某工程邊坡綜合治理措施及動態(tài)調整設計的探討

楊曉花

（湖南省核工業(yè)地質局三0三大隊，湖南 長沙 410119）

1 工程概況

當前，隨著經濟規(guī)模的迅速擴大與工業(yè)化進程的快速發(fā)展，工程用地需求與日俱增。在工程用地相對緊缺的前提下，工程活動開始逐步向山林地帶發(fā)展。山林地區(qū)地形、地質條件復雜，特別是在沿海地帶，臺風、暴雨等極端天氣頻頻出現(xiàn)，直接導致自然災害頻發(fā)，給人民的生命、財產安全造成巨大損失。因此，這些復雜地區(qū)邊坡治理工程需引起足夠的重視。本文所述邊坡所處場地原為丘陵，后因場地進行工程開發(fā)建設，對自然山體進行開挖后形成現(xiàn)有邊坡。邊坡支護最大高度約25m，現(xiàn)狀自然坡度65°～85°，坡面巖土體基本裸露[1-3]。坡頂為自然山坡，植被茂盛，坡下為待建的住宅小區(qū)。根據(jù)主體設計資料，邊坡治理區(qū)域中所形成的基地深度為12.5m，施工現(xiàn)狀場所測量的整體工程高度為20.0m；場地開挖至設計標高后，將會形成最高約25.0m高的邊坡，為保證后期坡腳待建的區(qū)域下居民的生命安全，需按照施工場地設計標高對現(xiàn)狀邊坡采取必要支護措施進行支護治理。本文以該工程邊坡作為分析案例，從邊坡穩(wěn)定性分析入手，對邊坡綜合治理方式進行探討，為今后具體工程實踐提供相關理論依據(jù)及技術參考[4]。

2 工程地質條件

2.1 場地地形地貌

本邊坡位于尖峰村北側坡腳緩坡地帶，屬丘陵地貌。場區(qū)內地勢較平坦，現(xiàn)狀地面標高5.0m～6.0m；其中北側、東側、西側為尖峰村居民區(qū)，地勢較低，南側為尖峰山，尖峰山標高為6.0m～186.83m，最大高差達180m，高差較大，最高點為尖峰山頂，距離勘察區(qū)直線距離約450m，地形坡度20°～30°，緩坡地帶地形坡度5°～15°，植被發(fā)育。場區(qū)由于前期人工開挖，形成60°～80°邊坡。

2.2 地質地層概況

根據(jù)勘察資料，場內地層巖性按照成因類型劃分，自上而下分布的巖（土）層分別為：第四系坡積層砂巖碎石土（Qdl）、殘積層砂質粘性土（Qel）及燕山期花崗巖（γ52-3），場址區(qū)巖土層及其工程地質特征如下：

（1）坡積層(Qdl)：成分為砂巖碎石土。呈淺黃褐色，主要由石英砂巖風化土以及碎塊石組成，碎塊石粒徑一般在0.1m～0.3m，欠壓實狀、稍濕～飽和，層厚0m～3.3m。

（2）殘積層（Qel）：該層在勘察區(qū)內中東段被坡積層砂巖碎石土覆蓋，在勘察區(qū)西段直接分布于地表。成分為砂質粘土巖，呈淺黃褐色，組分以石英、長石顆粒以及粘土物質為主。表層含較多植物根系及腐殖質，偶見碎塊石，呈散土狀，干燥-稍濕，硬塑，土體性質一般不均勻，結構較松散，層厚0m～4.7m。

（3）全風化花崗巖（γ52）：該層廣泛分布于勘察區(qū)內，巖石呈黃褐色，風化強烈，原巖組織結構大部分被破壞，巖石礦物除石英外，大部分風化成土狀，手捏易碎，浸水軟化，質地較軟。層厚1.8m～7.5m。

（4）強風化花崗巖（γ52）：該層被全風化花崗巖層覆蓋，坡頂出露不明顯，僅在坡面中下部可見，巖石呈淺紅褐色，風化程度一般，原巖結構已大部分破壞，局部結構尚可辨認，中?；◢徑Y構，塊狀構造[5]。礦物成分由長石、石英、云母等組成，巖芯呈碎塊狀，手可折斷。該層巖石堅硬程度為軟～較軟巖，巖體較破碎，巖體類型為Ⅳ類。

2.3 治理前坡體特征

通過現(xiàn)場地質調繪可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)狀坡體裸露，坡度陡峭，坡面受雨水沖刷痕跡明顯，且局部位置發(fā)生滑塌。具體如圖1所示。

3 工程治理措施

考慮到本邊坡位于山區(qū)，坡頂為高大的尖峰山山體，邊坡開挖深度范圍揭露地層主要為坡、殘積層，以及全風化巖體，且風化不均，現(xiàn)狀坡面發(fā)育多組不利軟弱結構面，且地下水豐富。同時，受用地范圍限制，邊坡不具備大放坡開挖條件，且坡腳靠近擬建住宅小區(qū)，邊坡一旦失穩(wěn)，后果很嚴重。因此，必須制定完善的防護加固系統(tǒng)，保證坡體穩(wěn)定。

圖1 治理前邊坡特

3.1 原設計方案

根據(jù)邊坡現(xiàn)狀及周邊用地情況，本次設計采用“錨索排樁擋墻+錨索（桿）格構梁+排水系統(tǒng)+坡面綠化”的綜合治理方案，具體設計方案如下：

（1）預應力錨索（錨桿）格構梁：按現(xiàn)狀坡率適當修坡后（寬度小于0.5m的小沖溝在格構及噴混綠化施工時進行充填即可；寬度小于1.0m的沖溝分層夯填礫質粘性土即可），采用錨索格構進行加固。錨索間距2.5m×2.5m，錨索長度22m～26m，其中錨固段為15m，設計拉力300kN；錨索采用4×7φ5鋼絞線。格構梁為“井”字型格構，格構縱梁及橫梁截面尺寸均為350m×350mm，在坡面上按圖紙設計尺寸進行測量放樣；格構梁采用C30混凝土澆筑，刻槽深度不小于20cm。格構梁澆筑應支模到坡面，保證格構梁與坡面之間不留孔隙。錨桿（索）位于格構梁交點處。

（2）鋼筋砼錨索擋墻：考慮在坡腳垂直開挖，設置鋼筋砼錨索擋墻進行支擋，墻高6.5m～7.0m，設置兩排預應力錨索進行鎖定。

（3）排水系統(tǒng)：邊坡排水系統(tǒng)設置需與整個場地排水系統(tǒng)設置相協(xié)調，將整個坡面地表水匯聚至坡腳，排出界外。本次治理設計考慮在距坡頂開口線2m以外位置設置截水溝，尺寸為1000mm×1000mm；第二階邊坡坡腳設置500mm×500mm排水溝；第一階邊坡坡腳設置1000mm×1000mm排水溝；邊坡中部分別設置跌水槽，將坡頂及坡面地表水引至跌水溝后排至場地排水系統(tǒng)。同時，在坡腳部位設置18m長深孔排水管，將坡體內部地下水引排至坡外。

（4）坡面綠化：①邊坡面格構梁間采用三維網植草灌進行綠化；②第一階邊坡坡頂平臺采用種植喬木、灌木進行綠化；其中灌木可采用紅花繼木、爆仗紅、勒杜鵑等，株間距20cm、株高40cm；喬木可采用秋風、臺灣相思等，株間距1.5m、株高100cm；植被必須有6個月強制養(yǎng)護期，期間進行灑水、追肥。

（5）監(jiān)測工程設計：設計要求邊坡工程應采用動態(tài)設計法進行治理設計，這主要體現(xiàn)在邊坡施工治理過程中應掌握施工現(xiàn)場的地質狀況、施工情況和邊坡的變形情況，根據(jù)邊坡的監(jiān)測反饋信息以便必要時對原設計做出校核、修改和補充。因此邊坡治理中邊坡監(jiān)測是一項重要的工作。

本邊坡監(jiān)測設計主要采取地表位移監(jiān)測（包括：水平位移監(jiān)測、垂直位移監(jiān)測、地表裂縫監(jiān)測），以坡體變形數(shù)據(jù)來修正設計，指導施工，以確保施工安全，并且檢驗工程效果。

3.2 動態(tài)調整設計

第二級邊坡開挖后，現(xiàn)場揭露坡體發(fā)育軟弱夾層及不利結構面，且山體地下水豐富。同時，2019年4月～7月邊坡支護施工期間，正值珠海市多次遭受特大臺風暴雨影響，該邊坡在局部軟弱夾層特別發(fā)育部位發(fā)生小型崩塌，導致施工受阻（如圖2所示）。

圖2 坡體發(fā)生局部沿結構面崩塌破壞

考慮到現(xiàn)狀邊坡不良地質條件影響下，按照原設計采用錨索擋墻支護，需垂直開挖坡體，然后施做錨索擋墻支擋，施工過程容易誘發(fā)坡體沿結構面崩塌等地質災害，甚至誘發(fā)整體失穩(wěn)破壞[6]。為了保證邊坡施工過程中的穩(wěn)定，2019年8月10日，四方代表對實地進行現(xiàn)場踏勘，經過充分討論，決定對邊坡支護形式實施動態(tài)調整，具體如下：

第二級坡面維持原設計，采用錨索格構梁（已實施）加固，坡面采用三維網植草綠化。

第一級邊坡調整為排樁錨索擋墻：邊坡開挖加固至+19.0m標高位置，并設置寬平臺，平臺位置施做錨索抗滑樁，樁間土體采用掛網錨噴防護。

4 邊坡穩(wěn)定性分析與評價

為了驗證支護結構的合理性及有效性，需對邊坡穩(wěn)定性進行分析評價。

4.1 邊坡破壞模式分析

該邊坡為類土質邊坡，潛在破壞模式主要有以下兩種：其一：邊坡整體類似于黏性土近圓弧滑動失穩(wěn)；其二：沿不利結構面，崩塌式破壞。

4.2 邊坡失穩(wěn)影響因素分析

根據(jù)邊坡特征分析，邊坡失穩(wěn)的影響因素主要有：

4.2.1 水的作用

包括地表水的入滲以及地下水的運動。地表水滲入坡體增加了邊坡巖土體的重量，減低了巖土體和結構面的抗剪強度，增大了潛在不穩(wěn)定塊體的下滑力、減小了抗滑力；地下水在坡體中的運動，形成的動水壓力與靜水壓力，增加了邊坡巖土體的下滑力[7,8]。

4.2.2 結構面的影響

邊坡受外傾結構面控制，塊體受裂隙切割形成楔形體，沿著巖塊下部風化軟弱面滑移，進而產生滑移。

4.3 穩(wěn)定性計算結果

圖3 邊坡穩(wěn)定性計算結果

選取典型計算斷面（其余斷面按照工程類比法判斷），對邊坡在加固前工況和加固后自然工況下的穩(wěn)定性進行計算，計算結果見圖3。

根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范（GB50330-2013）中邊坡穩(wěn)定性評價有關規(guī)定，結合上述計算結果可得出如下結論：①自然工況未加固工況下，邊坡安全系數(shù)均小于1.35，處于不穩(wěn)定狀態(tài)；根據(jù)現(xiàn)場調查，這與邊坡多處發(fā)生溜塌及滑移破壞相符合；②采用錨索(桿)格構梁、錨索排樁擋墻加固后的自然工況邊坡安全系數(shù)大于1.35，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，滿足規(guī)范要求。以上計算結果進一步表明采用該治理設計方案是可行的。

5 治理效果

經過6個月的建設期，本邊坡于2019年12月順利通過了竣工驗收（竣工后效果圖如圖4所示）?？⒐ず螅具吰陆浭芰?020年度珠海市臺風暴雨天氣的考驗，監(jiān)測數(shù)據(jù)揭示坡體處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，再次驗證了本次治理設計方案的合理性。

圖4 治理后邊坡概貌

6 結論

本文基于具體工程實例，提出一系列山林地區(qū)工程邊坡防護加固設計的措施及設計方法，可以得出如下結論：

（1）邊坡治理是一項系統(tǒng)工程，涉及結構加固、排水、監(jiān)測、綠化等方面。因此，設計及施工必須進行綜合考慮，方能取得良好治理效果。

（2）巖土工程往往包含難以估計的復雜因素，實際的地層結構和土質條件與設計圖紙可能存在一定的誤差，若施工中發(fā)現(xiàn)地質條件與設計資料存在差異性，應根據(jù)監(jiān)測和施工中所獲信息及時進行動態(tài)調整和變更，貫徹信息化設計施工原則。

（3）本工程實例綜合治理方案能為今后的工程實踐提供相關理論依據(jù)及技術參考。