王子健 鮑碩超

(1.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘察中心吉林總隊，吉林 長春 130000； 2.吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，吉林 長春 130000)

1 概述

遼源市位于吉林省東南部，是東部長白山余脈與西部松遼平原的過渡地帶。由于地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，加之雨季降水集中，常有不同程度的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。當(dāng)?shù)鼗聻?zāi)害的防治顯得尤為重要。邊坡穩(wěn)定性問題一直是工程地質(zhì)災(zāi)害中重要的一環(huán)，特別是當(dāng)邊坡位置特殊，位于居民密度較大的城市中時，應(yīng)當(dāng)特別引起注意。

在我國，對滑坡治理的研究經(jīng)過了很長的時間，滑坡工程治理的方法有很多[1，2]，例如離散單元法[4]、有限元方法、剛體極限平衡法[5]等，對于不同成因及環(huán)境條件下的邊坡的治理方案也不盡相同。本文針對遼源某小區(qū)中一巖質(zhì)邊坡進(jìn)行成因機(jī)制及穩(wěn)定性分析，并根據(jù)其特殊的環(huán)境條件設(shè)計了相應(yīng)的支護(hù)方案，為市區(qū)人口及建筑密度較大地區(qū)的邊坡評價設(shè)計工作提供參考。

2 邊坡概況及破壞機(jī)制

2.1 區(qū)域地質(zhì)條件

研究邊坡位于吉林省遼源市某住宅小區(qū)內(nèi)，距遼源火車站700 m。該處原始地貌為構(gòu)造剝蝕丘陵，沿該小區(qū)49號,50號樓分布，呈鋸齒狀、緩傾斜狀，地勢總體呈西北高、東南低趨勢，坡度約25°～35°，該地多條沖溝縱橫分布。

研究區(qū)地處長白山余脈與松遼平原過渡帶，位于華北板塊的龍崗復(fù)合地帶，南部為哨晚山晚元古代—古生代陸表海；北部為龍崗地塊北緣西保安—青龍村震旦—古生代陸緣構(gòu)造帶。在濱太平洋活動階段有分為松遼中生代晚期陸陸內(nèi)盆地東緣隆起帶和遼渭盆地。海拔一般在200 m～350 m之間，相對高度為50 m～100 m。研究區(qū)地貌形態(tài)屬低山丘陵和一級階地，場地地層自上而下由第四系全新黏性土和華力西晚期花崗巖構(gòu)成。通過勘察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)無地表水，勘察期間場地勘察深度范圍內(nèi)所有鉆孔未見地下水，基巖裂隙水賦存于基巖裂隙中。

2.2 邊坡變形特征及破壞機(jī)制

研究邊坡底部有居民樓2棟。邊坡較陡，坡度為65°～70°左右，局部呈直立狀，邊坡延長120 m，平均高度10 m，最高處高差12 m。邊坡坡面已進(jìn)行過混凝土噴射治理，但混凝土坡面已有多處開裂及剝落，坡頂時有碎石滾落，嚴(yán)重威脅居民人身安全，如圖1～圖3所示。

隨著季節(jié)變化及降水影響，邊坡巖體風(fēng)化程度加劇，受大氣降水、風(fēng)向、凍融等自然風(fēng)化的長期作用下，裂隙逐漸變大，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，坡面混凝土鼓脹破壞，極易脫落，邊坡巖體易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

研究邊坡主要為土質(zhì)、強(qiáng)風(fēng)化巖邊坡，邊坡破壞面基本為圓弧滑動面；此外強(qiáng)風(fēng)化巖邊坡結(jié)構(gòu)面也可產(chǎn)生平面滑動。根據(jù)現(xiàn)場踏勘，場地地形復(fù)雜，地質(zhì)條件較復(fù)雜，小斷裂、褶曲不發(fā)育，巖層產(chǎn)狀：傾向130°～265°、傾角15°～28°，巖體完整性較差，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層順坡向結(jié)構(gòu)面較少，對于坡面的穩(wěn)定性影響一般。因此，綜合分析可知，該邊坡變形破壞模式為滑移拉裂。

3 邊坡穩(wěn)定性評價

根據(jù)前文的介紹，由于邊坡結(jié)構(gòu)較為簡單，根據(jù)該邊坡特征，本文采用極限平衡法中的圓弧滑動與直線滑動法分別對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計算評價。計算中，所采用的巖土體參數(shù)如表1所示。

采用兩種方法對邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)進(jìn)行計算，計算結(jié)果如表2所示。

表1 邊坡巖土物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)

表2 現(xiàn)狀條件下邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

由表2可知，研究邊坡無論是在哪種計算方法下，在現(xiàn)有條件下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，急需支護(hù)治理。

4 邊坡支護(hù)設(shè)計

由于研究邊坡坡度較陡，且位于住宅區(qū)中，與居住人口較密集的建筑物距離十分相近，因此對邊坡支護(hù)方案的設(shè)計應(yīng)當(dāng)綜合考慮邊坡與環(huán)境條件，因地制宜，選擇治理方案。在充分考慮了技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)合理的原則，采取少投入多回報，注重綠化恢復(fù)治理的指導(dǎo)理念。根據(jù)本次治理工程實(shí)際情況，綜合考慮治理方法為設(shè)置截排水工程→清理危巖體工程→廢石清運(yùn)工程→錨桿加固工程→金屬網(wǎng)防護(hù)工程→混凝土噴射工程。

4.1 排水工程

為了防止雨水匯流對坡面的沖刷侵蝕，加快地表水疏干，在坡頂及坡腳分別設(shè)置截水溝和排水溝。根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定，對該邊坡的截排水溝進(jìn)行了計算設(shè)計，設(shè)計尺寸如圖4,圖5所示。

在下水井口附近，合理避讓居民區(qū)地下管線的前提下，設(shè)置兩處沉淀池，排水溝經(jīng)過沉淀池，使截排水溝中攜帶的泥沙沉淀后，排入下水井。為保障周圍行人安全，沉淀池上部加設(shè)一道隔柵。安排人員及時、定時進(jìn)行清理沉淀池，避免下水井堵塞，沉淀池尺寸如圖6所示。

4.2 清理危巖體工程

為了徹底消除崩塌地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生，從源頭上對危巖體進(jìn)行清理，坡腳清理厚度3 m，并削坡至坡角為60°，以減小邊坡對建筑物及居民的危害。根據(jù)邊坡剖面計算出縱剖面平均清理面積45 m2，邊坡長度120 m，共需清理危巖體體積5 400 m3。

4.3 廢石運(yùn)輸工程

由于邊坡周圍場地狹小，清理的廢石由人工裝膠輪車運(yùn)輸至周圍空地堆放，運(yùn)輸量5 637 m3，運(yùn)輸距離100 m。堆放夠一次機(jī)械運(yùn)輸量后，將清理危巖體工程產(chǎn)生的廢石及時清運(yùn)至選定的棄石場。

4.4 錨桿加固工程

對清理后斜坡，采取錨桿掛設(shè)主動防護(hù)網(wǎng)治理工程，其中錨桿需滿足主動防護(hù)網(wǎng)對其抗拉需求。經(jīng)計算，巖石與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度特征值如表3所示。因此，錨桿設(shè)置在危巖體清理區(qū)域，面積共計1 920 m2，錨桿間距2 m，共設(shè)480根。按長度5 m計算，錨桿長度共計2 400 m。

表3 巖石與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度特征值

4.5 金屬網(wǎng)防護(hù)工程

危巖體清理工程完畢后，對斜坡掛設(shè)主動防護(hù)網(wǎng)。主動防護(hù)網(wǎng)設(shè)置區(qū)域?yàn)槲r體清理斜面。防護(hù)網(wǎng)采用高強(qiáng)度鋼絲格柵，鋼絲網(wǎng)徑300 mm×300 mm，鋼絲格柵網(wǎng)(內(nèi)網(wǎng))網(wǎng)徑50 mm×50 mm，防護(hù)面積1 920 m2，主動防護(hù)網(wǎng)主要參數(shù)指標(biāo)見表4。

表4 主動防護(hù)網(wǎng)主要參數(shù)

4.6 混凝土工程

為避免危巖體清理后新鮮巖石的風(fēng)化，本次治理工程將在危巖體清理掛網(wǎng)后進(jìn)行斜坡混凝土的噴射工程，混凝土泵規(guī)格：泵排量60 m3/h，混凝土規(guī)格：低流C25，碎石粒徑40 mm。由于混凝土噴射面積較大，建議施工過程中現(xiàn)澆混凝土自下而上連續(xù)進(jìn)行，并留設(shè)后澆帶?；炷羾娚洳课粸槲r體清理區(qū)域，噴射厚度0.1 m，噴射混凝土量192 m3。

5 結(jié)論

通過以上研究，得出如下結(jié)論：

1)研究邊坡坡度較陡，局部近直立，坡面噴射的混凝土已有多處開裂及剝落，坡頂時有碎石滾落，破壞機(jī)制為滑移拉裂。嚴(yán)重威脅居民人身安全，急需進(jìn)行穩(wěn)定性評價與治理工作。

2)利用極限平衡法，分別采用圓弧滑動法與直線滑動法對邊坡的安全系數(shù)計算評價，計算結(jié)果表明，無論是哪種方法下，邊坡均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，安全系數(shù)較低，需要進(jìn)行支護(hù)。

3)由于邊坡形態(tài)與位置較為特殊，位于人口較密集的住宅區(qū)中，且距離建筑物非常近，綜合考慮邊坡變形及周圍環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計了設(shè)置截排水工程→清理危巖體工程→廢石清運(yùn)工程→錨桿加固工程→金屬網(wǎng)防護(hù)工程→混凝土噴射工程的治理方案。

4)治理工程施工結(jié)束后，坡面穩(wěn)定，不再有碎石滾落現(xiàn)象發(fā)生，達(dá)到了較好的治理效果，保障了當(dāng)?shù)鼐用竦娜松碡敭a(chǎn)安全。