鄭新崳

（1、廣東省建科建筑設計院有限公司 廣州510010；2、廣東省廣建設計集團有限公司 廣州511400）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設用地日益減少，城區(qū)范圍不斷向周圍擴展，土方平整規(guī)模不斷增大，削坡建房已成為常見工程案例。不少房地產(chǎn)單位競拍丘陵地塊開發(fā)成高檔住宅小區(qū)、別墅區(qū)等，環(huán)境優(yōu)美是賣點，但是為保證建筑物安全，各種邊坡支護是必然存在的施工手段，近年來施工不當或者運營維護不當造成的邊坡災害屢見不鮮。

國內(nèi)外大量學者對人工開挖邊坡的穩(wěn)定性及變形失穩(wěn)機制進行過深入研究：譚堯升［1］總結(jié)了能夠影響邊坡穩(wěn)定的諸多因素以及破壞變形的機制，研究了幾種致災因子下的邊坡失穩(wěn)破壞機制及穩(wěn)定性特征；李偉等人［2］推導了排土場邊坡失穩(wěn)位移判據(jù)，并將研究成果推廣應用，為場區(qū)安全生產(chǎn)做出貢獻；穆成林等人［3］將邊坡巖體結(jié)構(gòu)進行分類并進行工程地質(zhì)綜合評價，分別闡述了失穩(wěn)模式；周群等人［4-6］運用數(shù)值模擬方法對松散體不同階段開挖和有無支護進行穩(wěn)定性分析。也有大批技術人員對礦山露天開采形成的邊坡、公路邊坡等進行了大量穩(wěn)定性及變形機理研究［7-10］。

以前人研究成果作為基石，本文對研究區(qū)域現(xiàn)狀邊坡?lián)跬翂χёo結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行評價，并探討造成變形破壞的致災機理，為加固設計及施工提供依據(jù)。

1 工程概況

1.1 擋土墻概況

擋土墻工程位于中山市某住宅小區(qū)內(nèi)，上部為別墅區(qū)住宅，下部為高爾夫球場，自西北向東南大致呈1/4 圓弧分布。擋土墻修建于2005 年，擋土墻部分位置出現(xiàn)開裂、變形、滲水等破壞現(xiàn)象，影響著上部別墅區(qū)住戶及下部高爾夫球場的安全。

1.2 擋土墻破裂損壞型式

經(jīng)過細致的走訪調(diào)查，該住宅區(qū)的擋土墻災變形式如圖1所示。

圖1 擋土墻災變形式Fig.1 Catastrophic Form of Retaining Wall

1.3 工程地質(zhì)概況

1.3.1 地形地貌

場區(qū)位于剝蝕殘丘地貌單元的山坡及山谷地帶，地形經(jīng)人工改造大致呈臺階狀，根據(jù)本次測量結(jié)果，勘查范圍內(nèi)現(xiàn)狀地面高程在15.50～38.83 m，擋土墻高度在6.28～12.26 m。

1.3.2 地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造擬評價邊坡及擋墻的典型地質(zhì)剖面如圖2所示。場區(qū)及附近未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造通過，亦未發(fā)現(xiàn)其他對工程不利的地質(zhì)構(gòu)造。

圖2 地質(zhì)剖面Fig.2 Geological Section

2 邊坡及擋土墻穩(wěn)定性分析

2.1 斷面選取

根據(jù)擋土墻現(xiàn)狀、區(qū)域歷史資料及工程經(jīng)驗，本項目在評估區(qū)內(nèi)按邊坡走勢，自西北向東南每間隔約30 m 布置典型斷面，并在邊坡坡體高度最大處及現(xiàn)場評估有較大潛在危險處布置斷面，進行鉆孔勘察。受施工條件所限，部分鉆孔未能施工，經(jīng)篩選本次進行數(shù)值分析所選取的典型斷面共3個，分別為1-1'、2-2'和5-5'斷面，均為含擋土墻土質(zhì)邊坡。

2.2 工程條件概述

因擋土墻的形式無法精確調(diào)查，故按已有資料推定其為重力式擋土墻，并且沒有基礎和墻踵。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，擋土墻現(xiàn)狀處于排水不暢工況，在豐水期將引起地下水位的上升。本次模擬考慮了該工況，水位數(shù)據(jù)按照該住宅區(qū)詳細勘察報告、當?shù)厮馁Y料及場地邊坡勘查成果綜合考慮選取，墻背地下水位取坡頂?shù)孛嫦? m。

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，可知部分擋土墻坡頂處存在6 棟別墅，距擋土墻約8～11 m，且存在施工跡象。因房屋基礎埋深現(xiàn)不能明確，本次計算時假設房屋（3 層）自重轉(zhuǎn)化為60 kN/m2均布載荷分布于最頂層土層頂部；擋土墻與別墅中間的分隔地帶考慮建設工程施工及建筑材料的堆載，按常規(guī)施工超載考慮，本次計算時假設20 kN/m2均布載荷施加于擋土墻及別墅間的地段。

2.3 分析2種工況

綜合考慮各種影響因素，擬分析正常工況和排水受阻工況2種典型工況［9-11］，正常工況是指小區(qū)內(nèi)居民活動不受限，邊坡及其支護結(jié)構(gòu)正常使用；排水受阻工況是指考慮施工超載和擋土墻墻身排水受阻，墻背后邊坡土體內(nèi)地下水位升高的附加荷載情況。

2.4 邊坡穩(wěn)定性評價

根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范：GB 50330—2013》的相關規(guī)定，將本研究邊坡判定為二級永久邊坡，F(xiàn)st取1.30。依據(jù)工程地質(zhì)鉆探土工試驗報告和地區(qū)工程經(jīng)驗，合理選取計算參數(shù)，分別對3個斷面按正常工況和排水受阻工況進行邊坡穩(wěn)定性計算，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計算成果如表1所示。

表1 邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計算成果Tab.1 Calculation Results of Slope Stability Coefficient

由表1可以看出：

⑴在正常工況下，3 條斷面的整體穩(wěn)定系數(shù)為1.510～1.681，均大于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst，邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)判定為穩(wěn)定，推斷整條邊坡沒有明顯失穩(wěn)跡象。

⑵在排水受阻工況下，穩(wěn)定性系數(shù)1.173～1.305，各計算斷面穩(wěn)定性系數(shù)都有較大幅度的下降，其中1-1'、2-2'斷面邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)判定為基本穩(wěn)定，5-5'斷面邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)判定為穩(wěn)定。整體考慮，邊坡基本穩(wěn)定，但在極端氣象條件下存在失穩(wěn)的隱患。

2.5 擋墻穩(wěn)定性評價

選取典型邊坡剖面上的重力式擋墻處作為典型擋墻斷面，分別對3 個不同的擋墻典型斷面按正常工況和排水受阻工況進行整體穩(wěn)定性驗算。計算成果如表2所示。

表2 擋墻穩(wěn)定性安全系數(shù)成果Tab.2 Results of Safety Coefficient of Retaining Wall Stability

由表2可以看出：

⑴在正常工況下，3 條斷面的整體穩(wěn)定系數(shù)為1.530～2.031，均大于規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)1.30。擋墻穩(wěn)定性狀態(tài)判定為穩(wěn)定，推斷整條擋墻沒有明顯失穩(wěn)跡象。

⑵排水受阻工況下，整體穩(wěn)定性系數(shù)為1.143～1.585，各計算斷面穩(wěn)定性系數(shù)都有較大幅度的下降，其中1-1'斷面為1.143，2-2'斷面為1.292，穩(wěn)定性驗算不滿足，安全性不足，為最不利斷面。這與現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查中發(fā)生破壞區(qū)域的分布情況比較吻合。

3 計算結(jié)果評價

⑴對整體邊坡而言，正常工況下總體穩(wěn)定性較高。整體來看現(xiàn)狀邊坡是安全的。在排水受阻工況下，各計算斷面穩(wěn)定性系數(shù)都有較大幅度的下降，1-1'、2-2'計算斷面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。計算結(jié)果表明，邊坡整體上基本穩(wěn)定，但在不利位置安全性較低、邊坡坡土體存在變形，這也會引起局部擋土墻拉裂、失穩(wěn)等破壞的發(fā)生。

⑵對擋土墻而言，在正常工況下各斷面擋墻穩(wěn)定性狀態(tài)判定為穩(wěn)定，推斷整條擋墻沒有明顯失穩(wěn)跡象。排水受阻時，各計算斷面穩(wěn)定性系數(shù)都有較大幅度的下降，1-1'斷面穩(wěn)定性驗算不滿足，有失穩(wěn)的危險。需要對擋墻采取適當?shù)募庸檀胧?/p>

4 結(jié)論

⑴邊坡與擋墻在正常工況下基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在排水受阻工況下均存在不同程度的失穩(wěn)風險。

⑵根據(jù)穩(wěn)定性分析的評價結(jié)果可以推斷，坡頂別墅區(qū)荷載、偶發(fā)施工超載及邊坡和擋墻整體排水系統(tǒng)設計不合理或施工質(zhì)量不合格是誘發(fā)擋土墻出現(xiàn)各種破壞形式的原因。

⑶利用穩(wěn)定性評價結(jié)果可以指導加固處理設計工作，加固設計時宜充分考慮各種不利因素［9-10］，對擋墻截面尺寸與擋墻高度不匹配等典型地段、排水系統(tǒng)不合理或堵塞地段及時處理。

⑷應加強對擋墻、邊坡及周邊環(huán)境的監(jiān)測，及時掌握擋墻結(jié)構(gòu)的安全性，了解工程對周圍環(huán)境的影響，及時把信息反饋給設計、施工，從而根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施工方案和施工進度，確保施工安全。