楊忠 唐艷姣 申太奇 漆春

摘要：鄰近樂業(yè)至百色高速公路伶站隧道某施工中的產(chǎn)業(yè)園挖方邊坡侵占了伶站隧道上方和洞口100 m范圍，邊坡開挖或滑塌可能對(duì)隧道形成較大安全隱患，隧道進(jìn)口道路外為產(chǎn)業(yè)園填方邊坡，邊坡滑塌可能侵占道路，對(duì)道路安全亦有較大威脅。對(duì)此，文章采用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)+ContextCapture（Smart3D）軟件生成三維實(shí)景模型對(duì)邊坡進(jìn)行定性分析，采用GEO5（2022版）軟件邊坡穩(wěn)定分析模塊對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明：填方邊坡按原設(shè)計(jì)各工況均屬基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下穩(wěn)定性系數(shù)多接近1.05，安全儲(chǔ)備不足，特別是暴雨工況或持續(xù)降雨工況下邊坡接近極限平衡狀態(tài)，且推測(cè)滑面剪出口多位于坡腳擋墻之上，滑塌后可能侵占高速公路路面，需加強(qiáng)坡體防護(hù)；挖方邊坡按原設(shè)計(jì)正常工況屬欠穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況屬不穩(wěn)定狀態(tài)，原設(shè)計(jì)開挖坡率及防護(hù)措施下坡體極有可能出現(xiàn)失穩(wěn)，進(jìn)而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成不利影響。

關(guān)鍵詞：邊坡穩(wěn)定性；三維實(shí)景模型；GEO5；定性分析；定量分析

中圖分類號(hào)：U456.3 A 53 174 4

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市邊界不斷擴(kuò)張，新建產(chǎn)業(yè)園、市政道路不斷增加，鄰近公路、鐵路等施工時(shí)，新建的建（構(gòu)）筑物必然對(duì)鄰近的隧道、橋梁、道路等產(chǎn)生一定影響，特別是新建邊坡滑塌對(duì)既有道路的侵占對(duì)人民財(cái)產(chǎn)安全可能造成不可估量的損失。本文依托樂百高速公路伶站隧道附近某施工中的產(chǎn)業(yè)園挖方邊坡，對(duì)隧道進(jìn)口段道路一側(cè)路基邊坡上的產(chǎn)業(yè)園填方邊坡進(jìn)行定性及定量穩(wěn)定性分析，對(duì)邊坡可能出現(xiàn)的滑塌情況進(jìn)行預(yù)判，為產(chǎn)業(yè)園外圍挖填方邊坡的設(shè)計(jì)方案優(yōu)化提出切實(shí)可行的建議，也為以后相似工程提供參考。

1 工程概況

樂百高速公路是銀川—百色高速公路（國(guó)家高速G69）的重要組成路段之一。主線道路為雙向四車道，設(shè)計(jì)速度為80 km/h。伶站隧道為樂百高速公路控制性工程之一，設(shè)計(jì)采用分離式隧道穿越丘梁和丘谷，呈北東－南西走向，左幅長(zhǎng)370 m，最大埋深約92 m；右幅長(zhǎng)365 m，最大埋深約92.8 m。左右線均屬短隧道，隧道凈寬10 m，凈高6.6 m。隧道西側(cè)擬建百色凌云縣綠色高端家居產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱產(chǎn)業(yè)園），場(chǎng)地整平涉及的挖方邊坡距隧道距離＜100 m，涉及的填方邊坡距進(jìn)洞道路最小距離為30 m，違反了相關(guān)規(guī)定，且產(chǎn)業(yè)園場(chǎng)地整平形成的填挖方邊坡距離隧道及隧道進(jìn)口道路較近，邊坡滑塌可能對(duì)隧道及隧道進(jìn)口段道路形成較大安全隱患。

為確保樂百高速公路安全、暢通，需對(duì)產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目挖填方邊坡影響的伶站隧道及隧道進(jìn)口路段進(jìn)行安全評(píng)估，圖1所示為施工現(xiàn)場(chǎng)三維實(shí)景圖。

2 工程地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

項(xiàng)目區(qū)屬剝蝕低山地貌區(qū)。原地形起伏大，山體陡峻。隧道出入口均位于山間沖溝坡腳附近，隧道軸線通過路段的地面標(biāo)高為312.39～399.31 m，相對(duì)高差約為86.92 m，頂板上覆最大厚度約為91.94 m，地形坡度為20°～40°。目前產(chǎn)業(yè)園已進(jìn)行大面積挖填方工作，靠近隧道進(jìn)口段道路為填方區(qū)域，填土較厚；靠近隧道為挖方區(qū)域，目前山體頂部（隧道頂部）已開挖，未開挖至坡腳。

2.2 地層巖性

根據(jù)前期勘察成果揭露及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，邊坡巖土層主要由第四系人工填土（Qml）、第四系殘坡積層（Qel+dl）及三疊系中統(tǒng)蘭木組（T2l）地層組成，自上而下分布為：壓實(shí)填土（Qml），粉質(zhì)黏土（Qel+dl），強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（T2l），中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（T2l）。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，各地層的物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

擬建場(chǎng)地處于華南準(zhǔn)地臺(tái)右江再生地槽桂西拗陷西林至百色斷褶帶東側(cè)，屬?gòu)V西山字型構(gòu)造前弧西翼西側(cè)和川滇“之”字形構(gòu)造尾部北側(cè)及南嶺維向構(gòu)造帶之西部。由于這些構(gòu)造體系的疊加、相互影響和抑制，加上不同位置的地塊巖石力學(xué)性質(zhì)具有一定的差異，因而形成了復(fù)雜的構(gòu)造面貌。擬建場(chǎng)地及場(chǎng)地附近未見有全新世活動(dòng)斷裂通過，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性較好。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪，測(cè)得巖層產(chǎn)狀為309°/SW∠70°。

3 水文地質(zhì)條件

3.1 地表水

產(chǎn)業(yè)園西側(cè)為澄碧河，呈近南北走向，寬約35.0 m，水深約為0.5～2.0 m。產(chǎn)業(yè)園勘察期間測(cè)得河面水位標(biāo)高248.50 m。

3.2 地下水

邊坡地下水主要為第四系松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。第四系松散巖類孔隙水屬上層滯水，主要賦存于人工填土層中，補(bǔ)給來源主要為大氣降水，雨季水量豐富，排泄主要是向下游排泄及側(cè)向徑流?；鶐r裂隙水主要賦存于泥質(zhì)粉砂巖的風(fēng)化裂隙中，屬潛水，基巖富水性中等，但均勻性較差，補(bǔ)給來源主要是接受大氣降水的垂直入滲補(bǔ)給及河水通過裂隙進(jìn)行縱向補(bǔ)給。

3.3 巖土體的滲透性

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，壓實(shí)填土（Qml）屬弱-中等透水層，粉質(zhì)黏土（Qel+dl）屬微透水層；強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化巖層的透水性因巖石的風(fēng)化強(qiáng)烈程度、裂隙發(fā)育、破碎程度等影響有所差異。強(qiáng)風(fēng)化巖層節(jié)理裂隙很發(fā)育，局部巖體較破碎，該層為中等透水層。中風(fēng)化巖層的透水性受到裂隙發(fā)育程度、充填和連通性等情況影響，主要為弱透水層。

4 邊坡安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1 邊坡現(xiàn)狀

產(chǎn)業(yè)園東側(cè)鄰近樂百高速公路的邊坡分為BC段、CD段、DE段、EF段、FG段和HI段，其中BC段到FG段為填方邊坡，填筑高度最高約60 m，12級(jí)，坡腳設(shè)置矮擋墻或矮擋墻+抗滑樁防護(hù)，目前已基本填筑完成，填方邊坡現(xiàn)狀整體較穩(wěn)定，局部存在小型垮塌；HI段為挖方邊坡，擬開挖高度為72 m，9級(jí)，每級(jí)坡采用三排6 m長(zhǎng)錨桿進(jìn)行防護(hù)，坡腳設(shè)置矮擋墻護(hù)腳，目前已從坡頂開始開挖，邊坡尚處穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 邊坡穩(wěn)定性定性分析

4.2.1 填方邊坡

該段填方邊坡坡率為1∶1.5，采用多級(jí)填筑，填料主要為場(chǎng)地開挖后的粉質(zhì)黏土、強(qiáng)-中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖，坡腳采用矮擋墻或擋墻+抗滑樁防護(hù)。根據(jù)無人機(jī)傾斜攝影照片+實(shí)景三維模型（圖2）可以看到現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定，局部存在小型滑塌?？紤]到施工質(zhì)量差異，可能存在壓實(shí)不均勻的情況，且填料以強(qiáng)-中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖碎塊為主，透水性較好，在暴雨工況下，雨水沖刷坡面，造成坡面表土流失或局部小型滑塌；雨水浸入坡體會(huì)增大邊坡土體的重度，降低其抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致邊坡安全系數(shù)下降，可能存在滑坡越頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，滑塌體可能侵占高速公路。

4.2.2 挖方邊坡

該段邊坡擬開挖最大高度為72 m，分9級(jí)開挖，每級(jí)高度為8 m，坡率自上而下均為1∶0.75，每級(jí)坡采用三排6 m長(zhǎng)錨桿進(jìn)行防護(hù)，坡腳設(shè)置矮擋墻護(hù)腳。目前，邊坡分臺(tái)階開挖，最大開挖高度約為27 m，現(xiàn)狀邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖情況（圖3）來看，坡體主要為強(qiáng)、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖加粉砂質(zhì)泥巖構(gòu)成，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要結(jié)構(gòu)面為與坡向斜交的層理面，產(chǎn)狀309°/SW∠70°，巖層傾角較大，挖方邊坡可能出現(xiàn)的滑動(dòng)形式為結(jié)構(gòu)面組合發(fā)生折線滑動(dòng)，在坡腳剪出。

4.3 邊坡穩(wěn)定性定量分析

用GEO5（2022版）巖土計(jì)算軟件對(duì)邊坡在天然及強(qiáng)降雨或持續(xù)降雨作用下的穩(wěn)定性特征進(jìn)行分析，計(jì)算工況考慮正常和非正常工況。據(jù)此對(duì)BC～HI 6段邊坡每段取一個(gè)典型斷面（1-1剖面～6-6剖面）進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析，根據(jù)定性分析結(jié)論［1-2］，對(duì)BC～FG段填方邊坡采用畢肖普法自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑面計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)HI段挖方邊坡采用不穩(wěn)定推力法（隱式），指定折線滑面并自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑面計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)。計(jì)算結(jié)果如表2所示，計(jì)算結(jié)果最危險(xiǎn)滑面如圖4～15所示。

4.4 結(jié)果分析

根據(jù)上述定性及定量分析，BC～FG段填方邊坡正常工況下穩(wěn)定性系數(shù)均＞1.05且＜1.35，屬基本穩(wěn)定狀態(tài)；非正常工況下穩(wěn)定性系數(shù)為＞1.05且＜1.25，屬基本穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定系數(shù)多接近1.05，由此可見填方邊坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲(chǔ)備不足，特別是暴雨工況或持續(xù)降雨工況下，邊坡接近極限平衡狀態(tài)，且推測(cè)滑面剪出口多位于坡腳擋墻之上，存在越頂風(fēng)險(xiǎn)，滑塌體越頂后可能進(jìn)一步侵占高速公路路面，需加強(qiáng)坡體防護(hù)。

HI段挖方邊坡按原設(shè)計(jì)方案正常工況穩(wěn)定系數(shù)為1.02，屬欠穩(wěn)定狀態(tài)；非正常工況穩(wěn)定系數(shù)為0.84，屬不穩(wěn)定狀態(tài)?？梢姲丛O(shè)計(jì)開挖坡率及防護(hù)措施進(jìn)一步開挖［3］，坡體極有可能出現(xiàn)失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致隧道一側(cè)拱肩山體最大覆蓋厚度急劇減少，導(dǎo)致隧道偏壓過大，隧道襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成不利影響，甚至局部變形過大［4-5］。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)產(chǎn)業(yè)園擬建挖填方邊坡的定性定量分析，得出以下結(jié)論：

（1）按原設(shè)計(jì)方案，填方邊坡屬基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲(chǔ)備不足，特別是暴雨工況或持續(xù)降雨工況下，邊坡接近極限平衡狀態(tài)，且推測(cè)滑面剪出口多位于坡腳擋墻之上，存在越頂風(fēng)險(xiǎn)，滑塌體越頂后可能進(jìn)一步侵占高速公路路面。

（2）挖方邊坡正常工況屬欠穩(wěn)定狀態(tài)，非正常工況屬不穩(wěn)定狀態(tài)，坡體極有可能出現(xiàn)失穩(wěn)，進(jìn)而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成不利影響，甚至局部變形過大。

（3）建議填方邊坡進(jìn)一步加強(qiáng)防護(hù)，坡腳設(shè)置寬平臺(tái)，避免滑塌體侵占高速公路路面。鄰近隧道的挖方邊坡需保證邊坡與隧道的最近距離不宜過小，充分保證隧道外側(cè)拱肩山體最大覆蓋厚度。開挖后避免隧道偏壓，因此建議挖方邊坡增加強(qiáng)支護(hù)措施。

（4）本文通過無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)+三維實(shí)景建模，對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行了宏觀建模，結(jié)合實(shí)地局部的微觀調(diào)查，對(duì)挖填方邊坡進(jìn)行了較為客觀的定性分析。通過GEO5軟件的定量計(jì)算，模型較為直觀，計(jì)算結(jié)果相對(duì)清晰可靠?？梢姳疚牟捎玫某商准夹g(shù)對(duì)邊坡穩(wěn)定的定性定量分析，特別是對(duì)邊坡鄰近隧道的穩(wěn)定性分析是直觀、可靠且易于推廣的，也為邊坡的后期治理提供了充足的依據(jù)，可供相似工程參考借鑒。

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收稿日期：2023-09-09