朱智勇，曹玉蘋(píng)

（浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315012）

1 引言

海島工程建設(shè)多數(shù)為圍繞丘陵山體進(jìn)行，岸邊工程或山地工程在建設(shè)過(guò)程或建設(shè)后不可避免地要涉及邊坡問(wèn)題。坡前建（構(gòu)）筑物中有部分在建設(shè)前后均未對(duì)臨近的山體邊坡采取治理加固措施。隨著時(shí)間的推移，邊坡巖體風(fēng)化程度逐漸加劇，結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度加深、強(qiáng)度降低，在一定的內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力作用下可能引發(fā)邊坡失穩(wěn)，危及坡前建筑物及人員的安全。對(duì)于失穩(wěn)邊坡或即將失穩(wěn)的邊坡，采取必要的應(yīng)急治理措施，一方面可以減少災(zāi)害對(duì)坡前建筑物及人員的威脅，另一方面也可以為邊坡的系統(tǒng)治理施工提供一定的防護(hù)功能。

2 工程概況

2008年初某海島漁港后方的山體邊坡發(fā)生崩塌墜石，墜石停留于坡腳與斜坡上，墜石軸長(zhǎng)為1~6 m不等，厚度0.5~1 m，總方量約30 m3。其中約10 m3墜落至坡腳，造成坡腳相鄰的住宅樓外墻倒塌和人員傷亡。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及踏勘結(jié)果，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但不能滿(mǎn)足長(zhǎng)期（永久）穩(wěn)定條件的要求，且目前邊坡仍存在墜石的隱患，需進(jìn)行加固治理。考慮到邊坡整體治理施工工期較長(zhǎng)，為避免再次墜石危及坡前建筑及人員的安全，在對(duì)邊坡進(jìn)行系統(tǒng)加固治理前，對(duì)現(xiàn)有邊坡采取應(yīng)急治理措施。

3 邊坡崩塌墜石地質(zhì)災(zāi)害的成因與特征

3.1 地形地貌條件

邊坡區(qū)地貌屬構(gòu)造剝蝕丘陵，山丘走向北東，丘頂最大高程64.6 m，坡前為采石形成的平地，距坡頂最大高差近60 m，距坡緣最大高差近50 m。崩塌墜石邊坡由人工采石開(kāi)挖形成，邊坡長(zhǎng)約50 m，總體傾向北西，邊坡下部坡度較緩 （30°～50°），上部為陡坡、陡崖 （坡度大于70°），局部呈向內(nèi)傾的負(fù)坡，坡面上局部有危石分布。坡前平地建筑物密布，為2～7層，建筑邊界與坡腳距離為1.0～4.0 m。該邊坡位于丘陵西北坡，基巖出露情況良好，植被不發(fā)育。

3.2 氣象、水文條件

該邊坡位于亞熱帶南緣海洋型季風(fēng)氣候區(qū)，冬季溫和，夏季涼爽，常年溫暖濕潤(rùn)。年平均氣溫15.8℃，極端最低氣溫-7℃，極端最高氣溫36.7℃，年平均降水量921～948 mm。在發(fā)生墜石的前7~10 d連續(xù)陰雨，且溫度較低（最低至零下），早晚出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象。

場(chǎng)地附近無(wú)大的地表水系、水庫(kù)等分布。坡面排水條件良好，水流匯集于坡麓后流入市政雨水管道。

3.3 地質(zhì)環(huán)境條件

3.3.1 地層巖性

其次，安山玄武巖巖脈（αβ） 較發(fā)育，灰綠、灰黑色，安山玄武結(jié)構(gòu)，具氣孔構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，巖石堅(jiān)硬，主要分布在邊坡北東段，脈寬0.2～1.2 m。

3.3.2 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域穩(wěn)定性

本區(qū)所處的大地構(gòu)造位置為華南褶皺系浙東南褶皺帶、浙閩粵沿海燕山期火山活動(dòng)帶北段。工程場(chǎng)地區(qū)域位于浙東沿海中生代火山巖帶的北段，區(qū)域性斷裂對(duì)該區(qū)無(wú)直接影響，構(gòu)造形跡主要為節(jié)理[1]。

節(jié)理發(fā)育以走向NNE為主，分別形成內(nèi)傾、外傾的二組優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面，NW、EW向發(fā)育的二組節(jié)理，傾角一般大于65°，構(gòu)成失穩(wěn)巖塊的兩側(cè)邊界。節(jié)理面以剪切與壓扭性質(zhì)為主，面較平直，除近地表或表層呈微張，充填少量泥質(zhì)外，多以閉合為主（節(jié)理調(diào)查情況見(jiàn)表1）。

表1 節(jié)理調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

表2 結(jié)構(gòu)面（節(jié)理面）力學(xué)參數(shù)表

3.3.3 水文地質(zhì)特征

根據(jù)地下水賦存條件、含水介質(zhì)和埋藏特征，該邊坡地下水類(lèi)型主要為基巖裂隙水。含水層組為燕山晚期侵入巖體，地下水呈脈狀賦存于淺部基巖構(gòu)造裂隙中，連通性差，難以形成統(tǒng)一的地下水位。地下水接受大氣降水補(bǔ)給，多以沿裂隙發(fā)育帶向低洼處徑流或在坡麓呈間歇性泉的形式排泄。調(diào)查未見(jiàn)基巖裂隙水集中出露，僅個(gè)別裂隙面具濕潤(rùn)狀，水量總體貧乏。

3.4 邊坡崩塌墜石成因與邊坡失衡形式分析

3.4.1 成因分析

邊坡崩塌墜石災(zāi)害的形成是與地形地貌、氣候、水文地質(zhì)、巖性和構(gòu)造條件等密切相關(guān)的，不同的地形地貌與構(gòu)造發(fā)育情況決定了巖體的破壞形式。從以上分析來(lái)看，本邊坡產(chǎn)生崩塌墜石的原因主要為：

（1）連日的降雨滲入與浸泡，降低了巖體結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，增加了巖石塊體的重量，同時(shí)，低溫凍融對(duì)節(jié)理面產(chǎn)生了擴(kuò)張和加深的作用，是邊坡崩塌墜石災(zāi)害產(chǎn)生的自然氣候條件。

（2） 邊坡巖體發(fā)育的節(jié)理將巖體切割成不穩(wěn)定的塊體，其中走向NNE的內(nèi)傾、外傾的二組節(jié)理面構(gòu)成了該邊坡的優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面，使邊坡巖塊具有了向外傾倒或滑移的可能，而NW、EW向發(fā)育的陡傾節(jié)理，將巖塊與相鄰的巖體切割開(kāi)來(lái)，構(gòu)成失穩(wěn)巖塊的兩側(cè)邊界。

（3）節(jié)理面以剪切與壓扭性質(zhì)為主，面較平直，近地表或表層呈微張，充填少量泥質(zhì)為地表水或降水的滲入提供了有利的條件。

由于本段邊坡在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)具備了上述條件，當(dāng)邊坡巖體（塊）的受力狀態(tài)超過(guò)極限平衡時(shí)，就產(chǎn)生了邊坡失穩(wěn)地質(zhì)災(zāi)害。

3.4.2 邊坡產(chǎn)生的災(zāi)害類(lèi)型分析

（1）該坡段上坡緣已近坡頂，節(jié)理面以剪切與壓扭性質(zhì)為主，面較平直，多以閉合為主，邊坡沿優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑移的可能性不大，其主要破壞形式應(yīng)為崩塌。崩塌按其形成機(jī)理可分為傾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓脹式崩塌、拉裂式崩塌、錯(cuò)斷式崩塌[4]。

（2）邊坡巖體被內(nèi)傾的結(jié)構(gòu)面與EW向的陡傾結(jié)構(gòu)面切割后，形成的巖石塊體重心微向外側(cè)傾斜，在降水滲入等情況下，使邊坡具備了發(fā)生傾倒式崩塌的可能。

（3） 邊坡巖體發(fā)育的一組外傾35°左右的節(jié)理面，構(gòu)成了邊坡的優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面，以及邊坡巖體被2~3組陡傾節(jié)理面切割成塊體，使該邊坡具備了滑移式崩塌的可能。

（4） 產(chǎn)狀 125°～130°∠60°～77°內(nèi)傾的節(jié)理面其發(fā)育間距為0.5~2.0 m，將巖體切割成厚度不大的片狀體，在巖體自重作用下，在最大剪應(yīng)力處將會(huì)使巖體產(chǎn)生剪切破壞，使該邊坡發(fā)生錯(cuò)斷式崩塌的可能。

（5） 邊坡局部為反傾（負(fù)坡）部分巖體突出，在重力和風(fēng)化營(yíng)力作用下，可能發(fā)生拉裂式崩塌破壞。

由以上分析可以看出，本段邊坡可能產(chǎn)生的主要破壞形式為崩塌地質(zhì)災(zāi)害，其主要類(lèi)型可能為傾倒式、拉裂式、滑移式或錯(cuò)斷式4種。

3.5 邊坡穩(wěn)定性分析

為了確定該邊坡的破壞類(lèi)型，為應(yīng)急方案與系統(tǒng)治理的設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性加以分析。

3.5.1 赤平投影分析

赤平投影可以將坡面、巖體結(jié)構(gòu)面等同時(shí)投影到一個(gè)平面上，通過(guò)分析之間的關(guān)系，直觀地對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行初步判定。

根據(jù)赤平投影結(jié)果：產(chǎn)狀 285°～297°∠35°～56°的一組節(jié)理為邊坡的優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面，其傾向、傾角與下部坡面基本一致，下部邊坡受其制約形成基本穩(wěn)定類(lèi)型，上部邊坡由優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面構(gòu)成巖塊的潛在滑面，屬不穩(wěn)定類(lèi)型（見(jiàn)表3）。

表3 赤平投影邊坡穩(wěn)定性分析表

3.5.2 數(shù)值計(jì)算法穩(wěn)定性驗(yàn)算

赤平投影分析時(shí)未考慮邊坡高度、巖體的風(fēng)化程度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，據(jù)其判定邊坡的穩(wěn)定程度有一定的局限性。就上述分析的該邊坡可能發(fā)生的傾倒式、錯(cuò)斷式、拉裂式或滑移式4種崩塌可能形式，對(duì)上部邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

（1） 基本假設(shè)

①在崩塌發(fā)展過(guò)程中，特別是在突然崩塌運(yùn)動(dòng)以前，將崩塌體視為整體；

②將崩塌體復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)問(wèn)題簡(jiǎn)化成平面問(wèn)題，即取單位寬度的崩塌體進(jìn)行計(jì)算；

③不考慮崩塌體兩側(cè)和穩(wěn)定巖體之間，以及各部分崩塌體之間的摩擦力。

（2）按傾倒、錯(cuò)斷、拉裂式破壞驗(yàn)算[4]

穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果表

（3）按滑移式破壞驗(yàn)算

根據(jù)優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征及風(fēng)化程度，以?xún)?yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面為可能滑動(dòng)面，并考慮直立節(jié)理的切割影響，按結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征、風(fēng)化帶厚度與裂隙張開(kāi)度等條件，按直線（平面）滑動(dòng)方式計(jì)算的上部邊坡的穩(wěn)定系數(shù)[2]見(jiàn)表5。

表5 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算表

驗(yàn)算段位于坡體上部，地下水和地表水排泄條件良好，故不考慮靜水壓力和滲透力影響。對(duì)地震作用按烈度7度考慮。按沿坡腰剪出方式計(jì)算。

穩(wěn)定性驗(yàn)算表明，邊坡上部坡體按1∶0.3綜合坡率為后緣邊界，有可能產(chǎn)生傾倒式崩塌；在外傾優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面影響下，有可能產(chǎn)生滑移式崩塌。

3.6 崩塌墜石地質(zhì)災(zāi)害特征

通過(guò)上述崩塌災(zāi)害的類(lèi)型、穩(wěn)定性分析和墜石事故的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該邊坡墜石地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有以下特征：

（1）采石開(kāi)挖而成的邊坡，過(guò)高過(guò)陡的坡形破壞了山體的平衡，在坡前土地利用之前，未進(jìn)行適當(dāng)整治。建筑緊臨坡腳，未預(yù)留安全空間。

（2） 邊坡高度較大，最大相對(duì)高度達(dá)50 m，坡面不平整，坡形呈上陡下緩折線狀以及上部局部為負(fù)坡，為墜石發(fā)生提供了地形地貎條件。

（3）邊坡巖體節(jié)理較發(fā)育，NW、EW向發(fā)育的二組節(jié)理，傾角一般大于65°，構(gòu)成失穩(wěn)巖塊的兩側(cè)邊界，在二組優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面中，內(nèi)傾結(jié)構(gòu)面往往形成負(fù)坡面，是傾倒發(fā)生時(shí)的臨空面或后方拉裂面，而外傾結(jié)構(gòu)面構(gòu)成巖塊失穩(wěn)的滑移面。

（4）墜石塊徑主要受節(jié)理的發(fā)育程度、空間延伸長(zhǎng)度、發(fā)育密度等控制；目前已發(fā)生段的墜石軸長(zhǎng)為1~6 m不等，厚度0.5~1 m。

（5）風(fēng)化作用、水的滲透壓力等地質(zhì)營(yíng)力，使巖體結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度下降。

在上述因素的綜合作用下，邊坡產(chǎn)生了以墜石形式為主的崩塌。邊坡坡腳緊臨現(xiàn)有建筑物，現(xiàn)狀條件下不允許削坡減載。

4 應(yīng)急治理方案

4.1 應(yīng)急方案設(shè)計(jì)思路

（1）崩塌的防治應(yīng)以根治為原則，但作為應(yīng)急治理，應(yīng)在一定階段起到防護(hù)、減緩的作用。

（2）其治理措施可考慮采用遮擋、設(shè)置落石平臺(tái)或擋石墻（網(wǎng)）、支撐加固、鑲補(bǔ)勾縫、護(hù)面、排水、刷坡等方法[4]。

（3）應(yīng)急治理方案應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地現(xiàn)狀、施工安全因素，因地置宜。

（4）應(yīng)急治理方案應(yīng)能快速實(shí)施。

4.2 應(yīng)急方案設(shè)計(jì)

該邊坡高約50 m，上坡緣距坡腳距離約30 m，高陡段邊坡高約25 m，水平向有一定的距離適于墜石運(yùn)動(dòng)。而崩塌墜石的下落及運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)律的，在崩落過(guò)程中猛烈地翻滾、跳躍、互相撞擊，最后堆積于坡腳[3]。該邊坡呈上陡下緩形態(tài)，應(yīng)急治理時(shí)的有利條件為：邊坡整體穩(wěn)定性目前尚好，但存在局部墜石危險(xiǎn)，應(yīng)急治理的主要防治對(duì)象為陡坡上的崩落巖塊；水平向有一定的距離可供墜石滾落、堆積；下段邊坡坡面上有一定厚度的采石棄渣，可暫時(shí)作為墜石緩沖材料。其不利條件為：邊坡坡腳緊臨現(xiàn)有建筑物，不具備刷坡減載的條件，且再次發(fā)生的墜石及清理邊坡過(guò)程中的落石還可能危及坡腳建筑物的安全。

因此，應(yīng)急治理以設(shè)置落石平臺(tái)、擋石網(wǎng)為主要手段，避免近期墜石的危害，主要應(yīng)急處理措施如下（見(jiàn)圖1）：

（1） 拆除坡腳處簡(jiǎn)易建（構(gòu)） 筑物和影響施工的障礙及危險(xiǎn)物等，形成便于施工的空間和出渣通道。對(duì)臨近坡腳的建筑物墻體壘砌砂包保護(hù)體。

（2）消除山體懸空與易塌落的危巖，消除應(yīng)急處理施工期間的安全隱患。

（3）利用緩坡30 m左右的水平距離，設(shè)置落石平臺(tái)：清理斜坡上的倒石堆及采石殘留棄渣，形成兩道落石平臺(tái)，在平臺(tái)上鋪設(shè)50 cm厚度的袋裝砂，使平臺(tái)起到緩沖消能和滯留墜石的作用。所鋪設(shè)的砂包可在平臺(tái)和清坡結(jié)束后，利用坡腳墻體保護(hù)體的砂包。

（4）坡腳采取攔擋措施：根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)面特征（節(jié)理間距一般為1~5 m，厚度0.4~1 m，已有墜石軸長(zhǎng)1~6 m），在坡腳向上2.0 m位置設(shè)置一道500 kJ柔性被動(dòng)攔石防護(hù)網(wǎng)，網(wǎng)高度3 m，總長(zhǎng)度約60 m（單跨長(zhǎng)度10 m），東、西兩側(cè)分別至已處理邊坡。防護(hù)網(wǎng)鋼柱采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)應(yīng)嵌入中風(fēng)化花崗巖內(nèi)不少于1.0 m，防護(hù)網(wǎng)分別設(shè)置上拉錨桿、中間加固拉錨桿和側(cè)拉錨桿進(jìn)行加固。

4.3 效果反應(yīng)

邊坡采取了上述應(yīng)急治理措施后，至邊坡整體治理加固竣工期間，起到了有效的作用，陡坡墜石及治理施工期間的落石均停留在坡面上或被攔石網(wǎng)攔擋，保證了坡腳建筑物的安全。

圖1 應(yīng)急治理方案斷面（單位：m）

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該段邊坡崩塌墜石應(yīng)急治理實(shí)例分析，總結(jié)如下幾條經(jīng)驗(yàn)：

（1）對(duì)于災(zāi)害邊坡，應(yīng)開(kāi)展必要的調(diào)查工作，查清災(zāi)害發(fā)生的條件、原因，明確災(zāi)害的類(lèi)型，查明邊坡周邊的環(huán)境條件，為應(yīng)急治理方案的設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。

（2） 根據(jù)調(diào)查結(jié)果，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行初步的分析，并推斷再次發(fā)生災(zāi)害的可能性與類(lèi)型。

（3）應(yīng)急治理方案應(yīng)因地置宜，方案應(yīng)具有短期可實(shí)施性，盡可能就地取材，并考慮邊坡整體系統(tǒng)治理階段防護(hù)功能的需要。

[1] 浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.浙江省區(qū)域地質(zhì)志[M].地質(zhì)出版社，1989.

[2]GB50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 鄭穎人，陳祖煜，王恭先，等.邊坡與滑坡工程治理[M].人民交通出版社，2007.

[4] 常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)（第三版）[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992.