高州市馬貴鎮埡垌村學堂坡山體崩塌地質災害治理工程設計案例分析

王程龍

廣東省地質局第四地質大隊 廣東 湛江 524000

擬治理崩塌地質災害隱患點位于高州市馬貴鎮埡垌村學堂坡山體上，居民削坡建房，形成人工邊坡，邊坡平面呈折線型，延長約51.1m，坡高約8.1～11.0m，坡度40～90°。坡腳距離房屋0.5～1.0m。邊坡主要由砂質黏性土組成，浸水易軟化崩解。邊坡與居民房距離近，若邊坡失穩，對坡腳居民生命財產安全造成威脅。邊坡主要威脅坡上坡下共2棟2層鋼筋混凝土混合結構居民樓和1棟磚瓦房，威脅人數19人，危害程度小，發育程度強，危險性中等。由于地質災害隱患沒有消除，每年汛期政府都要安排專人跟蹤監測，不但影響群眾生產生活，而且政府需要投入一定的人力財力進行監測，現政府工作人力明顯不足，有點難以應對。應立即通過工程治理，消除地質災害隱患，確保群眾生命財產安全，減輕政府工作壓力[1]。

1 工程概況

1.1 地質環境條件

（1）地理位置

擬治理崩塌地質災害隱患點位于高州市的東北部，距離高州市51°方向，直線距離約62.3km 。該地質災害隱患點地理中心坐標(CGCS2000)：X=2463012.583，Y=533437.353，經緯度111°19′28″， 22°16′20″。該點有水泥路通到坡腳附近，交通較方便。

（2）氣象水文

高州市屬亞熱帶季風氣候，春、秋季節溫暖，夏季炎熱且漫長，冬季較短，全年無霜期為361天。年平均氣溫為22.8℃，最高氣溫為37.6℃，最低氣溫為-1.5℃。1月平均氣溫為15.1℃，為全年氣溫最低月份，極端氣溫為-1.5℃；7月平均氣溫為28.4℃，為全年氣溫最高月份，極端氣溫為37.6℃。多年平均降雨量為1924.6mm，降雨最大年份達2982.6mm，最少年份為1472.5mm；各月平均降雨量為24.6～390.1mm，降雨量隨季節變化較大，降雨多集中在夏、秋兩季；各月平均日最大降雨量為15.9～106.5mm，極端日最大降雨量達740.0mm,降雨量隨季節變化分配不均，雨量變幅大，雨季為4月上旬～9月中旬，降雨量占全年降雨量68.52～91.58%；9月下旬～次年3月底為旱季，多年旱季降雨量為161.5～619.1mm，約占年降雨量的8.42～31.48%。

（3）地形地貌

擬治理工程所在區域屬于丘陵地貌，山勢呈東高西低，山體最大高程600m以上，山腳高程一般450m左右，相對高差約150m以上，山坡自然坡度一般20～30°。居民在山腳削坡建房，形成高陡人工邊坡，邊坡平面整體呈折線型，走向26～116°，延長約51.1m，坡高約8.1～11.0m，坡度40～90°。坡前為1棟2層磚混居民樓，坡后為1棟2層磚混居民樓和1棟土瓦房，坡腳距離房屋0.5～1.0m。

（4）地質構造

野外調查未見斷層構造，地質構造簡單。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），勘查區處于地震基本烈度6度區，地震峰值加速度0.05g。反應譜特征周期為0.35s。抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g。區域地殼穩定性為基本穩定。

（5）水文地質條件

擬治理崩塌地質災害隱患點所在區域地表水系較不發育，未見河流等分布。邊坡北邊山腳下可見水溝，水溝寬約1m，深0.5m，水量較小，將雨水引至山下農田，作灌溉用水。距邊坡東北側5m處可見水塘，面積約18㎡，水深約0.5m。地表水對斜坡穩定性影響小。地下水類型主要為孔隙潛水，邊坡土層主要由坡殘積土組成。土層均為弱透水地層，富水性弱。調查期間，坡面、邊坡腳處均未見泉水、滲水情況。區內地下水補給來源主要為大氣降雨，主要以潛流形式區外排泄，小部分以蒸發和植物蒸騰形式排泄。地下水位變化主要與區內降雨密切相關，具有季節性和時段性變化，變化幅度較大。一般情況下，地下水位埋深較大，對邊坡影響小。勘查區水文地質條件簡單。

（6）工程地質條件

根據綜合地質調查成果，該人工邊坡范圍內巖土層為殘積層砂質黏性土。其工程地質特征如下：

砂質黏性土：黃褐色等，片麻結構，塊狀構造，原巖結構尚可辨認，巖芯呈土狀，黏性差，浸水易軟化崩解。為邊坡的主要物質組成。

工程地質條件評價：①層砂質黏性土，邊坡的主要組成部分，厚度大，含較多砂粒，黏性較差，抗沖刷能力差，在雨水入滲后，黏聚力大幅度降低，工程性質變差。風化不均勻，局部夾較多強～中風化巖塊，邊坡東南角夾大型孤石，大致呈橢球型，水平直徑約2～4m，高度約4m，處于不穩定狀態。

1.2 崩塌現狀特征

該邊坡由于削坡建房，開挖山體形成高陡人工邊坡，邊坡呈L型，長邊呈西南—東北走向，坡面傾向為西北方向，根據現場調查，邊坡匯水面積大邊坡總長約77m。按邊坡總體形態，分為AB坡段、BC、CD坡段（見圖1），現分述如下：

圖1 崩塌區航拍圖

AB坡段：為不規則二級人工邊坡，邊坡形態呈“一字型”。坡長約26.7m，走向208°。第一級邊坡呈臺階狀，坡底高程約450.2m，坡頂高程455.8～456m，相對高差5～6m，坡度約40～69°。第二級人工邊坡基本直立，設毛石擋墻。坡底高程455.8～456m，坡頂高程458.1～460m，相對高差3～4m。第一級邊坡與第二級邊坡之間的平臺寬約7m。邊坡坡體主要由砂質黏性土組成，夾較多強～中風化巖塊。坡面植被較稀疏，多生長有蕨類雜草。坡頂植被茂密，由桉樹、果樹及雜草組成，自然坡度一般0～5°。坡后5m為1層磚瓦房。坡前相距0.5m為1棟2層居民樓。該坡段局部較高較陡，穩定性較差，對坡前房屋威脅較大，需立即治理。BC坡段：為二級人工邊坡，邊坡形態呈直線型。坡長約12.1m，走向208°。第一級邊坡呈臺階狀，坡底高程約450.2m，坡頂高程452.8～453.0m，相對高差2.6～2.8m，坡度約45～62°。第二級人工邊坡基本直立，設毛石擋墻。坡底高程452.8～453.0m，坡頂高程457.0～457.3m，相對高差4～5m。第一級邊坡與第二級邊坡之間的平臺寬約3m。該段夾一大型孤石，大致呈橢球型，水平直徑約2～4m，高度約4m，處于不穩定狀態。邊坡坡體主要由坡殘積砂質黏性土組成，坡面植被稀疏，零星長有蕨類雜草，生長良好。坡后為1層居民房。坡前相距1.0m為1棟2層磚混結構民房，該坡段局部較高較陡，且有孤石，穩定性較差，對坡前房屋威脅較大，需立即治理。CD坡段：為一級人工邊坡，邊坡形態呈折線型。坡長約14.2m，走向282°。坡底高程約450m，坡頂高程453.8～457.0m，相對高差3.8～7.0m，坡度約50～72°。設有簡易毛石擋墻。邊坡坡體主要由坡殘積砂質黏性土組成，坡面植被較稀疏，多生長有蕨類雜草。坡頂植被茂密，由桉樹、果樹及雜草組成，坡后為樹林，自然坡度一般20～26°。坡腳距離房屋約0.5～1.0m。該坡段較高較陡，穩定性較差，對坡前房屋威脅較大，需立即治理。

綜上所述，自然山體自然坡度一般為20°～30°，植被茂密，主要由桉樹、果樹及雜草組成，山體整體穩定性較好。但由于居民在坡腳削坡建房，造成的人工邊坡較高較陡，邊坡土層主要為砂質黏性土，浸水易軟化崩解，每逢雨季，邊坡易發生剝落或微型崩塌，對坡腳居民生活影響較大，坡腳距居民房較近，威脅2棟2層居民樓和1棟1層磚瓦房，威脅2戶共8人，潛在經濟損失約68萬元，危害程度小，發育程度強，危險性中等[2]。

1.3 崩塌成因及穩定性分析

（1）成因分析

該處正好位于山體的凹處，匯水面積大，暴雨或雨季大量雨水匯集，流經此處。由于人為削坡，形成了陡峭的臨空面，同時此處邊坡主要由砂質黏性土組成，經水流沖刷，極易發生崩塌。因而，降雨是崩塌誘因，人類活動為外因，邊坡物質組成為內因。

（2）穩定性分析

邊坡高陡，具有崩塌潛勢，加上由殘積層砂質黏性土組成的土質邊坡，工程性質差，穩定性差。在強降雨的情況下，發生崩塌、崩落的可能性極大。一旦再次發生崩塌，將會威脅坡上坡下2棟2層居民樓和1棟1層磚瓦房，威脅4戶共19人，潛在經濟損失約68萬元。需要立即對其進行工程治理。

2 地質災害治理設計

2.1 場地施工條件

（1）交通：有鄉村小路通往治理區旁，交通便利。機械和材料可直接運輸至邊坡坡腳，交通便利。

（2）水電：水電可利用坡腳居民房的自來水，只需鋪設臨時供水管；用電可利用當地的供電系統，需臨時搭設輸電電線，但由于錨桿或錨索施工所需電壓較高，仍需租借發電機。

（3）廢水排棄：施工廢水經沉淀，經相關部門認可確定后方可排入附近灌溉水溝。

（4）材料堆放：邊坡附近較空曠，坡下有較大空地，可把空地暫作為堆放材料區。

（5）由于邊坡前是居民房，在施工前應做好警戒線，針對邊坡施工時，防止居民前來觀看或走動，做好安全措施。

2.2 設計方案

地質災害治理工程設計遵循“安全、經濟、合理”的原則，根據周邊環境、施工場地條件及地質災害特征等實際情況，選取合理的支護方案，達到“徹底消除地質災害隱患，確保邊坡體長期穩定”的目標。通過綜合考慮工程地質、水文地質、氣象水文等地質環境條件、土地利用、生態環境及施工條件等因素的作用，治理范圍分為A、B、C三個治理區；A治理區，治理邊坡長度約38m，按設計進行開挖，開挖后采用鋼筋混凝土擋墻進行坡面支護；B治理區沿裂縫發生位置進行削坡，削坡后采用柱+鋼筋混凝土擋板+錨索支護，孤石位置現澆混凝土支座作為支撐。C治理區在已有毛石擋墻的基礎上，在外側采用基礎柱+格構梁+錨桿加固。坡頂、坡腳及平臺設置截排水溝，形成排水系統，將雨水快速排出治理范圍以外[3]。（圖2）。

圖2 工程治理方案剖面圖

具體方案如下：

（1）坡面平整、削坡：根據實際地形，采用分級分段削坡。

（2）錨索：采用1×7鋼絞線，強度標準值1860MPa，直徑15.2mm，傾角與水平面夾角20°，孔徑130mm，錨索長度16.5m，錨索張拉鎖定值為設計值的75%，水平間距3m，全孔灌注，水泥砂漿強度等級M30，灰砂比為3:1。

（3）格構梁：縱、橫格構梁截面積均為300mm×300mm。縱、橫格構梁間距根據各區實際可作適當調整。綁扎鋼筋現澆C30混凝土。格構基槽C20素混凝土墊層厚100mm。

（4）擋土墻：為垂直式鋼筋混凝土擋土墻，現澆混凝土，等級C30。總長約38m，墻身緊靠原坡面，墻身總高2.5m，埋深0.5m，墻頂寬0.6m，墻基礎尺寸詳見施工圖。墻身距離地面高約0.3m建一排泄水孔，孔直徑100mm，泄水孔入水處需要做反濾層。

（5）掛網噴漿：土釘采用HRB400（Ⅲ級）鋼筋，直徑25mm，長5m，水平間距2m。鋼筋網采用HPB300（Ⅱ級）鋼筋，直徑8mm，采用綁扎固定。

（6）截排水溝：采用C30混凝土現場澆筑。墊層厚100mm，采用C20混凝土。每15m設一道變形縫，寬約30mm，縫中塞填瀝青麻筋。

2.3 設計參數選取

根據巖土工程勘查報告①中的采樣測試結果，結合區域工作經驗，確定巖土物理力學參數（表1）。

表1 巖土物理力學參數

2.4 方案穩定性計算

（1）計算方案

根據各支護坡率及支護參數的變化，共選取1條剖面采用理正巖土計算軟件6.5版本簡化Bishop法計算，在工況Ⅰ及工況Ⅱ這兩種情況下進行穩定性計算。

（2）載荷組合

工況Ⅰ：“自重+地下水”。

工況Ⅱ：“自重+地震荷載+暴雨+地下水”。

（3）計算結果

根據以上計算方案，對選取的1條剖面進行穩定性計算，結果見表2。

表2 邊坡穩定性計算

3 結語

通過采用“削坡+錨索+格構梁+擋土墻+截排水”的治理方案，可以徹底消除地質災害隱患，確保邊坡體的長期穩定。削坡可以通過控制邊坡的坡度及高度來改善邊坡的穩定性，錨索+格構梁的支護形式可以把不穩定的巖土體或結構固定在巖土層上，讓它們相互連接從而傳遞剪力和拉力，擋土墻可以達到護坡腳的作用及抵抗一定程度的邊坡下滑力，截排水溝可以把邊坡區內的地表水匯聚排出區外，避免過量下滲降低邊坡巖土層的抗剪強度。該方案是當前地質災害治理中常用的施工方案，各項工藝均已非常成熟，施工效果良好。因此，該方案達到了因地制宜、安全可靠的效果。