淺析山體邊坡穩(wěn)定性與支護(hù)措施

陳湛波

湖南百利工程科技股份有限公司，湖南岳陽 414000

邊坡按照成因可分為天然邊坡和人工邊坡，天然邊坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡；按照構(gòu)成邊坡坡體的巖土性質(zhì)可分為粘性土類邊坡、碎石類邊坡、黃土類邊坡和巖石類邊坡；按照邊坡的穩(wěn)定性程度可分為穩(wěn)定性邊坡、基本穩(wěn)定邊坡、欠穩(wěn)定邊坡和不穩(wěn)定邊坡。

近年來，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，工業(yè)建設(shè)盡可能避開人員密集區(qū)及生活居住地，使得工業(yè)建設(shè)出現(xiàn)大量的山體開挖及棄渣棄土，且所處的水文地質(zhì)環(huán)境日趨復(fù)雜。因此，為了工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，有效保障工程施工安全和質(zhì)量，必須對山體邊坡的特征與穩(wěn)定性進(jìn)行分析，采取有效的山體邊坡支護(hù)措施。為此，本文以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，對某山體邊坡支護(hù)與穩(wěn)定性進(jìn)行分析，通過采用圓弧滑動穩(wěn)定性計(jì)算，在明確邊坡結(jié)構(gòu)作用穩(wěn)定性的情況下，對支護(hù)措施進(jìn)行調(diào)整控制。

1 邊坡穩(wěn)定性影響因素

為了減少和消除各種邊坡事故的發(fā)生，無論是在工程調(diào)研階段還是工程設(shè)計(jì)階段，均應(yīng)加強(qiáng)對邊坡穩(wěn)定性的研究，選取合適的支護(hù)方案，確保施工安全。邊坡失穩(wěn)是在邊坡自身重力場和其他應(yīng)力場的共同作用下發(fā)生的，土質(zhì)邊坡常發(fā)生滑坡失穩(wěn)，巖質(zhì)邊坡常發(fā)生崩塌、滑動、傾倒、潰屈等破壞。不同的邊坡失穩(wěn)機(jī)理也各不相同，影響邊坡失穩(wěn)的主要因素：地下水、地震、人工作業(yè)的影響等。

1.1 不連續(xù)結(jié)構(gòu)面

山體邊坡尤其是巖質(zhì)邊坡發(fā)生變形破壞的首要條件是邊坡上存在不連續(xù)面的結(jié)構(gòu)面，不連續(xù)結(jié)構(gòu)面的密集程度直接決定了巖體是隨這些破壞面的狀態(tài)、形狀和空間分布而變化的。不連續(xù)結(jié)構(gòu)面間方位或狀態(tài)、巖體的連續(xù)性或規(guī)模、充填物和張開度、間距、粗糙面、巖石種類、巖石的硬度、成因、先期的剪切位移等都會最終影響不連續(xù)結(jié)構(gòu)面的摩擦力和抗剪強(qiáng)度，從而最終影響邊坡失穩(wěn)的概率。

1.2 地下水的影響

地下水的影響是邊坡失穩(wěn)中一個不可忽略的重要因素。地下水對邊坡的影響主要包括兩個方面。首先，當(dāng)?shù)叵滤刂吰聝?nèi)部的不連續(xù)面流動時，地下水的潤滑作用會導(dǎo)致邊坡不連續(xù)面的摩擦力降低，從而加劇了邊坡失穩(wěn)的概率；地下水作用在邊坡土體或者邊坡巖體時，會填充在邊坡土體或者巖體的空隙中，從而增加邊坡坡體整體的重力，導(dǎo)致邊坡更容易失穩(wěn)。

1.3 自然條件的影響

自然條件對邊坡的影響是多方面的。首先，降雨天氣對邊坡的影響與地下水對邊坡的影響類似，地面降水最終會深入邊坡坡體中并沿著坡體內(nèi)的斷裂面滲透，增加了坡體重力，降低了坡體斷裂面的穩(wěn)定性，容易造成邊坡失穩(wěn)破壞。其次，風(fēng)霜雨雪等天氣對于邊坡坡體具有風(fēng)化侵蝕的作用，自然環(huán)境對邊坡的侵蝕破壞了坡體原有的連接狀態(tài)，導(dǎo)致坡體風(fēng)化破碎，并最終發(fā)生失穩(wěn)破壞。

1.4 擾動作用

地震和開挖邊坡采用的爆破開挖都會對邊坡的穩(wěn)定產(chǎn)生不利的影響。因此，爆破孔的藥量必須適當(dāng)，以便充分發(fā)揮爆破所釋放的能量，并對邊坡巖體的危害最小。

2 圓弧滑動法分析山體邊坡的穩(wěn)定性

邊坡穩(wěn)定性分析是確定邊坡是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，是否需要對其進(jìn)行加固與治理，防止其發(fā)生破壞的重要依據(jù)。

2.1 山體邊坡特征

以湖南地區(qū)某山體邊坡工程項(xiàng)目為例，經(jīng)勘查，該山體邊坡上的粉質(zhì)粘土比例較大，大多分布在山體邊坡的北部，坡度較小。山體邊坡南部分布的是強(qiáng)-中風(fēng)化泥質(zhì)板巖，邊坡長度約為120m，巖層產(chǎn)狀傾向230°～235°，外傾角22°～26°，坡面巖體裂隙發(fā)育，將巖體切割成塊狀與碎塊狀，坡體穩(wěn)定性較差。此地質(zhì)條件下，北部未發(fā)現(xiàn)發(fā)生過滑坡與坍塌等災(zāi)害。而南部因受人工挖掘與巖石應(yīng)力場的變化影響，出現(xiàn)了大面積的滑坡與坍塌現(xiàn)象。根據(jù)工程的需要，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)對其邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，以使采用的支護(hù)措施不僅達(dá)到穩(wěn)定性控制目標(biāo)需求，還能提升支護(hù)結(jié)構(gòu)作用的適應(yīng)性。

2.2 圓弧滑動法穩(wěn)定性計(jì)算

運(yùn)用圓弧滑動法對上述山體邊坡穩(wěn)定性分析，按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對邊坡形態(tài)、結(jié)構(gòu)物質(zhì)組成以及巖土受力狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算。如表1，為圓弧滑動穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)結(jié)果與圓弧滑動穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果。

表1 圓弧滑動穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

從表中所示內(nèi)容可以看出，當(dāng)山體邊坡結(jié)構(gòu)處于飽和狀態(tài)，山體邊坡的安全系數(shù)均小于臨界安全系數(shù)，這就意味著山體邊坡結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定性狀態(tài)。從圓弧滑動穩(wěn)定性計(jì)算的總體角度來看，山體邊坡仍處在不穩(wěn)定性的作用狀態(tài)。因此，應(yīng)采用合適的支護(hù)措施來解決邊坡結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題給工程建設(shè)所帶來的影響。

3 山體邊坡支護(hù)措施及實(shí)施

通過上述邊坡穩(wěn)定性分析法對該工程所處的山體邊坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其得出的結(jié)果均為不穩(wěn)定狀態(tài)。工程建設(shè)人員結(jié)合山體邊坡所處的特征，采用噴錨施工技術(shù)方案。具體的支護(hù)措施涉及：邊坡結(jié)構(gòu)修坡處理、噴射第一層細(xì)石砼、鉆孔安設(shè)錨筋、注漿、安設(shè)連接件、安裝插筋與鋼筋骨架、綁扎鋼筋網(wǎng)、噴射第二層細(xì)石砼、設(shè)置坡頂截水溝和坡面及坡腳排水溝。

首先，支護(hù)施工人員對山體邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行勘察，并將山體邊坡上的松石與危石進(jìn)行處理，對獨(dú)立孤石利用鋼絲繩進(jìn)行圍護(hù)固定處理。

其次，采用機(jī)械開挖方式，來對整個山體坡面進(jìn)行修正，以保證其平整效果。修正完成后，將山體坡面的塵土清除干凈，以為后續(xù)的支護(hù)施工操作提供便利。錨桿成孔必須滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，制作并安設(shè)錨筋，注漿時為使錨固段內(nèi)水泥砂漿填密實(shí)，灌漿管要插入孔底部，自最低部開始灌注，以排出孔內(nèi)空氣和余水。對于插筋及鋼筋骨架的設(shè)置，應(yīng)盡可能的將鋼筋以垂直狀態(tài)作用于山體坡面。

再次，噴射細(xì)石砼，在噴射混凝土施工的過程中，應(yīng)控制好混凝土的厚度，并將最大骨料控制在10mm以內(nèi)。此支護(hù)作業(yè)過程中，需將噴射機(jī)噴射口與坡面的距離控制在60～100cm之間。當(dāng)噴射的混凝土實(shí)現(xiàn)2h的終凝后，可加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

最后，對于截水溝、排水溝的設(shè)置，應(yīng)控制其結(jié)構(gòu)不受雨水沖刷與滲透影響，按照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行施工，并嚴(yán)格控制質(zhì)量。

通過山體邊坡的穩(wěn)定性分析及工程實(shí)踐可知，針對山體邊坡的支護(hù)特征與穩(wěn)定性作用狀態(tài)，應(yīng)采取對應(yīng)的支護(hù)技術(shù)與措施。當(dāng)支護(hù)方法確定后，施工技術(shù)人員就應(yīng)切實(shí)執(zhí)行施工工藝的優(yōu)化控制要求，即嚴(yán)格按照支護(hù)工藝流程進(jìn)行施工質(zhì)量的控制。值得注意的是，實(shí)際支護(hù)施工控制過程，還應(yīng)采用監(jiān)控與監(jiān)督方法，保證整體支護(hù)施工作業(yè)的有序與嚴(yán)謹(jǐn)效果作為目標(biāo)，以保證處在山體邊坡結(jié)構(gòu)的工程項(xiàng)目不受環(huán)境因素的影響，進(jìn)而為人們的生命、生產(chǎn)、財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

4 結(jié)語

綜上所述，山體邊坡支護(hù)與穩(wěn)定性分析，需結(jié)合工程項(xiàng)目所處的環(huán)境特征，采用圓弧滑動穩(wěn)定性計(jì)算等方法，明確山體邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性狀態(tài)，通過統(tǒng)計(jì)分析安全系數(shù)結(jié)果，保證穩(wěn)定性分析方法運(yùn)用的質(zhì)量效果。事實(shí)證明，只有這樣，才能將最具效用的支護(hù)措施作用于實(shí)踐，以服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程，以解決城市發(fā)展的用地緊張與生態(tài)環(huán)境和諧統(tǒng)一的建設(shè)問題。