類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性及其控制技術(shù)探究

黃 明

(福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，福建 寧德 352100)

類(lèi)土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性對(duì)于道路施工工程來(lái)說(shuō)意義重大，甚至貫穿于整個(gè)工程，要求施工單位加強(qiáng)對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析，探究提高邊坡穩(wěn)定性的有效措施，合理采用邊坡控制技術(shù)確保工程施工進(jìn)度。

1 工程概況

本項(xiàng)目名為“溪潭鎮(zhèn)(蘭田浦崗尾)高速公路拆遷安置地邊坡工程”，擬建地區(qū)位于福安市溪潭鎮(zhèn)蘭田村浦崗尾，擬建場(chǎng)地四周為農(nóng)業(yè)用地，場(chǎng)地東南側(cè)約5 m為港里至溪潭鎮(zhèn)鄉(xiāng)村公路，寬約7.00 m，交通便捷。該邊坡工程將在西北與西南兩側(cè)開(kāi)挖邊坡，根據(jù)《巖土工程勘察任務(wù)委托書(shū)》的要求，工程概況大致如下：西北側(cè)挖方邊坡，長(zhǎng)度40 m，坡頂與坡腳標(biāo)高分別為34～42 m和26 m，坡度近似直立，坡高8～16 m，屬于單向線型巖土質(zhì)混合邊坡，在上部3 m處為土質(zhì)邊坡，計(jì)劃采用漿砌塊石擋土墻防護(hù)；西南側(cè)挖方邊坡，長(zhǎng)度100 m，坡頂與坡腳標(biāo)高分別為28～42 m與22.5～26 m，與西北側(cè)邊坡一樣，坡度近似直立，坡高5.5～16 m，屬于單向線型巖土質(zhì)混合邊坡，在上部5.5 m處為土質(zhì)邊坡，計(jì)劃采用漿砌塊石擋土墻防護(hù)。

2 類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 定性分析

施工人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)類(lèi)土質(zhì)邊坡坡體主要土層有粉質(zhì)黏土、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等。工程安全等級(jí)可以達(dá)到一級(jí)。坡體的巖土層粉質(zhì)黏土呈現(xiàn)出可塑性特點(diǎn)，膠結(jié)能力較弱；砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖土層遇水容易發(fā)生軟化和崩解現(xiàn)象，整體強(qiáng)度較低；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖土層存在嚴(yán)重的風(fēng)化現(xiàn)象，均勻度較低，容易受降雨影響。

2.2 定量分析

施工前，設(shè)計(jì)人員與施工人員針對(duì)邊坡情況展開(kāi)了野外鉆探與原位測(cè)試，隨后將土層取樣送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。綜合考慮地質(zhì)條件、邊坡坡度、土質(zhì)特點(diǎn)以及地下水水文條件，經(jīng)判定邊坡可能屬于圓弧滑移型。應(yīng)用理正巖土工程勘察軟件和瑞典條分法對(duì)邊坡的安全系數(shù)加以分析，對(duì)邊坡3-3′、 7-7′、 12-12′三條剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，表1為邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果。

表1 類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

對(duì)表(1)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析得知，當(dāng)前該工程邊坡在開(kāi)挖后處于天然工況不穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨或地震等天氣因素容易降低邊坡的穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致邊坡上層土地失穩(wěn)，給工程施工和道路運(yùn)行帶來(lái)滑坡危險(xiǎn)。面對(duì)這一情況，施工單位必須進(jìn)行邊坡綜合治理，結(jié)合具體影響因素展開(kāi)分析，為邊坡支護(hù)工作的順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

3 類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響因素

3.1 降雨及地下水位變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

降雨與地下水位的變化對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。該邊坡施工工程地處福建省東南沿海，全年雨量較大，夏季雨量可達(dá)1 600 mm，甚至伴有暴雨和臺(tái)風(fēng)天氣。施工現(xiàn)場(chǎng)地下水處于枯水期，水位主要存于強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化巖層中。為了保障類(lèi)土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性，本工程計(jì)劃水位標(biāo)高30 m，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況與地質(zhì)條件，預(yù)計(jì)地下水水位將變化2 m。夏季強(qiáng)降雨發(fā)生時(shí)，地表水沿著上部的土層孔隙向下滲入，一部分地表水留在上部土層孔隙內(nèi)，一部分進(jìn)入地下水，起到補(bǔ)給地下水的作用，從而使地下水水位上升。類(lèi)土質(zhì)邊坡上部主要為粉質(zhì)黏土和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖土層，透水性較弱，在強(qiáng)風(fēng)化作用下容易軟化，強(qiáng)降雨時(shí)對(duì)整個(gè)類(lèi)土質(zhì)邊坡帶來(lái)滑坡危險(xiǎn)。

3.2 巖土體性質(zhì)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

類(lèi)土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性易受巖土體性質(zhì)影響。正常情況下，如果巖土自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且有著較強(qiáng)的抗風(fēng)蝕能力，該邊坡的穩(wěn)定性也會(huì)有所保障。但巖土體如果不夠堅(jiān)硬，容易受風(fēng)化影響，其邊坡穩(wěn)定性也會(huì)較弱。

3.3 臨空條件對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

臨空條件對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響具體如下：(1)坡高。自然斜坡對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生影響，施工人員需要對(duì)自然斜坡的實(shí)際破壞程度進(jìn)行研究，探究該斜坡的災(zāi)害等級(jí)與災(zāi)害比例，分析邊坡工程施工后該斜坡發(fā)生破壞的幾率。將類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)設(shè)置為1，如果實(shí)際穩(wěn)定性系數(shù)大于1，那么該邊坡穩(wěn)定性較高，基本不會(huì)遭受破壞；如果系數(shù)小于1，說(shuō)明邊坡穩(wěn)定性在降低，坡體面臨著破壞性影響。(2)坡度。正常情況下，類(lèi)土質(zhì)邊坡的坡體越陡，坡體穩(wěn)定性越低。坡度正式形成后，上部土體如果被損壞，且坡體陡峭，該類(lèi)土質(zhì)邊坡坡體的應(yīng)力會(huì)增加。如果巖體強(qiáng)度保持一致，坡度越陡，坡體就越容易受到破壞。

4 類(lèi)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的控制技術(shù)分析

4.1 合理編制邊坡支護(hù)方案

建議施工單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地質(zhì)情況，綜合工程施工特點(diǎn)，做好類(lèi)土質(zhì)邊坡工程的支護(hù)方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化。本工程擬采用重力式擋墻與錨桿墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，其中重力式擋墻是指毛石漿砌或混凝土擋墻。以碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖以下土層作為重力式擋墻的持力層，粉質(zhì)黏土層與砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖土層如果厚度較大，施工單位擬建植草護(hù)坡和網(wǎng)格狀格構(gòu)框架。

具體施工中，施工單位對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡工程展開(kāi)全段支護(hù)，從上到下分段削坡，應(yīng)用錨桿，按照工程地質(zhì)剖面圖確定錨頭的具體入土深度。錨桿錨固端需要在風(fēng)化巖埋藏較淺處進(jìn)入一定深度，埋藏較深時(shí)應(yīng)延長(zhǎng)錨桿的長(zhǎng)度，確保巖土層擁有一定程度作用力。部分施工地段存在風(fēng)化巖土質(zhì)不均現(xiàn)象，施工單位決定使用潛孔鉆機(jī)設(shè)備來(lái)施工。針對(duì)該類(lèi)土質(zhì)邊坡的土層結(jié)構(gòu)，對(duì)其中的土、石做出等級(jí)劃分，為應(yīng)用邊坡穩(wěn)定性控制技術(shù)提供參考，表2為現(xiàn)場(chǎng)邊坡工程的土、石分級(jí)情況。

表2 類(lèi)土質(zhì)邊坡工程土、石等級(jí)表

4.2 加強(qiáng)對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡工程的穩(wěn)定性控制

對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡施工工程展開(kāi)穩(wěn)定性控制，具體建議如下：(1)排水施工。明確該地區(qū)邊坡穩(wěn)定性較差與地下水水位和強(qiáng)降雨有關(guān)，強(qiáng)降雨或暴雨沖刷侵蝕邊坡土層，地下水與地表水軟化土體，導(dǎo)致巖土體的強(qiáng)度下降。因此，加強(qiáng)對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡的排水處理尤為重要。做好地表排水工作，防止地表水過(guò)多的深入地下水，科學(xué)設(shè)立排水系統(tǒng)，減緩水環(huán)境對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。(2)淺層壓力注漿技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)能夠在一定范圍內(nèi)加固類(lèi)土質(zhì)邊坡下層的松散巖土體，增加土體強(qiáng)度，降低土體的風(fēng)化速度，提高邊坡整體對(duì)雨水的抗沖刷能力。(3)擋墻。建立重力式擋墻結(jié)構(gòu)，使其對(duì)邊坡產(chǎn)生防護(hù)作用。該種擋墻一般會(huì)設(shè)置在路基邊緣，如果邊坡承受的荷載較大，可以將重力式擋土墻同全埋設(shè)式等截面抗滑樁一同使用。(4)抗滑樁。這是類(lèi)土質(zhì)邊坡治理滑坡的重要方式，抗滑樁的使用可以讓邊坡?lián)碛休^強(qiáng)的抗滑能力，且樁位設(shè)置靈活，不會(huì)對(duì)施工造成干擾。抗滑樁多為人工挖孔，結(jié)合滑坡產(chǎn)生的原因、推力大小，綜合考慮地形與水文條件，使構(gòu)筑物與道路景觀相互協(xié)調(diào)。抗滑樁支擋能力有限，如果滑坡推力超過(guò)了單個(gè)抗滑樁可以承受的能力，施工單位需要采用清方、分級(jí)支擋、鋼架樁與排架樁三種治理方式。

4.3 邊坡施工中應(yīng)注意巖土工程問(wèn)題

類(lèi)土質(zhì)邊坡工程施工時(shí)應(yīng)注意巖土工程相關(guān)問(wèn)題，具體如下：(1)類(lèi)土質(zhì)邊坡的設(shè)計(jì)與具體施工應(yīng)按照邊坡施工要求，開(kāi)挖之前驗(yàn)槽，一旦出現(xiàn)地質(zhì)異常情況應(yīng)立即與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門(mén)取得聯(lián)系。(2)將錨桿施工與抗拔試驗(yàn)相結(jié)合，及時(shí)對(duì)類(lèi)土質(zhì)邊坡施工設(shè)計(jì)參數(shù)加以調(diào)整，合理編制施工方案。(3)部分巖體風(fēng)化程度較高，應(yīng)確保錨桿錨入的深度到達(dá)穩(wěn)定巖土層。(4)結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范做好工程監(jiān)測(cè)工作，擬建類(lèi)土質(zhì)邊坡觀測(cè)系統(tǒng)，定期對(duì)邊坡的沉降與位移情況進(jìn)行檢查，確保邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)和上層建筑的穩(wěn)定與安全。(5)考慮到施工完成后，坡頂每日來(lái)往行人較多，施工時(shí)應(yīng)做好人員疏導(dǎo)工作，并設(shè)立警示標(biāo)識(shí)。邊坡施工全過(guò)程應(yīng)安排監(jiān)督與管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管，完善監(jiān)理工作，按照規(guī)范做好擋墻填方的填土檢驗(yàn)工作。(6)在邊坡坡頂、坡腳與臺(tái)階平面設(shè)置截水與排水系統(tǒng)，在擋墻和坡面處設(shè)置泄水孔，確保降水與地表水不會(huì)滲入坡體內(nèi)。

4.4 科學(xué)展開(kāi)邊坡監(jiān)測(cè)

建立類(lèi)土質(zhì)邊坡滑坡自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)由系統(tǒng)平臺(tái)、智能感知、智能采集以及云存儲(chǔ)等方面構(gòu)成。其中系統(tǒng)云平臺(tái)架構(gòu)屬于分布式部署模塊化設(shè)計(jì)，即標(biāo)準(zhǔn)API接口；智能感知中，人們能夠得到關(guān)于邊坡應(yīng)力、應(yīng)變、水位水壓、沉降、傾斜、位移、降雨、風(fēng)速以及溫度濕度的實(shí)時(shí)變化；智能采集中，人們可得到電壓與電流信號(hào)。大數(shù)據(jù)云端融合多級(jí)安全存儲(chǔ)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)不丟失，可實(shí)時(shí)查看邊坡的穩(wěn)定性參數(shù)。利用GPRS可對(duì)巖土體深層位移、傾斜、地下水位、表面裂縫和雨量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)遠(yuǎn)程接收數(shù)據(jù)后，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的深度處理與分析，如果實(shí)際測(cè)量物理量小于限定值，系統(tǒng)提出“安全”提示；如果實(shí)際測(cè)量物理量大于限定值，系統(tǒng)將提出“報(bào)警”，以便監(jiān)測(cè)人員及時(shí)作出響應(yīng)。利用自動(dòng)采集儀器，可以同時(shí)對(duì)32個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，方便監(jiān)測(cè)人員及時(shí)了解邊坡運(yùn)行情況，對(duì)潛在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提出預(yù)警、對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急報(bào)警，降低邊坡滑坡施工帶來(lái)的影響，提高邊坡的穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

影響類(lèi)土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性的因素眾多，為了降低暴雨、地震、巖土性質(zhì)等方面對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，要求施工單位做好防護(hù)措施。合理應(yīng)用邊坡穩(wěn)定性控制技術(shù)，采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，編制邊坡支護(hù)方案，做好坡體的全方位防護(hù)工作。