淺析某邊坡大型崩塌地質(zhì)災害治理工程方案設計

吳育新

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九四〇隊，廣東 清遠 511520）

1 概述

（1）工程概況。該邊坡崩塌地質(zhì)災害最早發(fā)生于2013年，崩塌體主要由覆蓋土層、強風化巖塊及樹木組成，堆積于坡面及坡腳，損毀部分坡腳樓房墻體，現(xiàn)已修復。2018年，坡體上部再次發(fā)生小型崩塌，崩塌體堆于坡面，目前坡體髙陡，局部發(fā)生剝、墜落現(xiàn)象，仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。該邊坡屬于在冊威脅100人以上的地質(zhì)災害隱患點，該邊坡所在區(qū)域屬于丘陵山區(qū)，屬地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)，在人為作用及特殊天氣如暴雨條件下易誘發(fā)地質(zhì)災害，邊坡威脅對象為坡下村民的安全。

（2）目的任務。在充分掌握邊坡變形形成條件、活動規(guī)律、危害特點的基礎上，利用科學的方法和手段，因地制宜、因勢利導，實事求是、經(jīng)濟、合理、有效地布設防治工程。按“因地制宜，量力而行”的原則，將隱患點實施一次治理，徹底消除地質(zhì)災害隱患，采用工程治理輔以安全監(jiān)測，確保治理邊坡范圍50年內(nèi)穩(wěn)定和安全，消除安全隱患，保障坡腳人民日常生活的安全。①防治并舉，消除隱患。邊坡的崩塌受多種因素的影響，主要包括邊坡的物質(zhì)組成（地層巖性）、地質(zhì)構造與地震、地形條件、降水、人類工程活動等。針對邊坡的特點，在邊坡坡腳位置的建筑活動必須嚴格規(guī)劃，科學控制，抑制不利因素的發(fā)展，同時發(fā)展有利因素，達到以防為主，防治并舉的原則，從而消除地質(zhì)災害隱患。②設計合理、安全可靠[1-3]。地質(zhì)災害治理工程應以保護環(huán)境、美化環(huán)境為原則，精心布置，合理設計，力求工程技術措施可行，工程措施布置應與當?shù)貙嶋H地形緊密結合。另一方面，治理工程必須安全可靠，徹底消除災害隱患。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

（1）地形地貌。該區(qū)域為山區(qū)縣，區(qū)內(nèi)東、西部和中南部三面環(huán)山，群山環(huán)抱，山嶺廣布，山脈走向呈東西向和北東向，海拔900m以上山峰有10余座，崇山峻嶺，巍峨壯觀，屬中低山～丘陵地貌。隱患點所處次級地貌為殘丘地貌，山丘低矮，形狀渾圓，山頂標高約85m，坡腳平坦地帶標高約32m，相對高差為53m，山體植被發(fā)育，種植有松樹、桉樹。

（2）氣象水文。①氣象。治理區(qū)雨水資源豐富，時有大雨、暴雨發(fā)生。年降水量在1510.1mm，平均2202.1mm，年平均降水日為143～213d。降雨量隨季節(jié)變化大，雨季較長4～10月，降雨多集中在夏秋兩季，6～7月平均降雨最多，達713.34mm，占年降雨總量34.9%，夏秋兩季降雨可達1648.62mm，占年降雨重量的80.63%。日最大降雨多出現(xiàn)在4～7月之間，日最大降雨量為640.6mm，一小時最大降雨量110mm，最長連續(xù)降雨天數(shù)31天，最長連續(xù)總降雨量685.0mm，這一時間段是地質(zhì)災害的主要發(fā)生季節(jié)。10月～次年2月為旱季，雨量較少，12月份最小。②水文。治理區(qū)屬珠江流域，河床較陡，平均坡降達4.82‰。據(jù)治理區(qū)測量年徑流量，年平均產(chǎn)水總量17.8×108m3，豐水年為23.87×108m3，枯水年為11.89×108m3。水量受大氣降雨量影響大，年際變幅大，年內(nèi)分配不均勻，一般夏、秋季節(jié)降雨量多，河流水量充沛，遇暴雨溢滿兩岸，局部危害大量農(nóng)田和水利設施。冬春季節(jié)降雨少，河流量銳減，少量溪流出現(xiàn)斷流[4-7]。

（3）地層與巖性。邊坡基巖主要為三疊系紅衛(wèi)坑組砂質(zhì)頁巖（T3hw）。該坡體巖層風化強烈，表層主要為殘坡積粉質(zhì)粘土（Q）。

（4）巖土分層及特性。邊坡基巖主要為三疊系紅衛(wèi)坑組砂質(zhì)頁巖（T3hw）。該坡體的巖層風化強烈，表層主要為殘坡積粉質(zhì)粘土（Q）。根據(jù)現(xiàn)場鉆孔揭露，治理區(qū)內(nèi)巖土層按地質(zhì)年代和成因類型自上而下可劃分為殘積層（Q4）和強風化砂質(zhì)頁巖（T3hw），各巖土層的分布和特征如下：①殘積層（Q4）。粉質(zhì)粘土：黃褐色、土黃色，可塑，主要成分為粘粒及粉粒，韌性及干強度高，為砂質(zhì)頁巖風化殘積土。②基巖（T3hw）。強風化砂質(zhì)頁巖：土黃色、深灰色、褐黃色，砂質(zhì)結構，層狀構造，主要由砂巖碎塊及粘土組成，局部含碳質(zhì)，砂巖主要礦物成分為石英、長石，可辨原巖結構，巖芯呈短柱狀。

（5）地震。根據(jù)《廣東省地震烈度區(qū)劃圖》，治理區(qū)所在區(qū)域的地震基本烈度屬Ⅵ度區(qū)，區(qū)域地殼穩(wěn)定。根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011-2010）（2016版）中4.1.3，通過土層等效剪切波速計算和各類建筑場地的覆蓋層厚度(m)表的查詢，綜合判定：場地類別為I1類。據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010，2016年版）第5.1.4條和附錄A.0.17條的，治理區(qū)的抗震設防烈度為6度，設計地震分組為第一組，地震動峰值加速度為0.05g，地震動反映譜特征周期為0.35s。

（6）場地水文地質(zhì)條件。根據(jù)地下水賦存條件、含水層水理性質(zhì)和水力特征，治理區(qū)地下水類型主要有松散巖類孔隙水及基巖裂隙水?？紫端畬訛槠職埛e層，基巖裂隙水主要賦存于砂頁巖裂隙中，為弱承壓裂隙水類型，其透水強度及含水量與基巖的裂隙發(fā)育程度有關，變化幅度較大。治理區(qū)地下水主要靠降雨和地表滯水滲入補給，本區(qū)雨量充沛，可以為地下水的補給提供豐富來源，地表巖層（石）風化強烈，巖層（石）破碎，植被覆蓋率>65%，降雨滲入補給條件和儲水條件好，巖石節(jié)理、裂隙的發(fā)育有利于大氣降雨和地表滯水垂直滲入補給；枯水季節(jié)地表水是地下水主要補給來源，地下水的補給途徑較多。

根據(jù)實驗報告，地下水對混凝土結構具有微腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有弱腐蝕性。

3 地質(zhì)災害特征

根據(jù)勘查報告及現(xiàn)場調(diào)查，本次發(fā)生地質(zhì)災害的地段屬于山體北側，主由于削坡建設房屋引起，擬治理邊坡可見較多崩塌體堆積于坡面及坡腳，崩塌體主要由覆蓋土層、強風化巖塊及樹木組成，未造成人員傷亡。經(jīng)確定，崩塌為小型崩塌，其原因是削坡建房形成的陡立了邊坡，治理區(qū)所處地帶巖土體較松散，砂巖結構較破碎，工程力學強度較差，而汛期內(nèi)佛岡縣的雨水較多，在暴雨及連續(xù)降雨作用下，導致巖土體因浸水濕潤而自重增加，強度降低，導致崩塌地質(zhì)災害的發(fā)生，綜上所述，削坡建房是主導因素，巖土體特征是內(nèi)在因素，強降雨為誘發(fā)因素。

發(fā)生地質(zhì)災害的地段在區(qū)域上屬于丘陵山區(qū)，均為人工邊坡小型崩塌，僅造成少量經(jīng)濟損失，所幸未造成人員傷亡，災情為小型；目前該邊坡局部坡面裸露，坡頂局部土體臨空，有再次發(fā)生崩塌/滑坡的可能，邊坡威脅對象坡腳居民及房屋，受威脅坡腳居民人數(shù)約113人，潛在經(jīng)濟損失300萬元，按照地質(zhì)災害險情分級標準劃分險情為大型，發(fā)育程度強。

4 防治工程等級

治理邊坡地段崩塌地質(zhì)災害影響范圍內(nèi)有商鋪、居民樓及酒店，地質(zhì)災害潛在經(jīng)濟損失為300萬元，威脅人數(shù)為113人，根據(jù)《崩塌防治工程勘查規(guī)范（試行）》（TCAGHP011-2018）中6.3崩塌防治工程等級劃分，本次崩塌地質(zhì)災害防治工程等級為Ⅱ級。

5 設計需要解決的問題及相應措施

根據(jù)邊坡的特征，本治理工程設計擬解決如下問題：①進一步減少坡體荷載；②進一步破壞邊坡的滑移條件，阻止滑坡/崩塌的進一步發(fā)展；③邊坡巖土體為殘坡積土，遇水易軟化，應阻止地表水入滲，疏導地下水排泄。

針對上述問題，相對應采取的措施是：①坡體進行清坡等減壓卸荷措施,特別是對已發(fā)生崩塌段需進行坡面清理。②采用錨桿+格構梁作抗滑措施，阻止邊坡的潛在滑動危險；③在相應位置設置截排水溝，最大限度將雨水、地表水引出影響邊坡穩(wěn)定的區(qū)域。

6 方案比選

治理方案一：根據(jù)勘查結果，地災災害類型主要為崩塌，規(guī)模為小型，治理工程設計思路主要對邊坡分級削坡減載+錨桿格構梁+混凝土擋土墻的支護結構，有效地增強邊坡的穩(wěn)定性，并在格構梁內(nèi)液壓噴播植草綠化，同時在邊坡上設置截排水系統(tǒng)，有效快速排走雨水，消除隱患。邊坡分四級削坡，按不大于1:1.0～1:1.20坡率削坡，坡面采用錨桿+格構梁+坡腳擋土墻支護，格內(nèi)噴播植草綠化。邊坡施工12～15排錨桿，錨桿長度均為12～15m，采用φ28鋼筋，水平間距2.8m，豎向間距2.0m，施工角度為15°，成孔孔徑130mm。格構梁截面300mm×300mm，格構梁設計強度為C25。坡腳通長混凝土片石擋土墻，在坡頂設置一道截水溝，坡腳及平臺均設置一道排水溝。

治理方案二：根據(jù)勘查結果，地質(zhì)災害類型主要為崩塌，規(guī)模為小型，治理工程設計思路主要對邊坡在按坡面清理+掛網(wǎng)噴砼+截排水溝的支護結構，有效地增強邊坡的穩(wěn)定性。治理方案對邊坡坡頂臨空狀態(tài)的坡殘積層及坡面破碎巖體清理后，對坡面進行鋼筋錨桿+網(wǎng)噴砼的支護結構，有效地增強邊坡的穩(wěn)定性，在邊坡上設置截排水系統(tǒng)，在坡腳設置爬藤類種植槽，復綠坡面。邊坡分四級削坡，按不大于1:1.0～1:1.20坡率削坡，錨噴鋼筋錨桿長度12～15m，間距@2.0m×2.0m，桿體采用φ28鋼筋；網(wǎng)噴砼厚200mm，掛鋼筋網(wǎng)，混凝土強度為C25。本方案施工工期約5個月。

治理方案一與治理方案二在治理工程造價上差別不大，二者經(jīng)濟、技術可行、施工難度不大，治理效果、經(jīng)濟及美觀方面，治理方案一要優(yōu)于治理方案二。因此綜合考慮，治理方案一，即削坡減載后，施工錨桿+格構梁+坡腳擋土墻+坡面綠化的治理型式方案是較優(yōu)的，因此，確定方案一為本邊坡治理方案。

7 工程治理方案

邊坡按1：1.0～1:1.25分級削坡減載，設置三平臺，平臺寬約2.0m。坡面采用錨桿+格構梁支護，施工12～15排錨桿，錨桿長度為12～15m，采用φ28鋼筋，錨桿水平間距2.8m，豎向間距2.0m，施工角度為15°，成孔孔徑130mm。格構梁截面300mm×400mm，格構梁設計強度為C30。在坡腳設置一道高2.5m的C30混凝土片石擋土墻，基底埋深1.0m，出露地坪面約1.50m，坡頂設置一道截水溝，平臺及坡腳各設置一道排水溝。

8 結論建議

設計工況計算采用瑞典條分法，治理后，設計工況安全系數(shù)不小于1.15，校核工況采用畢肖普法，校核工況安全系數(shù)不小于1.05。經(jīng)計算，設計工況為1.193，校核工況為1.120，該治理方案安全系數(shù)符合規(guī)范要求。