鄧弟平， 李觀波

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，山地工程日益增加，尤其是在西南地區(qū)更為突出，這些山地工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，受場(chǎng)平施工影響，在建設(shè)場(chǎng)地內(nèi)或周邊會(huì)形成挖方或填方建筑邊坡[1]。而這些邊坡，特別是“高填深挖”的人工邊坡對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)有著至關(guān)重要的影響。若處理不當(dāng)，將會(huì)引起邊坡變形失穩(wěn)，誘發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，造成安全、質(zhì)量事故，同時(shí)也會(huì)引發(fā)增加工程投資、延長(zhǎng)施工工期等不良的經(jīng)濟(jì)或社會(huì)影響。因此，邊坡工程在整個(gè)工程建設(shè)中必須予以充分重視和特別關(guān)注。

邊坡的變形破壞與坡體的地貌條件、水文條件和其它外力影響有關(guān)，主要受控于地層巖性、結(jié)構(gòu)面和臨空面的組合所形成的空間形態(tài)關(guān)系[2]。但從某種意義上講，施工方式對(duì)邊坡所造成的影響程度是不同的，坡體結(jié)構(gòu)越脆弱，施工方式的影響程度就越大。

1 逆作法施工在邊坡施工中的保護(hù)作用

施工開(kāi)挖對(duì)坡體的影響很大，應(yīng)尋求一種特殊的施工開(kāi)挖工藝或方法顯得尤為重要，逆作法施工能很大程度上減小或削弱施工開(kāi)挖對(duì)坡體所造成的不良影響，對(duì)邊坡工程能起到預(yù)加固的作用。逆作法本是建筑地下工程的一種新型、成熟、有效的施工方法。鑒于邊坡工程和建筑地下工程異曲同工之處，因此，將逆作法施工的理念引入到邊坡工程中是合適的。逆作法作為一種特殊的、新型的施工方法，它與傳統(tǒng)的施工方法有著本質(zhì)的區(qū)別，其核心內(nèi)容是“分層開(kāi)挖，邊開(kāi)挖邊加固或先加固后開(kāi)挖 ”[3]，是一種能夠?qū)吰逻M(jìn)行有效的預(yù)加固處置的施工方法。這種施工方法與一般施工方法有差異，二者的坡體變形規(guī)律與開(kāi)挖誘發(fā)的位移和卸荷區(qū)范圍也有著明顯的差異。

2 典型案例分析

2.1 八二一中學(xué)邊坡失穩(wěn)破壞事故

2.1.1 工程概況

八二一中學(xué)邊坡位于廣元市利州區(qū)，地處低山丘陵區(qū)，場(chǎng)地原始地貌為斜坡地貌。坡體內(nèi)為規(guī)劃學(xué)校操場(chǎng)，操場(chǎng)場(chǎng)平開(kāi)挖完成后，在場(chǎng)地北側(cè)形成人工邊坡。上部土質(zhì)邊坡采用“放坡+格構(gòu)錨桿”進(jìn)行支護(hù)，下部巖質(zhì)邊坡采用“樁板墻”進(jìn)行支擋。但該邊坡在治理過(guò)程中由于不利的坡體結(jié)構(gòu)、不當(dāng)?shù)氖┕ろ樞颉⑹┕べ|(zhì)量存在缺陷等原因，施工過(guò)程中邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)破壞，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。

2.1.2 邊坡坡體結(jié)構(gòu)特征

該邊坡長(zhǎng)約130 m，坡向?yàn)?20 °，最大坡高約22 m。坡體組成物質(zhì)主要為粉質(zhì)黏土和泥巖，局部夾薄層粉砂巖。粉質(zhì)黏土位于邊坡上部，呈硬塑狀態(tài)，厚約2～10 m ，巖土接觸面平緩 ；下部巖質(zhì)邊坡出露地層主要為侏羅系中統(tǒng)泥巖，泥質(zhì)膠結(jié)，薄-中厚層構(gòu)造，局部夾薄層粉砂巖，巖層產(chǎn)狀為：200 °∠25 °，為順層巖質(zhì)邊坡，發(fā)育2組節(jié)理裂隙：L1：20 °∠42 °，L2：272 °∠75 °，表層巖體風(fēng)化作用強(qiáng)烈，巖體多成塊狀或片狀(圖1)。

2.1.3 設(shè)計(jì)要求施工順序

根據(jù)邊坡坡體結(jié)構(gòu)特征，該邊坡具有不利的坡體結(jié)構(gòu)，邊坡施工開(kāi)挖存在誘發(fā)邊坡變形或失穩(wěn)的可能性。因此，設(shè)計(jì)要求在邊坡施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格采用“先支護(hù)后開(kāi)挖、自上而下分層開(kāi)挖”的逆作法。其中工況1：土質(zhì)邊坡第一層放坡開(kāi)挖；工況2：第一層邊坡格構(gòu)錨桿施工；工況3：土質(zhì)邊坡第二層放坡開(kāi)挖；工況4：第二層邊坡格構(gòu)錨桿施工；工況5：抗滑樁施工；工況6：邊坡開(kāi)挖至抗滑樁設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索以下0.5 m處；工況7：預(yù)應(yīng)力錨索施工、張拉和鎖定；工況8：邊坡開(kāi)挖至設(shè)計(jì)場(chǎng)平標(biāo)高(圖2)。

圖1 工程地質(zhì)剖面示意

圖2 設(shè)計(jì)要求施工順序示意

2.1.4 施工過(guò)程簡(jiǎn)述

2012年8月進(jìn)場(chǎng)施工，未按設(shè)計(jì)要求的施工順序和方法進(jìn)行施工，施工過(guò)程中采用大開(kāi)挖的方式一挖到底，且未及時(shí)進(jìn)行加固處理，在經(jīng)歷多次強(qiáng)降雨之后，上部土質(zhì)邊坡發(fā)生變形，坡口出現(xiàn)明顯張性裂縫。2012年11月完成格構(gòu)錨桿施工，上部土質(zhì)邊坡變形得到有效控制。2013年1月完成A1、A3、A5、B1、B3和B5抗滑樁施工，之后停工4個(gè)月。2013年6月復(fù)工，完成A2、A4、A5、A6抗滑樁的施工。由于前期未按設(shè)計(jì)要求采用逆作法施工，邊坡大開(kāi)挖后未及時(shí)進(jìn)行有效加固，在長(zhǎng)達(dá)半年之久的應(yīng)力釋放和重分布過(guò)程中，坡體強(qiáng)度不斷降低，難以抵抗邊坡卸荷作用，坡體沿外傾軟弱結(jié)構(gòu)面形成滑移面并逐步貫通，邊坡西側(cè)出現(xiàn)蠕滑拉裂變形并逐漸達(dá)到極限平衡狀態(tài)。2013年8月A1、A3抗滑樁樁身出現(xiàn)多條細(xì)小裂紋。隨著時(shí)間推移，邊坡變形加劇并向邊坡東側(cè)延伸，2013年9月A1、A3抗滑樁裂紋發(fā)展成裂縫，抗滑樁與擋土板出現(xiàn)明顯錯(cuò)位，A2、A4、A5、A6和B1抗滑樁也出現(xiàn)裂縫，坡體沿著泥巖和粉砂巖界面發(fā)生整體滑動(dòng)，形成上、下兩級(jí)滑動(dòng)面。邊坡發(fā)生滑移后，滑坡推力增大，抗滑樁無(wú)法抵擋增大的滑坡推力，2013年10月4日凌晨12點(diǎn)左右，邊坡西側(cè)巖、土體沿泥巖與粉砂巖界面發(fā)生整體失穩(wěn)破壞形成滑坡，并將出現(xiàn)裂縫的7根抗滑樁剪斷。

2.2 鄰水縣經(jīng)開(kāi)區(qū)大佛寺片區(qū)安康花園邊坡

2.2.1 工程概況

該邊坡位于廣安市鄰水縣城南鎮(zhèn)大佛寺片區(qū)，地處低山丘陵區(qū)，場(chǎng)地原始地貌為斜坡地貌。坡腳為安康花園安置房，設(shè)置有兩層地下室，受坡腳建(構(gòu))筑物場(chǎng)平施工和地下室基坑開(kāi)挖影響，在建設(shè)場(chǎng)地東側(cè)形成人工邊坡。針對(duì)該邊坡采用“錨拉樁+擋土板”進(jìn)行支護(hù)。

2.2.2 邊坡坡體結(jié)構(gòu)特征

該邊坡為土巖混合邊坡，長(zhǎng)約150.0 m，最大坡高約18 m，坡向283 °，地層由上至下依次為人工填土層、粉質(zhì)黏土層及下伏基巖。人工填土層主要分布在坡頂已建小區(qū)，厚度約2.5～4.8 m，為坡頂已建小區(qū)的地基回填土，填筑時(shí)間約20 a。粉質(zhì)粘土層厚度約3.5～5.3 m，可塑為主。下伏基巖為泥巖，泥狀結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，巖層傾角平緩(圖3)。

2.2.3 設(shè)計(jì)要求施工順序

由于邊坡周邊環(huán)境較為復(fù)雜，邊坡坡頂6 m范圍內(nèi)為已建小區(qū)及擋土墻，擋土墻高約6.0 m，擋土墻底部即為安康花園安置區(qū)內(nèi)的消防車道，消防車道外側(cè)為兩層地下室，地下室開(kāi)挖深度約8.0 m，地下室開(kāi)挖后將會(huì)形成高約18 m的邊坡。因此，設(shè)計(jì)要求在邊坡施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格采用“先支護(hù)后開(kāi)挖、自上而下分層開(kāi)挖”的逆作法。其中工況1：抗滑樁及樁頂冠梁施工；工況2：邊坡開(kāi)挖至抗滑樁設(shè)置第一道預(yù)應(yīng)力錨索以下0.5 m處；工況3：第一道預(yù)應(yīng)力錨索施工、張拉和鎖定；工況4：邊坡開(kāi)挖至抗滑樁設(shè)置第二道預(yù)應(yīng)力錨索以下0.5 m處；工況5：第二道預(yù)應(yīng)力錨索施工、張拉和鎖定；工況6：邊坡開(kāi)挖至地下室底板標(biāo)高(圖4)。

圖3 工程地質(zhì)剖面示意

圖4 設(shè)計(jì)要求施工順序示意

2.2.4 施工過(guò)程簡(jiǎn)述

鑒于該邊坡復(fù)雜的周邊環(huán)境，設(shè)計(jì)文件明確并強(qiáng)調(diào)了合理施工順序的重要性，施工單位在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的施工順序進(jìn)行施工，最終確保了施工質(zhì)量和施工工期。

2.3 小結(jié)

以上邊坡工程實(shí)例，既有失敗的教訓(xùn)，也有成功的經(jīng)驗(yàn)。八二一中學(xué)邊坡工程，由于周邊環(huán)境較為簡(jiǎn)單，坡頂無(wú)重要的建(構(gòu))筑物，施工過(guò)程中沒(méi)有引起重視，均未按設(shè)計(jì)要求，而采用不合理的施工順序，錯(cuò)誤的施工方法進(jìn)行施工，最終導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)變形，甚至是失穩(wěn)破壞，造成了經(jīng)濟(jì)損失和其它不良影響；而鄰水縣經(jīng)開(kāi)區(qū)大佛寺片區(qū)安康花園邊坡工程，由于周邊環(huán)境復(fù)雜，坡頂有重要的建(構(gòu))筑物，施工過(guò)程中能嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的施工順序和施工方法進(jìn)行施工，確保了邊坡穩(wěn)定和施工安全，順利地完成了工程項(xiàng)目的建設(shè)。

通過(guò)對(duì)上述工程實(shí)例分析，更充分、更直觀地反映了施工開(kāi)挖對(duì)邊坡帶來(lái)的影響是不可避免的，也是顯著的。因此，在邊坡工程中采用“分層開(kāi)挖、邊開(kāi)挖邊加固或先加固后開(kāi)挖”的逆作法施工方法顯得尤為重要，能很大程度上減小施工開(kāi)挖對(duì)邊坡所帶來(lái)的不良影響，確保邊坡工程的施工及運(yùn)營(yíng)安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)施工開(kāi)挖對(duì)邊坡的影響程度不一，所造成的變形破壞模式和規(guī)模各異，與邊坡的地貌條件、水文地質(zhì)條件、坡體結(jié)構(gòu)因素等密切相關(guān)，建立真實(shí)可靠的地質(zhì)模型對(duì)邊坡治理設(shè)計(jì)和施工具有指導(dǎo)性和針對(duì)性。

(2)邊坡的變形破壞原因多樣，既有可能是地質(zhì)資料有誤或設(shè)計(jì)方案不甚合理，也有施工順序和方法不當(dāng)?shù)仍颍吰轮卫碓O(shè)計(jì)報(bào)告中應(yīng)充分明確施工順序、施工工藝等，提出“分層開(kāi)挖、邊開(kāi)挖邊加固或先加固后開(kāi)挖”的逆作法施工理念，并強(qiáng)調(diào)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，嚴(yán)禁一挖到底而不及時(shí)加固。

(3)邊坡治理設(shè)計(jì)是預(yù)測(cè)性設(shè)計(jì)，是風(fēng)險(xiǎn)性設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮施工過(guò)程中存在的各種不確定因素，建議對(duì)坡體的力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p，以減弱巖土體長(zhǎng)期蠕變、不按設(shè)計(jì)要求施工等對(duì)邊坡所造成的不利影響。

(4)邊坡的勘察設(shè)計(jì)應(yīng)充分貫徹“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工”的原則，鑒于巖土工程具有復(fù)雜性、可變性、風(fēng)險(xiǎn)性、不確定性等特性，難以全面掌握邊坡的可靠地質(zhì)資料，根據(jù)施工揭露的地質(zhì)情況，修改和完善邊坡設(shè)計(jì)是必要的和允許的。