黃待望HUANG Dai-wang；連煜晧LIAN Yu-hao；周奇輝ZHOU Qi-hui

（中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 311122）

1 工程概況

擬建工程規(guī)劃區(qū)場地分布高程833～1065m，南北向長約1000m，東西向?qū)?50～740m，面積約49.20 公頃，地勢(shì)西北高、南東低，斜坡原始自然邊坡坡度約20°。規(guī)劃區(qū)內(nèi)主要為居住用地、公共設(shè)施用地、工業(yè)用地、物流倉儲(chǔ)用地、道路廣場用地、綠化用地等。

前期各階段勘察結(jié)論基本一致：新集鎮(zhèn)場地穩(wěn)定性為“穩(wěn)定性差”場地，場地適宜性為“適宜性差”。經(jīng)過針對(duì)性工程措施處理后，可用于工程建設(shè)。根據(jù)地勘結(jié)論，進(jìn)行了場地邊坡支擋措施設(shè)計(jì)并進(jìn)行施工。在施工過程中，場地C 區(qū)QB3-45 擋墻（高程約1000m）開挖后，臨時(shí)邊坡出現(xiàn)明顯變形，至十余天后變形區(qū)土體已全部散體，在距槽段后方27~35m 處發(fā)現(xiàn)5 條拉裂縫。之后，施工單位對(duì)該區(qū)域變形體進(jìn)行削坡卸荷至滑動(dòng)面。施工單位對(duì)場地C 區(qū)QB1-17（高程877~887m）擋墻基槽進(jìn)行開挖，擋墻基槽開挖深度1.5～3m。在基槽開挖過程，基槽上部土體有變形跡象，后方高程883～890m 山坡有大量裂縫出現(xiàn)。

為查明原因，通過采用豎井、坑探槽等勘探，結(jié)合現(xiàn)場施工的擋墻基槽及沖溝開挖，現(xiàn)場取樣和試驗(yàn)等手段進(jìn)行了補(bǔ)充勘察，發(fā)現(xiàn)場地大部分基覆界面分布有粉土質(zhì)礫或含礫黏土等軟弱土層，厚度一般10~60cm 不等，現(xiàn)場取樣試驗(yàn)表明，軟弱土層物理力學(xué)性狀差，對(duì)場區(qū)局部穩(wěn)定性起控制作用。引起場區(qū)含礫粘土和粉土質(zhì)礫的分布范圍增大的原因主要有：施工場地為斜坡地形，場地地基條件復(fù)雜，場地軟弱土層的成因、分布、性狀變化大，超出了規(guī)程規(guī)定勘探精度的控制范圍。雖然該場地初步選址、選址、場地詳細(xì)勘察各個(gè)階段的勘探點(diǎn)間距、勘探孔深度和工程地質(zhì)評(píng)價(jià)均滿足規(guī)程規(guī)范的要求，但場地植被茂密，表部孤石多，前期采用以鉆探為主的勘探方法，鉆探對(duì)厚度很薄的軟弱土層適應(yīng)性較差，取芯容易遺漏含礫黏土、粉土質(zhì)礫等軟弱夾層，給地質(zhì)分析判斷造成困難。補(bǔ)充勘察時(shí)改進(jìn)了勘探手段，主要采用挖掘機(jī)開挖探井、坑槽來查明軟弱土層的性狀、成層性及分布范圍。

由于場地邊坡穩(wěn)定條件發(fā)生了較大變化，因此，有必要根據(jù)查明的地質(zhì)條件對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核，如果場區(qū)邊坡穩(wěn)定性不能滿足規(guī)范要求，則要采取新的邊坡處理方案。

2 場地穩(wěn)定性分析

結(jié)合補(bǔ)勘結(jié)果，施工場地C 區(qū)覆蓋層呈三層結(jié)構(gòu)，上部①碎石混合土，堆積稍密～中密，其下②碎塊石，呈松散～稍密狀，基覆界面大部分有③-2 粉土質(zhì)礫分布，局部有③-1 含礫粘土分布?；步缑嫣幏植嫉蘑蹖雍[粘土、粉土質(zhì)礫力學(xué)性狀差，遇水易軟化，且順層面傾向坡外，是控制邊坡整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。在施工場地C 區(qū)內(nèi)發(fā)育C1-1、C3-1、C3-3 變形體，且三個(gè)變形體規(guī)模都不大。

2.1 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)選取

邊坡工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），并參考《水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5353-2006）執(zhí)行。

①根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2013）對(duì)于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)規(guī)定，本工程屬于永久邊坡，此時(shí)宅基地房屋投入使用，邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)。各工況安全系數(shù)見表1。

表1 安全系數(shù)表

②參考電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5353-2006），邊坡穩(wěn)定計(jì)算工況如下：1）持久工況：自重+地下水壓力（常態(tài)）+加固力；2）短暫工況：自重+地下水壓力（常態(tài)）+加固力＋暴雨；3）偶然工況：自重+地下水壓力（常態(tài)）+加固力+地震作用。

根據(jù)工程設(shè)計(jì)等級(jí)，本工程設(shè)計(jì)級(jí)別應(yīng)為Ⅰ級(jí)防治工程，屬于B 類水庫邊坡，各工況安全系數(shù)見表2。

表2 安全系數(shù)表

綜上所述，本工程各工況的安全系數(shù)如表3 所示。

表3 安全系數(shù)表

2.2 計(jì)算方法與計(jì)算參數(shù)

2.2.1 計(jì)算方法

本次采用加拿大公司開發(fā)的Rocscience 系統(tǒng)軟件中的Slide 模塊，進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算。穩(wěn)定計(jì)算方法采用摩根斯坦（Morgenstern-Price，簡稱M-P）法。摩根斯坦法（MP）法則考慮了條塊間的剪應(yīng)力和正應(yīng)力，同時(shí)滿足力矩平衡和力的平衡條件，是一種隱式解法。對(duì)于折線滑動(dòng)面，建筑邊坡、水利水電邊坡規(guī)范均推薦此種算法。

2.2.2 計(jì)算參數(shù)

①土層參數(shù)?？紤]到本工程的地下水位埋深與現(xiàn)場施工揭露情況，一般工況中的基覆界面軟弱土層采用飽和參數(shù)，上部其它土層采用天然參數(shù)。計(jì)算土層物理力學(xué)參數(shù)取值參考地質(zhì)建議值，如表4 和表5 所示。②地震參數(shù)。本地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅷ度。③計(jì)算荷載。道路荷載20kPa，房屋荷載15kPa/層，房屋按建筑總布置圖示意的建筑層數(shù)取值，移民住宅場地原則上一般住宅按地面3 層控制，帶底商住宅按地面4 層考慮。

表4 土層物理力學(xué)參數(shù)取值表

由于邊坡穩(wěn)定主要受基覆界面軟弱土層控制，一般工況時(shí)，該軟弱土層已采用飽和物理力學(xué)參數(shù)，則暴雨工況時(shí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)與一般工況差別較小，不起控制作用。因此，僅分析一般工況和地震工況。

2.3 原設(shè)計(jì)方案穩(wěn)定性分析

對(duì)采取原設(shè)計(jì)方案的施工場地C 區(qū)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，對(duì)比在原地勘結(jié)論和補(bǔ)勘結(jié)論下邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)。取幾個(gè)地質(zhì)條件較差的剖面進(jìn)行檢算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在原地勘結(jié)論下，剖面12 在一般工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.616；在地震工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.462，均滿足規(guī)范要求。而基于補(bǔ)勘結(jié)論，剖面12 在一般工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.208；在地震工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.048，不能滿足規(guī)范要求。

剖面12 基覆界面軟弱土為③-1 含礫粘土層，覆蓋層分布有②混合土塊石、①碎石混合土、②碎塊石層，下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化玄武巖。該剖面后緣，在高程約1020m 以上在隱晶質(zhì)玄武巖頂面和底面分別分布有③-1含礫粘土和C8 層間錯(cuò)動(dòng)帶共兩層相對(duì)軟弱層。

對(duì)剖面12 進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖1 和圖2 所示。

圖1 剖面12 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果（一般工況）

圖2 剖面12 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果（地震工況）

由計(jì)算結(jié)果：一般工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.028（后緣）/1.255/1.218（前緣）；地震工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為0.897（后緣）/1.116/1.093（前緣）。

安全系數(shù)小于規(guī)范要求的滑動(dòng)面剪出口有3 處，其高程分別為：1011m（4#商業(yè)街后緣）、900m（政府、行政服務(wù)中心后緣）、870m（855 宅基地后緣邊坡）。

3 治理方案

基于補(bǔ)勘結(jié)論，場地C 區(qū)原設(shè)計(jì)方案的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)無法滿足規(guī)范要求，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。針對(duì)本工程場地的實(shí)際情況，可行的治理思路一般有：①抗滑支擋；②卸土或換土回填。

采取設(shè)計(jì)變更時(shí)，工程場地C 區(qū)的擋墻已建成約70%，且根據(jù)移民安置安排，C 區(qū)大部分場地要先行移交村民建設(shè)房屋。若對(duì)C 區(qū)采用卸土方案，則需要拆除較多已建擋墻，且難以滿足移民安置計(jì)劃。因此，從經(jīng)濟(jì)和移民安置進(jìn)度方面考慮，C 區(qū)不宜采用卸土或換土回填方案。因此，需選擇抗滑支擋的治理方案：基本維持原規(guī)劃設(shè)計(jì)不變，根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果以及現(xiàn)場施工實(shí)際情況，采取抗滑樁或巖基擋墻進(jìn)行支擋，局部有條件的區(qū)域進(jìn)行卸土減載。

抗滑支擋結(jié)構(gòu)可以采用巖基抗滑擋墻或抗滑樁?？紤]到巖基擋墻施工期的穩(wěn)定性，對(duì)部分巖基擋墻在開挖前需要在其上方打設(shè)圍護(hù)樁，因此，共有3 種支擋方案進(jìn)行比選，分別為：①巖基擋墻+圍護(hù)樁；②抗滑樁；③巖基擋墻+抗滑樁。設(shè)置抗滑支擋結(jié)構(gòu)的基本思路如下：根據(jù)計(jì)算的剪出口位置，確定需要設(shè)置抗滑支擋結(jié)構(gòu)的位置；在這些位置或附近，布置抗滑支擋結(jié)構(gòu)，并通過調(diào)整高程、卸土減載等措施來對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化；若為巖基抗滑擋墻，則對(duì)其開挖過程臨時(shí)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定分析，若無法滿足設(shè)計(jì)要求，則增設(shè)圍護(hù)樁。

經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，同時(shí)綜合考慮施工難易程度和施工工期，本工程選擇抗滑樁的方案，相比巖基擋墻+圍護(hù)樁、巖基擋墻+抗滑樁方案來說，其優(yōu)點(diǎn)主要有：①抗滑樁施工對(duì)場地的擾動(dòng)小，有利于場地施工期的穩(wěn)定；②部分?jǐn)嗝孑^小的抗滑樁采用鉆孔灌注樁，對(duì)場地內(nèi)其它項(xiàng)目施工的影響較小，工期相對(duì)較短。

3.1 抗滑樁設(shè)置

根據(jù)剖面12 計(jì)算的剪出口位置，4#商業(yè)街開挖后在1010~1030m 存在剪出風(fēng)險(xiǎn)，由于此處覆蓋層較深（約18m）且地形較陡，因此在該范圍設(shè)置一排抗滑樁；在政府、行政服務(wù)中心后緣890～910m 存在剪出風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)置一排抗滑樁。采用的抗滑樁尺寸根據(jù)相應(yīng)剖面計(jì)算得出，各抗滑支擋結(jié)構(gòu)的位置及尺寸見表6。

表6 抗滑樁方案抗滑支擋結(jié)構(gòu)列表

3.2 新設(shè)計(jì)方案穩(wěn)定性分析

對(duì)采取新設(shè)計(jì)方案的施工場地C 區(qū)的12 剖面進(jìn)行檢算，采用和2.2 節(jié)同樣的計(jì)算方法，分析邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)。場地內(nèi)基覆界面存在含礫粘土，需采用折線法計(jì)算沿該軟弱土層滑動(dòng)的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。由計(jì)算結(jié)果：一般工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.355；暴雨工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.354；地震工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.198。對(duì)于土體邊坡，還需要驗(yàn)算在覆蓋層內(nèi)圓弧滑動(dòng)的可能，故采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算邊坡安全系數(shù)。由計(jì)算結(jié)果：一般工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.870；暴雨工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.650；地震工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.684。

由以上結(jié)果可知，采用新的治理方案后，無論在何種工況，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)論

對(duì)于在復(fù)雜場地依據(jù)前期勘察結(jié)論進(jìn)行邊坡處治設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了施工開挖后局部邊坡開裂變形等現(xiàn)象，后進(jìn)行補(bǔ)勘發(fā)現(xiàn)場區(qū)含礫粘土和粉土質(zhì)礫的分布范圍增大的問題，需要對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核，再提出相應(yīng)的處治措施。本文對(duì)復(fù)雜場地邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析與處治，得到以下結(jié)論：①根據(jù)補(bǔ)勘結(jié)論，取幾個(gè)地質(zhì)條件較差的剖面進(jìn)行檢算，發(fā)現(xiàn)工程范圍內(nèi)的邊坡整體穩(wěn)定性好，但場地C 區(qū)剖面12 在一般工況和地震工況下，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均不滿足規(guī)范要求，均有可能發(fā)生變形破壞。因此對(duì)于場地C 區(qū)內(nèi)邊坡，應(yīng)該進(jìn)行工程治理。②綜合工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)成本比較，抗滑樁施工對(duì)場地的擾動(dòng)小，有利于場地施工期的穩(wěn)定，且部分?jǐn)嗝孑^小的抗滑樁采用鉆孔灌注樁，對(duì)場地內(nèi)其它項(xiàng)目施工的影響較小，工期相對(duì)較短，因此本工程邊坡宜采取抗滑樁支擋措施。③采用抗滑樁支擋后，建設(shè)場地邊坡的穩(wěn)定性得到大幅提高，邊坡穩(wěn)定系數(shù)在一般工況、地震工況以及暴雨工況下，均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求?？芍?jīng)過采用適當(dāng)?shù)墓こ烫幚泶胧┖?，場地是穩(wěn)定的，滿足鎮(zhèn)區(qū)建設(shè)用地的要求。