永安市燕南街道辦南翔路幼兒園崩塌穩(wěn)定性分析及治理方案

鄒仙榮

（福建省第二地質(zhì)勘探大隊(duì)，福建永安366000）

永安市燕南街道辦南翔路幼兒園崩塌穩(wěn)定性分析及治理方案

鄒仙榮*

（福建省第二地質(zhì)勘探大隊(duì)，福建永安366000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的建立，地質(zhì)災(zāi)害的防治已成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要課題。重力式擋土墻作為崩塌治理的一種最常用的形式，由于其設(shè)計(jì)難度較低，周期短，而且積累了大量的工程經(jīng)驗(yàn)，故在我國建筑、鐵路、公路以及地質(zhì)災(zāi)害的治理各領(lǐng)域上的應(yīng)用日益廣泛。就永安市燕南街道辦南翔路幼兒園崩塌的形成原因、工程地質(zhì)條件及穩(wěn)定性進(jìn)行分析與評價(jià)，并提出重力式擋土墻+1∶1放坡+三維網(wǎng)掛網(wǎng)綠化+截排水系統(tǒng)的綜合治理方案。

崩塌；穩(wěn)定性分析；重力式擋墻

1　問題的解決及選題的依據(jù)

本崩塌點(diǎn)地處福建省中西部的永安市，位于燕南街道辦南翔路幼兒園后山，日益降水量的增加使得該邊坡的下滑速度加快，對幼兒園師生的生命財(cái)產(chǎn)造成很大的威脅；人工開挖邊坡破壞原有坡形,開挖后卸荷，邊坡坡度較陡，易形成坍落及淺層滑移；該區(qū)邊坡的坡形較陡,坡面、坡頂?shù)牡谒南档貙蛹叭獜?qiáng)風(fēng)化層,在強(qiáng)降雨等作用下,開始滑動(dòng)。

由于表層土及風(fēng)化土水理性質(zhì)很差，在暴雨等作用下，土體易被沖蝕剝落；由于邊坡開挖前緣臨空，在降雨等不良因素作用下易產(chǎn)生滑動(dòng)，因此現(xiàn)開挖后邊坡破壞的主要形式為滑塌。

2　崩塌概述

崩塌就是指陡坡上的巖石、土體等失穩(wěn)，突然脫離母體向下坍塌的現(xiàn)象，這種災(zāi)害又被稱為塌方，多是突發(fā)性的，由于災(zāi)害發(fā)生時(shí)猝不及防，故而往往會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡，帶有嚴(yán)重的社會(huì)影響。

3　工程概況及崩塌形成原因

擬治理工程位于福建省永安市燕南街道辦南翔路幼兒園后山，原始地貌屬低山丘陵地貌，2009年12月，由于永安市燕南街道辦南翔路幼兒園的建設(shè)，教學(xué)樓后山形成現(xiàn)有總長度約180m、高約10～25m、坡度約45°～55°的人工挖方邊坡。該邊坡于2012年10月發(fā)生巖土質(zhì)崩塌，滑塌方量約50m3，現(xiàn)已清除；2013年3月該人工邊坡再次發(fā)生巖土質(zhì)崩塌，崩塌方量約30m3；近年來，受幾次強(qiáng)降雨的影響，該邊坡又發(fā)生多次小規(guī)模的崩塌，嚴(yán)重威脅坡腳1幢3層教學(xué)樓及484名師生的生命財(cái)產(chǎn)安全。目前現(xiàn)狀邊坡處于臨界平衡狀態(tài)，坡頂已出現(xiàn)裂縫。該邊坡的自然平衡狀態(tài)已經(jīng)受到破壞，在雨水等其他外力作用下更會(huì)加速破壞。

4　工程地質(zhì)條件

4.1地形地貌特征

該崩塌區(qū)屬低山丘陵地貌，處于殘丘丘頂及其坡地地帶，丘頂呈渾圓狀，高程為+216.77m。山坡走向南西—北東向，坡腳地面高程185.5～186.3m，山坡坡高約30m，山坡坡角18°～23°，坡面上分布巖土層為粉質(zhì)粘土層、殘積砂質(zhì)粘性土，坡腳地段為強(qiáng)風(fēng)化基巖出露，植被發(fā)育良好。坡腳前緣50m分布1幢3層教學(xué)樓，教學(xué)樓為框架結(jié)構(gòu)。

由于學(xué)校工程建設(shè)開挖形成人工挖方邊坡，邊坡總長約180m，高度約10～25m，邊坡坡度約45°～55°。該邊坡于2012年10月在教學(xué)樓后側(cè)發(fā)生巖土質(zhì)崩塌，土方量約50m3，崩塌體分布高程為189.35～210.67m；而后于2013年3月教學(xué)樓西側(cè)亦發(fā)生巖土質(zhì)崩塌，崩塌方量約30m3，崩塌體分布高程為192.67～201.76m。

4.2巖土體特征

根據(jù)時(shí)代成因及物理力學(xué)性能劃分，邊坡處分布了6個(gè)工程地質(zhì)層。各巖土層的巖性特征、埋深、厚度及分布情況見表1。

表1　巖土體特征表

4.3水文地質(zhì)條件

該邊坡地下水類型主要為基巖裂隙潛水，賦存于基巖風(fēng)化帶內(nèi)，接受大氣降水的補(bǔ)給，向地勢低的北東方向徑流，其富水性弱，水位埋藏較淺，水文地質(zhì)條件簡單。邊坡坡面及坡頂未見地下水位，僅在坡腳有揭露地下水，穩(wěn)定水位4.60～4.70m，水位變化幅度0.50～ 1.00m。場地環(huán)境地質(zhì)條件屬濕潤區(qū)弱透水土層，場地環(huán)境類型為Ⅱ類，邊坡范圍內(nèi)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土中鋼筋不具腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性；場地土對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

4.4場地環(huán)境條件

由于學(xué)校工程建設(shè)開挖形成人工挖方邊坡，該邊坡于2012年10月在教學(xué)樓后側(cè)發(fā)生巖土質(zhì)崩塌，土方量約50m3，而后于2013年3月教學(xué)樓西側(cè)亦發(fā)生巖土質(zhì)崩塌，崩塌方量約30m3。近年來，受幾次強(qiáng)降雨的影響，該邊坡又發(fā)生多次小規(guī)模的崩塌。

4.5區(qū)域穩(wěn)定性及地震評價(jià)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)和勘查資料表明，地表上覆第四系殘坡積層，下伏嶺兜群下渡組地層，巖性為流紋質(zhì)凝灰熔巖。無較大斷裂破碎帶通過，亦無新構(gòu)造活動(dòng)痕跡，地質(zhì)構(gòu)造簡單。

永安市抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g。

5　穩(wěn)定性分析與評價(jià)

5.1崩塌體分布特征、規(guī)模、類型

該邊坡于2012年10月在教學(xué)樓后側(cè)發(fā)生巖土質(zhì)崩塌，土方量約50m3，崩塌體分布高程為189.35～ 210.67m；而后于2013年3月教學(xué)樓西側(cè)亦發(fā)生巖土質(zhì)崩塌，崩塌方量約30m3，崩塌體分布高程為192.67～ 201.76m，近年來，受幾次降雨的影響人工邊坡又發(fā)生多次滑塌，上述變形跡象表明該崩塌體現(xiàn)在正處于崩塌變形期，受降雨等不利因素影響，可能發(fā)生更大規(guī)模的崩塌。學(xué)校教學(xué)樓后山人工挖方邊坡寬度約180m，高度10～25m，坡度45°～55°，出露的巖土體為粉質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化凝灰熔巖、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，殘坡積層及強(qiáng)風(fēng)化層遇水極易軟化和崩解，臨空狀態(tài)下易發(fā)生崩塌，嚴(yán)重威脅坡腳1幢3層教學(xué)樓及484名師生的生命財(cái)產(chǎn)安全。

綜上所述，該處屬小型滑移式崩塌。

5.2崩塌產(chǎn)生機(jī)理分析

該崩塌區(qū)失穩(wěn)原因分析主要有以下因素：

（1）巖土體特征：邊坡上出露的巖土體為粉質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化凝灰熔巖、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，殘坡積層及強(qiáng)風(fēng)化層遇水極易軟化和崩解，且土體抗剪強(qiáng)度降低。

（2）大氣降雨：強(qiáng)降雨階段由于降雨對坡面巖土體的沖刷、沖蝕，導(dǎo)致巖土體含水量增加甚至飽和，重度增大，結(jié)構(gòu)軟化，加大下滑力；雨水下滲至巖土體的節(jié)理、裂隙中對巖土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)又進(jìn)行潛蝕破壞，改變了巖土體抗剪強(qiáng)度，從而增大斜坡滑塌的可能性。

（3）人類工程活動(dòng)：崩塌區(qū)原為低丘緩坡地形，其山體植被發(fā)育，自然穩(wěn)定性較好。坡腳由于學(xué)校教學(xué)樓建設(shè)，形成高約10～25m，坡度約45°～55°的人工挖方邊坡，形成高陡臨空面，改變了坡體原有的應(yīng)力狀態(tài)，且未采取支護(hù)措施，為邊坡失穩(wěn)創(chuàng)造有利條件。

5.3崩塌穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)影響邊坡穩(wěn)定性的各種因素和邊坡內(nèi)巖土層的物理力學(xué)性能、厚度及其界面坡度等，綜合判斷邊坡可能產(chǎn)生的破壞模式為：邊坡局部崩塌，滑動(dòng)面為圓弧形。各巖土體物理、力學(xué)性能計(jì)算參數(shù)見表2。

表2　巖土體物理、力學(xué)性能參數(shù)表

邊坡穩(wěn)定性定量評價(jià)利用理正計(jì)算軟件（6.0版）邊坡穩(wěn)定性模塊，巖土質(zhì)崩塌采用“簡化畢肖普”法進(jìn)行穩(wěn)定性評價(jià)和推力計(jì)算。該崩塌區(qū)位于地震設(shè)防烈度Ⅵ度區(qū)，本次計(jì)算未考慮地震作用。計(jì)算結(jié)果見表3。

表3　穩(wěn)定性計(jì)算成果表

圓弧形滑動(dòng)面穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：Fs——邊坡穩(wěn)定系數(shù)；

N——分條條塊重量垂直潛在滑動(dòng)面的分量，kN/m3；

T——分條條塊重量水平潛在滑動(dòng)面的分量，kN/m3；

c——邊坡土體粘聚力，kPa；

Φ——邊坡土體內(nèi)摩擦角，（°）；

l——潛在滑弧長度，m。

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZT 0218-2006)第12.5.5條，邊坡穩(wěn)定程度等級劃分見表4。

由表4可知：邊坡穩(wěn)定系數(shù)不小于1.3。由表3可以看出：該邊坡在教學(xué)樓后山、教學(xué)樓西側(cè)二個(gè)位置穩(wěn)定系數(shù)均小于1.3，表明該邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，這與目前崩塌現(xiàn)狀發(fā)生的崩塌、山體變形是一致的。在暴雨、人為等外界不利因素的影響下，將可能進(jìn)一步滑塌，形成更大規(guī)模的崩塌。因此該崩塌應(yīng)進(jìn)行工程治理。由于崩塌前緣為學(xué)校，根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2013，本工程為一級邊坡。

表4　邊坡穩(wěn)定程度等級劃分表

5.4危害性預(yù)測

該人工挖方邊坡在天然狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，但在強(qiáng)降雨、人類工程活動(dòng)等其它誘發(fā)因素作用下，邊坡易發(fā)生崩塌，嚴(yán)重威脅坡腳1幢3層教學(xué)樓及484名師生的生命財(cái)產(chǎn)安全。

6　崩塌治理方案的建議

重力式擋土墻作為崩塌治理的一種最常用的形式，由于其設(shè)計(jì)難度較低，而且積累了大量的工程經(jīng)驗(yàn)。

重力式擋土墻可用石砌或混凝土建成，一般都做成簡單的梯形。它的優(yōu)點(diǎn)是就地取材，施工方便，經(jīng)濟(jì)效果好。所以，重力式擋土墻在我國鐵路、公路、水利、港灣、礦山等工程中得到廣泛的應(yīng)用。

由于重力式擋土墻靠自重維持擋土墻在土壓力作用下的平衡穩(wěn)定，因此，體積、重量都大，擋土墻高度不大，本地又有可用石料時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先選用重力式擋土墻。

重力式擋土墻一般不配鋼筋或只在局部范圍內(nèi)配以少量的鋼筋，墻高在6m以下，地層穩(wěn)定、開挖土石方時(shí)不會(huì)危及相鄰建筑物安全的地段，其經(jīng)濟(jì)效益明顯。

根據(jù)該崩塌形態(tài)特征及成因分析，建議采取如下綜合治理措施方案：重力式擋土墻+1∶1放坡+三維網(wǎng)掛網(wǎng)綠化+截排水系統(tǒng)。

（1）擋土墻：人工邊坡坡腳設(shè)置擋土墻，墻高5.00～ 6.50m。

（2）放坡：擋土墻上方按坡率1∶1進(jìn)行兩級放坡，馬道平臺(tái)寬2m。

（3）掛網(wǎng)綠化：邊坡坡面上掛三維網(wǎng)，進(jìn)行噴播綠化。

（4）截排水系統(tǒng)：在坡頂和坡面上設(shè)置多道截排水溝，以攔截和疏導(dǎo)地表匯水，減少地表水下滲；坡腳設(shè)置仰斜排水孔，將地下水引出坡體。

一般重力式擋土墻的設(shè)計(jì)，須考慮以下5個(gè)問題：

（l）抗滑移穩(wěn)定性；

（2）抗傾覆穩(wěn)定性；

（3）墻身的強(qiáng)度；

（4）地基的應(yīng)力；

（5）地基的整體穩(wěn)定性。

關(guān)于墻身的強(qiáng)度，一般毋需驗(yàn)算，如有必要，僅驗(yàn)算最危險(xiǎn)截面，即墻身和基礎(chǔ)結(jié)合處的強(qiáng)度就可以了。如地基為抗剪強(qiáng)度較低的軟土或基底下有軟弱夾層時(shí)，除驗(yàn)算基底和下臥層的應(yīng)力外，還需做地基穩(wěn)定性驗(yàn)算。切割坡腳而砌筑擋墻，應(yīng)加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察工作，特別注意山坡下是否存在容易發(fā)生滑塌的地質(zhì)構(gòu)造。

7　結(jié)論

本文闡述和分析了崩塌的危害程度并制定了治理方案，從而預(yù)防了山體崩塌所導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害；該崩塌現(xiàn)在正處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，受降雨、人為等不利因素影響，可能發(fā)生更大規(guī)模的崩塌，嚴(yán)重威脅坡腳1幢3層教學(xué)樓及484名師生的生命財(cái)產(chǎn)安全，迫切需要對該地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行治理；通過穩(wěn)定性計(jì)算分析結(jié)合崩塌形態(tài)特征及場地現(xiàn)有施工條件，制定以重力式擋土墻+1∶1放坡+三維網(wǎng)掛網(wǎng)綠化+截排水系統(tǒng)的綜合治理方案。治理的成敗關(guān)鍵在于圓弧滑動(dòng)面搜索的精確程度；重力式擋土墻在該崩塌中的成功運(yùn)用，使工程能就地取材，縮短了工期，節(jié)約了成本。

[1]陳仲頤.土力學(xué)[M].清華大學(xué)出版社，1995.

[2]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0261-2014滑坡崩塌泥石流災(zāi)害調(diào)查規(guī)范[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[3]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0218-2006滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[4]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0219-2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

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1004-5716(2016)11-0001-04

2016-06-21

2016-06-21

鄒仙榮（1973-），女（漢族），福建連城人，工程師，現(xiàn)從事巖土工程工作。