為主，局部地段坡腳存在碎塊狀強風化凝灰巖。根據巖層產狀及節理裂隙特征，北側邊坡產狀與節理2交線位于邊坡投影弧同側，坡度小于開挖坡度，屬不利結構面；西側邊坡節理2與開挖邊坡坡向相同，坡度相近，屬不利結構面；南側邊坡結構面總體與開挖坡面呈切向相交，對邊坡穩定性影響較小；各結構面組合切割，形成的楔形體易產生掉塊、崩落現象，因此開挖后坡腳碎塊狀強風化凝灰巖區域需做好邊坡防護。該段邊坡開挖后，坡度較陡，一般50°～55°，坡高較大，最大約40m，極易產生崩塌、滑坡等地質災害，開挖后邊坡將根據邊坡高度不同穩定性有所差異，邊坡較高時處于不穩定狀態，邊坡較矮時處于欠穩定-基本穩定狀態；強降雨天氣下，土體自重增加，抗剪強度降低，邊坡穩定性將更差，處于不穩定-欠穩定狀態，需采取一定的措施進行邊坡防護。

3.3 其他相關結論

首先。擬建邊坡為自來水廠后山邊坡，邊坡重要性等級一級；場地復雜程度二級；地基復雜程度二級；場地巖土工程勘察等級甲級。邊坡安全等級為甲級，其抗震設防類別為丙類(標準設防類)。其次，場地上覆土層為耕植土、殘積成因的凝灰巖殘積粘性土；下覆基巖為侏羅系南園組粉砂巖(J3n)及其風化層。第三，勘察區抗震設防烈度為6度，設計地震分組為第一組。場地類別為Ⅱ類，反應譜特征周期0.35，地震動峰值加速度為0.05g，擬建場地未發現飽和砂土和軟土層，可不考慮軟土震陷和飽和砂土影響。屬抗震不利地段。

4 永安市西區水廠一期工程邊坡穩定性控制措施

4.1 截排水控制措施

對整個邊坡做好系統的地面排水，包括坡頂截水溝及坡面排水溝，坡體應布設泄水孔，坡面與坡體排水應相互結合，形成系統性排水措施。

4.2 削方卸載控制措施

擬建邊坡進行分臺階開挖支護，每級高8m～10m，并設置馬道寬度1m，削坡方案自下而上對各級建議如下：第一級坡率1∶0.3～1∶0.5，高度8m，第二至四級坡率1∶0.75，高度8m～10m，第五級坡率1∶1.0， 高度根據地形變化，一般不宜高于10m。各地段坡頂最后一級應根據征地紅線調整坡率。

4.3 邊坡防護控制措施

根據各段坡體特征及放坡坡率采取不同的支護措施進行防護，自下而上建議如下：第一級建議根據放坡坡率采用格構錨固或擋墻進行防護；第二至五級建議采用格構錨固進行邊坡防護。

5 結 語

綜上分析，全面做好邊坡穩定性勘察對于邊坡工程非常關鍵。但是從當前邊坡工程勘察情況來看，在很多方面雖然取得了進步，但是其中的短板問題仍舊較為明顯。因此，技術人員需要加大技術投入力度，采取更為先進的勘察技術，更好保證邊坡的穩定性。