楊 亮, 冷洋洋

(貴州省地質(zhì)調(diào)查院， 貴州貴陽(yáng) 550000)

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復(fù)雜地質(zhì)條件下大型高邊坡的勘察與綜合治理設(shè)計(jì)

楊 亮, 冷洋洋

(貴州省地質(zhì)調(diào)查院， 貴州貴陽(yáng) 550000)

邊坡失穩(wěn)是典型的地質(zhì)災(zāi)害之一，邊坡工程治理的關(guān)鍵在于對(duì)其勘察方法選擇的科學(xué)性和治理措施設(shè)計(jì)的合理性。文章首先對(duì)紅黏土及破碎巖溶地區(qū)且緊鄰高層建筑群和道路的大型邊坡進(jìn)行了介紹，對(duì)其特點(diǎn)和危害性進(jìn)行了分析；接著根據(jù)邊坡特征和周邊環(huán)境條件，系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了資料收集、1∶500工程地質(zhì)測(cè)繪、工程地質(zhì)調(diào)查、局部鉆探、淺井、槽探、室內(nèi)巖土試驗(yàn)等綜合型勘測(cè)手段；接下來(lái)根據(jù)勘測(cè)結(jié)果提出了較為合理的巖土參數(shù)取值，并比選確定了相應(yīng)的治理支護(hù)方案；最后對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

邊坡； 勘察； 邊坡防治； 邊坡支護(hù)

1 工程概況

盤(pán)縣國(guó)土局旁棚戶區(qū)改造項(xiàng)目，由2棟24F、1棟26F、2棟27F的高層商住樓沿東西向依山而建，該擬建建筑群地下室共計(jì)-2F。擬建區(qū)域南北側(cè)的高大邊坡原始高度9～31.6 m，邊坡總長(zhǎng)度約516 m，南側(cè)坡頂平面近距離內(nèi)有多棟18F的已建并投入使用的高層建筑群。該已建建筑群和擬建建筑群之間且位于坡腳的位置規(guī)劃有雙向2車道寬約6.2 m的道路和寬約1.8 m的人行道各1條。邊坡位置及周邊地形如圖1所示，各段邊坡編號(hào)及特征如表1所示。

圖1 擬建建筑及邊坡地形示意

邊坡號(hào)邊坡長(zhǎng)/m邊坡高/m底板標(biāo)高/m地面標(biāo)高/m特征備注A-B-C-D段D-E段E-F-G-H-I段I-A段19433194337.9～19.618.5～28.128.1～37.47.9～10.91722.11729.6～1740.9巖質(zhì)邊坡,基坑邊坡,逆向坡坡頂緊鄰城市主干道,無(wú)放坡條件1740.9～1749.9巖質(zhì)邊坡,基坑邊坡,順向坡坡無(wú)建筑物,有一定放坡條件1749.9～1759.5巖、土混合邊坡,基坑臨時(shí)邊坡+永久性邊坡,巖質(zhì)部分為切向坡坡頂18～23m有建筑物,且該已建物為淺基礎(chǔ),邊坡有一定放坡條件1729.6～1736.5巖質(zhì)邊坡,基坑邊坡,逆向坡頂外15～20m有相臨建筑物,邊坡有一定放坡條件J-K段625～151745～17551760巖、土邊坡,道路高差永久性邊坡,切向坡

2 重難點(diǎn)分析

該邊坡工程具有如下特點(diǎn)：

(1)邊坡較為高大，相對(duì)陡直。在-2F深基坑開(kāi)挖時(shí)，使得本來(lái)就有較大地形起伏的場(chǎng)地，形成了最大高差近37.4 m、坡角近乎65°～80°的高大邊坡。

(2) 邊坡工程地質(zhì)條件極差。邊坡周圍較深和較寬范圍內(nèi)，大量分布有紅黏土，巖層為較破碎且風(fēng)化嚴(yán)重的泥灰?guī)r和石灰?guī)r組成，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部位置存在較大規(guī)模的巖溶，必然加大該邊坡的治理難度(圖2)。

(3) 邊坡工程潛在危害巨大。已建建筑群距擬建地下室輪廓線水平最近距離31.8 m，距離邊坡坡腳水平距離9～16 m，均不及邊坡1倍高度范圍。邊坡坡頂和坡腳均為人員富集的高層建筑小區(qū)，坡腳同時(shí)還有較重要的縣城主干道。

圖2 風(fēng)化嚴(yán)重的破碎巖土層

從邊坡規(guī)模及危害程度確定該邊坡為一級(jí)邊坡。邊坡治理的成敗，直接關(guān)系著大量建構(gòu)筑物和居民生命財(cái)產(chǎn)的安全。因此，很有必要對(duì)該高大邊坡的勘察和設(shè)計(jì)工作進(jìn)行專門(mén)性的分析研究。

3 勘察方案及實(shí)施

3.1 勘察工作方法

經(jīng)分析和比選，最終采用資料收集、1∶500工程地質(zhì)測(cè)繪、工程地質(zhì)調(diào)查、局部鉆探、淺井、槽探、室內(nèi)巖土試驗(yàn)等綜合方法開(kāi)展勘察工作。

考慮到邊坡的重要性，選擇14條典型剖面進(jìn)行測(cè)繪。其中4條剖面分別沿?cái)M建區(qū)域地下室長(zhǎng)軸方向布設(shè)，長(zhǎng)軸走向的輪廓線附近各布置1條，坡腳布設(shè)1條，邊坡中部布設(shè)1條，其他10條剖面沿地下室短軸方向并垂直于邊坡走向按等間距布設(shè)。

3.2 勘察實(shí)施

共計(jì)布設(shè)鉆孔12個(gè)、淺井6個(gè)、探槽4條，基本沿縱橫向勘測(cè)剖面的交叉點(diǎn)布設(shè)。鉆孔揭露至基巖下3～5 m，淺井揭露至基巖下0.5～1 m，探槽揭露至基巖面。通過(guò)鉆孔、淺井和探槽共選取巖土試樣24個(gè)。完成主要工作和實(shí)物工作量如表2所示。

表2 完成實(shí)物工作量

3.3 勘察主要結(jié)論

3.3.1 地質(zhì)構(gòu)造

擬建場(chǎng)地位于盤(pán)關(guān)向斜東翼南段，距離向斜軸部較遠(yuǎn)。下伏地層為三疊系關(guān)嶺組(T2g)，巖性為灰白色中風(fēng)化灰?guī)r、深灰色中風(fēng)化泥灰?guī)r；場(chǎng)地地層產(chǎn)狀280°∠9°；巖石巖溶和節(jié)理裂隙發(fā)育。

3.3.2 抗震設(shè)防要求

建筑場(chǎng)地內(nèi)及附近無(wú)活動(dòng)性斷裂通過(guò)，無(wú)液化等可能發(fā)生，但場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，設(shè)計(jì)地震第三組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，應(yīng)按6度考慮抗震設(shè)防要求。

3.3.3 地層及特性

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及鉆探揭露，場(chǎng)地巖土自上而下分為素填土、紅黏土、中風(fēng)化泥灰?guī)r、中風(fēng)化石灰?guī)r等。素填土結(jié)構(gòu)松散，主要由灰?guī)r碎石、塊石組成，約占70 %，其余由黏土充填，碎石、大塊石粒徑為2～60 cm，級(jí)配差，分布不均勻，排列混亂，架空現(xiàn)象明顯。紅黏土可塑，稍濕，土質(zhì)均勻細(xì)膩，局部包含少量泥灰?guī)r碎石，該層厚度薄且變化不大，分布不均勻。巖層普遍較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，中風(fēng)化。

3.3.4 地下水影響

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪，擬建場(chǎng)地附近無(wú)常年地表水，地下水位埋藏深。場(chǎng)地內(nèi)雨后地表水將沿孔隙或基巖裂隙下滲進(jìn)入基巖層，可能對(duì)邊坡及其支護(hù)設(shè)施構(gòu)成顯著影響。

3.3.5 水土腐蝕性

場(chǎng)地地下水埋藏較深，場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，可不考慮地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕性。但要注意場(chǎng)地內(nèi)地表水的排放，場(chǎng)地環(huán)境類別屬于Ⅱ類。

支護(hù)結(jié)構(gòu)布設(shè)范圍內(nèi)涉及素填土、紅黏土及下伏中風(fēng)化泥灰?guī)r、石灰?guī)r。根據(jù)地方經(jīng)驗(yàn)，場(chǎng)地巖土體對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋存在微腐蝕性。

3.3.6 不良地質(zhì)現(xiàn)象

場(chǎng)地不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶，巖土接觸面滑坡、松動(dòng)危巖體崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

巖溶主要位于邊坡E-F-G-H-I段，該區(qū)位開(kāi)挖坡面部分基巖面起伏超過(guò)2 m，根據(jù)規(guī)范，場(chǎng)地內(nèi)巖溶處于中等發(fā)育的巖溶場(chǎng)地。

松動(dòng)危巖體崩塌區(qū)域，主要位于G-H-I段，主要因已建區(qū)域場(chǎng)地平整施工時(shí)，爆破形成的卸荷裂隙與本身節(jié)理裂隙的組合切割，形成獨(dú)立的塊體極易發(fā)生崩塌。

3.3.7 巖土物理力學(xué)參數(shù)

巖土層層間參數(shù)和巖體參數(shù)的合理取定，是決定邊坡治理設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵所在。

結(jié)合室內(nèi)試樣、有關(guān)規(guī)范和地方類似工程經(jīng)驗(yàn)，最終確定的各巖土層物理力學(xué)參數(shù)如表3所示。

場(chǎng)地邊坡巖體主要為中風(fēng)化泥灰?guī)r和中風(fēng)化石灰?guī)r。中風(fēng)化泥灰?guī)r為中厚層狀，巖體結(jié)構(gòu)結(jié)合程度很差，屬較破碎、軟質(zhì)巖類；中風(fēng)化石灰?guī)r為中厚～厚層狀，巖體結(jié)構(gòu)結(jié)合程度差，屬較破碎、硬質(zhì)巖類。根據(jù)GB50330-2013附表A-1、A-2規(guī)定，中風(fēng)化泥灰?guī)r邊坡巖體類型為Ⅲ類，邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角取φe=50°；中風(fēng)化石灰?guī)r邊坡巖體類型為Ⅱ類，邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角取φe=55°。

4 治理方案設(shè)計(jì)

4.1 治理設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

該邊坡治理的重點(diǎn)在37 m多的高大邊坡段、巖溶段和破碎易崩塌段。

表3 各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值

4.1.1 37.4 m高大邊坡治理思路

該37.4 m高大邊坡，大部分巖石出露，局部破表有松散堆積體和紅黏土植被，主要采用清除表面破碎松散部分，并采用格構(gòu)和錨索進(jìn)行分級(jí)聯(lián)合支護(hù)。格構(gòu)后的紅黏土及植被盡量全部挖除，若紅黏土較厚，則增大格構(gòu)梁大小并減小格構(gòu)間距。

4.1.2 溶洞治理思路

對(duì)于巖溶段邊坡，首先，將溶洞中上部沿薄弱段鑿破，并將清理的松散破碎巖土體拋入溶洞，填充物無(wú)溶蝕特性且不需特意密實(shí)，但要求具有一定的級(jí)配并塞滿溶洞，且在溶洞壁的支撐下具有一定的自穩(wěn)能力。

接著，用與巖石強(qiáng)度等級(jí)匹配的混凝土封閉鑿開(kāi)的溶洞口，在溶洞的上部做好截水，防止地表水灌入其中。在溶洞底部設(shè)置泄水孔，確保溶洞內(nèi)不富集水體或僅存少量水體。

最后，在坡表設(shè)置具有較好強(qiáng)度的格構(gòu)梁和錨索，格構(gòu)梁布設(shè)在溶洞壁巖石較厚且強(qiáng)度較高的地方，溶洞附近的土層按回填土分析設(shè)計(jì)，錨索做好防腐處理并嵌入溶洞后的穩(wěn)定巖層之中。

4.1.3 破碎崩塌段治理思路

對(duì)于破碎段范圍較小且厚度不大的松散破碎帶，進(jìn)行全部清表處理。對(duì)于范圍及厚度均較大的松散破碎帶，對(duì)其修筑重力式擋墻并結(jié)合掛網(wǎng)噴錨進(jìn)行聯(lián)合防護(hù)。如果其腳部有足夠超載的平臺(tái)，且松散破碎體崩落高度不大，優(yōu)先選擇重力式擋墻進(jìn)行治理。

4.2 綜合治理方法

根據(jù)各段邊坡實(shí)際情況，并結(jié)合現(xiàn)有系列邊坡防治技術(shù)，確定綜合采用“清表”“掛網(wǎng)噴混凝土+錨索+格構(gòu)梁” “掛網(wǎng)噴混凝土+錨桿”“毛石混凝土擋墻”等方法對(duì)該邊坡進(jìn)行治理和防護(hù)。

4.2.1 清表

主要采用人工方式，將各邊坡表面極其破碎或較易失穩(wěn)的孤危石進(jìn)行清理。對(duì)于極其陡峭的高大位置，采用掛安全吊籃的形式進(jìn)行清理。

4.2.2 掛網(wǎng)噴混凝土+錨索+格構(gòu)梁

錨索于坡面3.5 m×3.5 m方形布置，錨孔直徑130 mm，入射角25°，錨索為6φ15.24，預(yù)應(yīng)力值660 kN，錨固段為5.0 m，灌注M30水泥砂漿，沉砂段長(zhǎng)為0.5 m。

格構(gòu)梁于坡面3.5 m×3.5 m方形布置，縱橫交叉于錨頭位置。格構(gòu)梁斷面400 mm×400 mm。縱向通長(zhǎng)鋼筋為10φ18，箍筋φ8@200，現(xiàn)澆C25混凝土，格構(gòu)梁埋深坡腳不小于500 mm。

坡面采用單層掛網(wǎng)噴混凝土護(hù)面，噴C25混凝土，厚150 mm，鋼筋網(wǎng)單層雙向φ8@200 mm。

該方案主要用于A-B-C-D段和E-F-G-H-I段。

4.2.3 掛網(wǎng)噴混凝土+錨桿

錨桿為φ25三級(jí)鋼筋，長(zhǎng)度為9 m，間距2.0 m×2.0 m，錨孔90 mm，入射角15°，灌注M30砂漿。

坡面采用單層掛網(wǎng)噴混凝土護(hù)面，噴C25混凝土，厚150 mm，鋼筋網(wǎng)單層雙向φ8@200 mm。

該方案主要用于D-E段和I-A段,不同的是D-E段按1∶0.2～1∶0.25放坡，I-A段按1∶0.3放坡。

4.2.4 毛石混凝土擋墻

采用MU30毛石混凝土俯斜式重力擋墻進(jìn)行支護(hù)，墻高5～12 m。墻高8 m以內(nèi)，其墻背傾角取10°，墻頂寬1.2 m；墻高8 m以上時(shí)，其墻背傾角取16.5°，墻頂寬1.5 m。

該方案主要用于J-K段。

5 實(shí)施及監(jiān)測(cè)

考慮到該大型邊坡復(fù)雜的地質(zhì)條件和重要的安全特性要求，特制定了監(jiān)測(cè)方案。

按制定的勘察和治理方案開(kāi)展邊坡治理相關(guān)工作，實(shí)施效果較好，除12 m高重力式擋墻墻頂水平位移接近30 mm外，其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都距離相應(yīng)預(yù)警值小得多。

該勘察、治理設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)有關(guān)內(nèi)容，尤其是37.4 m高大邊坡、巖溶段邊坡等的治理思路及其方案，除滿足了復(fù)雜地質(zhì)條件下該大型邊坡治理實(shí)際需要外，對(duì)類似邊坡工程的勘察及防治，都有很好的借鑒意義。

[1] 佴磊，徐燕，代樹(shù)林, 等. 邊坡工程[M]. 科學(xué)出版社, 2010.

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[3] 劉衡秋. 摩崖造像復(fù)雜地質(zhì)邊坡綜合勘察技術(shù)運(yùn)用[J]. 工程勘察, 2015(4).

[4] GB 50011-2001 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] DB 22/45-2004 貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范[S].

[6] GB 50021-2001 巖土工程勘察規(guī)范[S].

[7] GB 50330-2013 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

楊亮(1984～)，男，碩士研究生，工程師，主要從事邊坡及地質(zhì)災(zāi)害勘察設(shè)計(jì)工作。

TU94+3.2

A

[定稿日期]2017-06-03