歐業(yè)頂

（廣東省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì)，廣東惠州 516008）

1 項(xiàng)目技術(shù)背景

1.1 工程概況

工程案例道路位于惠州市西南部，北起現(xiàn)狀鵝嶺立交，沿現(xiàn)狀鵝嶺南路、仲愷大道向南至現(xiàn)狀梧村橋后順接S357，道路設(shè)計(jì)全長(zhǎng)約15.38km，為城市主干路，道路紅線寬42m。古塘坳立交AK3+110～AK3+325（主線里程）和古塘坳?yáng)|風(fēng)立交AK3+418～AK3+520（主線里程）段東側(cè)為深挖路塹（陡土巖質(zhì)邊坡），前期道路建設(shè)對(duì)原剝蝕低山丘陵開(kāi)挖適度放坡后，未作治理，該線路運(yùn)營(yíng)期間，部分路塹邊坡在外動(dòng)力地質(zhì)作用下誘發(fā)了小型崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)線路運(yùn)營(yíng)安全構(gòu)成威脅，建設(shè)單位擬對(duì)易誘發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的深挖路塹邊坡在線路改擴(kuò)期間進(jìn)行治理，以確保線路運(yùn)營(yíng)安全，擬治理的深挖路塹邊坡及編號(hào)見(jiàn)表1（線路“左或右”按小—大里程方向確定，強(qiáng)風(fēng)化巖按松散土質(zhì)考慮）。

表1 邊坡一覽表

1.2 路塹邊坡勘察手段

路塹邊坡采用綜合勘察方法，資料收集、工程地質(zhì)調(diào)繪、工程鉆探、取巖土試樣、室內(nèi)試驗(yàn)、原位測(cè)試等方法相結(jié)合。路塹邊坡鉆孔根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）中一級(jí)邊坡布設(shè)鉆孔，勘探鉆孔終孔要求進(jìn)入路基標(biāo)高以下穩(wěn)定中風(fēng)化巖不小于3m。野外工程地質(zhì)調(diào)繪（含“地質(zhì)、水文、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)”）工作方法按路線穿越法和重點(diǎn)追索法進(jìn)行野外實(shí)地圈定測(cè)區(qū)，野外工作底圖采用1∶500地形圖，對(duì)重要地質(zhì)點(diǎn)或地質(zhì)現(xiàn)象做拍照記錄，對(duì)坡面中風(fēng)化巖裸露的坡面進(jìn)行1∶10的裂隙實(shí)測(cè)、素描，以確定優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀以及分析結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。

1.3 場(chǎng)地巖土分布特征

根據(jù)鉆探揭露，綜合坡面露頭地質(zhì)調(diào)查，其下分布的巖土體按成因類(lèi)型、物質(zhì)成分自上而下可分為：①第四系坡積土層（Qdl）、②侏羅系漳平組第一段基巖（Jz1），對(duì)各巖土層由淺至深分述如下：

①層粉質(zhì)粘土：褐紅色、褐黃色，很濕，狀態(tài)主要為硬塑，成份以粉粒/粘粒為主，不均勻約含15%～20%次棱角狀礫和碎石，干強(qiáng)度、韌性中等，屬中—壓縮性土；該層邊坡表層局部分布。

②1層全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：紅褐色，結(jié)構(gòu)基本破壞，尚可辨認(rèn)，巖質(zhì)極軟，巖體風(fēng)化成堅(jiān)硬土狀，遇水易軟化，屬中—壓縮性土；該層場(chǎng)地局部分布。

②2層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：紅褐色，結(jié)構(gòu)大部分破壞，裂隙很發(fā)育，泥質(zhì)膠結(jié)，泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)極軟，巖體破碎，巖芯為土夾碎塊狀、碎塊狀、塊狀，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)；該層場(chǎng)地均有揭露。

②3層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：紅褐色，裂隙發(fā)育，局部裂隙面含鐵質(zhì)，泥質(zhì)膠結(jié)，泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)極軟，巖體主要為較破碎巖芯主要為短柱狀，局部巖體破碎巖芯為塊狀和餅狀、巖體較完整巖芯為長(zhǎng)柱狀，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)；該層場(chǎng)地均有分布，均未揭穿。

1.4 巖體結(jié)構(gòu)面特征

根據(jù)路塹邊坡坡面露頭現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)繪，坡面產(chǎn)出的主要巖土體上部為坡積土和全—強(qiáng)風(fēng)化巖體，局部中風(fēng)化巖石呈透鏡狀、似層狀或呈碎石狀風(fēng)化體產(chǎn)出，為極軟巖，抗風(fēng)化能力差，巖體吸水膨脹、失水易收縮/龜裂。路塹邊坡中下部發(fā)育中風(fēng)化巖體，邊坡巖體各構(gòu)造面和次生結(jié)構(gòu)面（風(fēng)化裂隙、卸荷裂隙）發(fā)育，裂面泥化發(fā)育；局部發(fā)育軟弱夾層（泥化層理、風(fēng)化夾層）；由于巖土體物理、力學(xué)性質(zhì)的差異和區(qū)域構(gòu)造共同作用，使巖土體形成大小不一、形狀各異的巖石塊體，多呈錐形、楔形、菱形。坡面巖土體結(jié)構(gòu)上部呈松散狀，中下部呈碎塊狀—鑲嵌狀，導(dǎo)致坡面裸露后邊坡穩(wěn)定性、耐久性差。

勘察期間，對(duì)各坡面裸露的中風(fēng)化以上巖體，選擇有代表性的中風(fēng)化巖體露頭，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面的精細(xì)統(tǒng)計(jì)描述，選擇結(jié)構(gòu)面描述的視窗面積不小于1m2，對(duì)統(tǒng)計(jì)的節(jié)理裂隙首先進(jìn)行節(jié)理玫瑰花圖分析，得出優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面方向，進(jìn)而采用赤平投影分析，Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例中風(fēng)化巖結(jié)構(gòu)面分析結(jié)果如圖1所示。

圖1 Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例中風(fēng)化巖結(jié)構(gòu)面穩(wěn)定性分析圖

2 綜合條件分析

2.1 路塹邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)繪，各邊坡所處地貌類(lèi)型為剝蝕低山丘陵間夾山間凹地，山體自然斜坡坡度10°～25°，熱帶常綠闊葉林及低矮植被發(fā)育，人工邊坡坡度45°～65°，人工巖質(zhì)邊坡坡面植被不發(fā)育，土質(zhì)邊坡坡面植被發(fā)育；邊坡在原線路施工時(shí)按一級(jí)坡開(kāi)挖，坡面均未作治理，開(kāi)挖形成的邊坡坡面上部主要出露坡積土、全—強(qiáng)風(fēng)化巖體；坡面中下部出露中風(fēng)化巖體，另外，局部坡面上部夾溥層狀中風(fēng)化巖體，巖體層理及節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理/裂隙部分為順層或切層張性裂隙，中厚層狀，Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例地層產(chǎn)狀為：215°∠55°，局部夾較多團(tuán)塊狀中風(fēng)化巖塊，巖體呈碎塊狀—散體狀，夾層風(fēng)化、囊狀風(fēng)化、團(tuán)塊狀風(fēng)化、透鏡狀風(fēng)化育，構(gòu)成了邊坡巖土體的不良軟弱夾層，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，坡面巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，將巖體切割/包圍呈錐形、楔形、菱形、方形，巖體完整性差，洪雨期間坡面可見(jiàn)面狀水流從層間或節(jié)理/裂隙中滲出，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性不利；根據(jù)Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)、節(jié)理玟瑰花圖、赤平投影分析表明兩組優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面組合交差線的傾向與坡面傾向一致，傾角小于設(shè)計(jì)開(kāi)挖放坡坡角，大于坡頂天然坡角，結(jié)構(gòu)面交線在兩種坡面都有出露，對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。根據(jù)案例分析影響邊坡穩(wěn)定主要因素為地形地貌、巖土層、巖土體力學(xué)性質(zhì)、巖體產(chǎn)狀、巖體發(fā)育情況及外力等因素，勘察過(guò)程中應(yīng)采用收集資料、地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)等資料對(duì)路塹邊坡進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

2.2 路塹邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例坡面產(chǎn)出的強(qiáng)風(fēng)化以上巖土體（全風(fēng)化巖、坡積土）存在呈圓弧破壞的潛勢(shì)，而中風(fēng)化風(fēng)化巖體存在沿不良結(jié)構(gòu)面變形失穩(wěn)的潛勢(shì)。為進(jìn)一步分析各邊坡呈圓弧和順層破壞時(shí)的特征，根據(jù)Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例工程地質(zhì)剖面（剖面ⅠE-ⅠE′）對(duì)改建后設(shè)計(jì)人工邊坡最終坡面按一定坡率分級(jí)分臺(tái)階放坡后，采用簡(jiǎn)化畢肖浦（Bishop）法進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算，計(jì)算時(shí)以最終設(shè)計(jì)邊坡面及線路路面標(biāo)為基準(zhǔn)，以坡腳出平面點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，輸入有關(guān)巖土參數(shù)自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，得出最小安全系數(shù)，從而判定邊坡當(dāng)前所處的穩(wěn)定狀態(tài)，為下一步治理提供依據(jù)；根據(jù)計(jì)算結(jié)果，Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例坡面呈圓弧破裂時(shí)的安全系數(shù)為K=1.855（見(jiàn)圖2），且圓弧破裂面均呈小曲率曲面，邊坡計(jì)算剖面安全系數(shù)大于規(guī)范規(guī)定的最小穩(wěn)定性安全系數(shù)（最小安全系數(shù)為1.30），邊坡還應(yīng)該考慮在臺(tái)風(fēng)暴雨天氣誘發(fā)下（巖土體飽水后抗剪強(qiáng)度急劇降低）邊坡易沿上部坡積土、全/強(qiáng)風(fēng)化巖土質(zhì)出露坡面產(chǎn)生失穩(wěn)、破壞。根據(jù)Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例中風(fēng)化赤平投影分析安全系數(shù)為K=0.983（見(jiàn)圖1），赤平投影分析安全系數(shù)小于規(guī)范規(guī)定的最小穩(wěn)定性安全系數(shù)（最小安全系數(shù)為1.35），故邊坡存在不穩(wěn)定潛勢(shì)，穩(wěn)定類(lèi)型為：可能滑動(dòng)。根據(jù)案例分析土質(zhì)邊坡可采用圓弧法計(jì)算，巖質(zhì)邊坡在巖體露頭清晰時(shí)，可通過(guò)有代表性的中風(fēng)化巖體露頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)進(jìn)行節(jié)理裂隙進(jìn)行玫瑰花圖分析最優(yōu)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行赤平投影分析計(jì)算。

圖2 ⅠE-ⅠE′剖面地質(zhì)情況和穩(wěn)定性計(jì)算

2.3 路塹邊坡勘察支護(hù)評(píng)價(jià)

根據(jù)Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例定性及定量分析計(jì)算，邊坡開(kāi)挖至最終設(shè)計(jì)坡面和路面坪標(biāo)后，土質(zhì)邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；而巖質(zhì)邊坡中風(fēng)化巖體出露的坡面受多組結(jié)構(gòu)面切割，坡面巖體易沿結(jié)構(gòu)面交線或不良結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的潛勢(shì)，且穩(wěn)定性系數(shù)小于規(guī)范規(guī)定的最小穩(wěn)定性安全系數(shù)，對(duì)未來(lái)線路經(jīng)過(guò)路段的安全運(yùn)營(yíng)存在威脅，須進(jìn)行邊坡支護(hù)、加固。路塹邊坡場(chǎng)地均為交通運(yùn)輸線路，路塹邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)勘察最終穩(wěn)定性、定量分析進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)并兼顧各坡面美觀，在條件情況允許情況下優(yōu)先考慮分級(jí)放坡開(kāi)挖，邊坡坡分級(jí)坡不宜大于10m，每級(jí)邊坡間設(shè)置臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于2m。不同巖性界面應(yīng)設(shè)置臺(tái)階，土體坡率大多按（1∶1.0）～（1∶1.25）放坡，巖體坡率按（1∶0.5）～（1∶1.0）放坡為宜。

路塹邊坡巖土體對(duì)水的敏感性較強(qiáng)，局部存在的傾向與坡向相同、傾角小于邊坡角的結(jié)構(gòu)面易產(chǎn)生順結(jié)構(gòu)面的滑移失穩(wěn)，并且?guī)r土體風(fēng)化裂隙/卸荷裂隙發(fā)育，易產(chǎn)生書(shū)頁(yè)狀崩塌、溜坍剝離失穩(wěn)，路塹邊坡進(jìn)一步放坡后仍應(yīng)采取工程加固措施，根據(jù)Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例巖土體特征和已有定性、定量分析評(píng)價(jià)，建議坡面采用注漿錨桿（索）加混凝土格構(gòu)梁支護(hù)（錨桿長(zhǎng)度應(yīng)由計(jì)算確定），局部呈夾層風(fēng)化體產(chǎn)出的中風(fēng)化巖體出露坡面采用加長(zhǎng)錨桿或錨桿樁加混凝土格構(gòu)梁支護(hù)（錨桿長(zhǎng)度應(yīng)由計(jì)算確定），邊坡中下部為碎塊狀—散體狀中風(fēng)化巖，易掉塊，建議格內(nèi)掛鋼絲網(wǎng)采用U型釘固定后噴射營(yíng)養(yǎng)土植草以美化環(huán)境。坡頂應(yīng)設(shè)置排水天溝、臺(tái)階面靠近邊坡內(nèi)側(cè)設(shè)排水明溝、坡腳設(shè)置排水地溝，脊間谷地應(yīng)設(shè)置坡面排水溝（吊溝）將天溝、臺(tái)階明溝、坡腳地溝的地表水一同引入線路的統(tǒng)一排水系統(tǒng)；坡面排水溝應(yīng)設(shè)置消能池，且坡面地表水在引入場(chǎng)地排水系統(tǒng)前應(yīng)經(jīng)沉淀池沉淀后方可排入場(chǎng)外統(tǒng)一的排水系統(tǒng)。

3 應(yīng)對(duì)措施分析

3.1 路塹邊坡設(shè)計(jì)治理方案

根據(jù)設(shè)計(jì)院出版的路塹邊坡施工圖設(shè)計(jì)方案，Ⅰ號(hào)路塹邊坡采用3～5 級(jí)坡開(kāi)挖，坡率采用1∶1，每級(jí)坡高8m，每級(jí)坡頂設(shè)置2m臺(tái)階，坡面采用錨桿+格構(gòu)梁支護(hù)，自下而上一級(jí)坡和二級(jí)坡錨桿長(zhǎng)度為9m，三級(jí)坡、四級(jí)坡及五級(jí)坡錨桿長(zhǎng)度為12m，錨桿水平和垂直間距均為3m，錨桿直徑為130mm，坡面格構(gòu)梁截面尺寸為0.3m×0.3m；格構(gòu)梁內(nèi)采用噴混植生綠化；坡頂和坡頂臺(tái)階設(shè)置截水溝，坡中間設(shè)置截流槽把地表水統(tǒng)一匯流至坡腳市政管溝中。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）規(guī)定一級(jí)邊坡抗滑移穩(wěn)定性安全系數(shù)為不小于1.35，Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例巖質(zhì)邊坡赤平投影分析安全系數(shù)為0.983，根據(jù)路塹邊坡施工圖設(shè)計(jì)文件采用錨桿+格構(gòu)梁支護(hù)后計(jì)算得到安全系數(shù)為1.39，安全系數(shù)不小于1.35滿足規(guī)范要求。

3.2 路塹邊坡治理效果

施工過(guò)程中裸露出來(lái)的中風(fēng)化巖產(chǎn)狀和結(jié)構(gòu)裂隙面產(chǎn)狀經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè)與勘察期間測(cè)得出露巖層產(chǎn)狀和節(jié)理裂隙產(chǎn)狀吻合，路塹邊坡開(kāi)挖后處于穩(wěn)定狀態(tài)與勘察階段分析計(jì)算評(píng)價(jià)相近，邊坡支護(hù)采用錨桿+格構(gòu)梁及框內(nèi)噴混植生綠化支護(hù)后，施工后經(jīng)過(guò)第三方檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，錨桿抗拔力滿足設(shè)計(jì)要求，監(jiān)測(cè)邊坡表層移位、深層位移和沉降數(shù)據(jù)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，后期經(jīng)過(guò)惡劣等天氣后觀察邊坡均處于穩(wěn)定狀態(tài)，治理效果良好。

4 分析結(jié)論

路塹邊坡可按場(chǎng)地地形地貌、出露地質(zhì)條件、工程規(guī)模、施工條件等選擇具有針對(duì)性勘察手段，根據(jù)Ⅰ號(hào)路塹邊坡案例在土巖質(zhì)路塹邊坡巖土層露頭清晰情況下可采用工程地質(zhì)調(diào)繪、工程鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)等方法結(jié)合進(jìn)行勘察，通過(guò)鉆探、工程地質(zhì)調(diào)繪及室內(nèi)試驗(yàn)查明邊坡巖土層分布規(guī)律和特征、巖土層參數(shù)、巖體和節(jié)理裂隙產(chǎn)狀、已發(fā)生滑坡或崩塌的破壞機(jī)理等，結(jié)合查明資料對(duì)路塹邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)計(jì)算，土質(zhì)邊坡主要采用土層分布規(guī)律和巖土參數(shù)進(jìn)行圓弧法計(jì)算邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)，巖質(zhì)邊坡主要采用有代表性的中風(fēng)化巖體露頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)進(jìn)行節(jié)理裂隙進(jìn)行玫瑰花圖分析最優(yōu)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行赤平投影分析計(jì)算邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)，施工圖設(shè)計(jì)可按路塹邊坡穩(wěn)定性定性和定量分析結(jié)論進(jìn)行設(shè)計(jì)，可有效治理路塹邊坡穩(wěn)定。