夏 雨

(中國(guó)十九冶集團(tuán)有限公司, 四川成都 610000)

0 引言

城市復(fù)雜環(huán)境下混合邊坡是指,在已有人工改造的情況下,因城市建設(shè)需要,對(duì)原有基巖的邊坡支護(hù)進(jìn)行調(diào)整形成的新邊坡,該類(lèi)邊坡因周邊建設(shè)情況復(fù)雜,存在道路,小區(qū),學(xué)校,停車(chē)場(chǎng)等多種公共設(shè)施,原邊坡支護(hù)資料不全,回填情況不清楚等情況,新邊坡穩(wěn)定性分析需考慮情況較多,本文研究對(duì)象主要為此類(lèi)邊坡,屬于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中挖填方工程形成的產(chǎn)物。填土部分一般由孤石、塊石、碎石和粘性土組成較松散,容易滲水,黏土有弱膨脹性,基巖為全風(fēng)化-中風(fēng)化花崗巖。它是一種受人工改造及其存在環(huán)境、組成成分、結(jié)構(gòu)及氣候所影響的人工改造邊坡,具有不連續(xù)性,非均質(zhì)性和各向異性的具有復(fù)雜特性的力學(xué)介質(zhì),因?yàn)榫邆溥@些以上特性,讓該類(lèi)邊坡穩(wěn)定性的研究具有復(fù)雜性。

在類(lèi)似攀枝花市區(qū)這種具有大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的區(qū)域,因其地質(zhì)條件的特殊性,在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中形成大量此類(lèi)邊坡,遇到強(qiáng)降雨天氣仍然發(fā)生開(kāi)裂沉降滑坡等地質(zhì)災(zāi)害,給市區(qū)人員生活安全、市政道路、市政建筑等生產(chǎn)生活設(shè)施造成巨大的威脅,這些情況都需要對(duì)該區(qū)域的堆積體邊坡進(jìn)行治理,以滿足人民安全生產(chǎn)生活需要。

1 工程概況

1.1 地形地貌

場(chǎng)地原始地形屬于典型的經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期剝蝕切割的山地溝谷陡坡地形,局部為陡坎?，F(xiàn)經(jīng)過(guò)幾次人工改造場(chǎng)地形成了一標(biāo)段西側(cè)邊坡、佳聯(lián)路及行人梯步,地形呈西高東低,高差最大約 53 m。該場(chǎng)地大范圍上屬于剝蝕切割型的中低山地貌,微地貌上屬于陡坡及臺(tái)地地貌。

1.2 氣象條件

攀枝花市東區(qū)氣候?qū)倌蟻啛釒榛{(diào)的干熱河谷氣候,具有夏季長(zhǎng)、溫度日變化大、四季不分明、氣候干燥、降雨集中、日照多、太陽(yáng)輻射強(qiáng)、氣候垂直差異顯著,以及高溫、干旱等特點(diǎn)。

1.3 地層巖性

攀枝花市東區(qū)出露地層較全,遠(yuǎn)古界、前古生界、中生界及第四系較發(fā)育,新生界分布較零星。研究區(qū)主要分布為第四系現(xiàn)代堆積物及遠(yuǎn)古界花崗巖。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

1.4.1 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震

1.4.1.1 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

區(qū)內(nèi)挽近構(gòu)造主要表現(xiàn)為普遍的強(qiáng)烈抬升和第三紀(jì)的水平運(yùn)動(dòng),于河流沿岸可見(jiàn)高出河谷數(shù)十米的基座階地分布,另還可見(jiàn)第三系地層中褶皺和斷裂發(fā)育,局部有老斷裂復(fù)活的現(xiàn)象,且地震活動(dòng)頻繁。

1.4.1.2 地震

研究區(qū)位于我國(guó)南北地震帶中南段, 晚第四紀(jì)時(shí)斷裂有明顯的活動(dòng)顯示,特別是離場(chǎng)地最近的拉鲊—新九段為全新世活動(dòng)段。區(qū)內(nèi)主要遭受外圍地區(qū)歷史強(qiáng)震和場(chǎng)地附近中強(qiáng)地震的影響,影響較大的共有10次,主要沿鮮水河—小江地震帶和滇西(騰沖—瀾滄斷裂)地震帶分布(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

1.5 水文地質(zhì)特征

1.5.1 地表水

研究區(qū)內(nèi)以中山河谷地貌為主,徑流值相對(duì)較低,多年平均徑流深在70～300 mm之間。

1.5.2 地下水

研究區(qū)主要地下水類(lèi)型分為2種,松散堆積層孔隙水及基巖裂隙水。

2 已破壞邊坡破壞機(jī)理分析

2.1 巖土體分布特征

根據(jù)對(duì)破壞段段邊坡的鉆孔揭露,邊坡的巖土體從上到下的分布與力學(xué)特征:瀝青混凝土面層(Q4ml):該面層強(qiáng)度高; 素填土(Q4ml):由原路基填筑而成,本為中密—密實(shí)狀態(tài),但由于填料不均勻,有大塊石,碎石和漂塊石層,由于雨水滲漏及污水管裂縫影響,細(xì)顆粒部分被帶走,呈松散—稍密狀態(tài),力學(xué)性能差,主要分布在西側(cè)、衡重式擋墻內(nèi)側(cè),厚度不一; 毛石混凝土(Q4ml):修建衡重式擋墻時(shí)回填而成,低壓縮性,力學(xué)性能好; 漂塊石土(Q4ml):主要分布在填土底部,呈稍密—中密狀態(tài)。 全風(fēng)化花崗巖:該層力學(xué)強(qiáng)度中等,力學(xué)性能較好,厚度較大,局部分布,是較好的邊坡地層。 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:壓縮性較低,該層力學(xué)強(qiáng)度較高,厚度較大,整場(chǎng)分布,可以作為支護(hù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)持力層,也是較好的邊坡地層; 中風(fēng)化花崗巖:根據(jù)鉆探揭露和室內(nèi)試驗(yàn),低壓縮性土,該層力學(xué)強(qiáng)度較高。

2.2 巖體結(jié)構(gòu)面特征

場(chǎng)地巖層為花崗巖,通過(guò)地面地質(zhì)調(diào)查和鉆探揭露可知,場(chǎng)地內(nèi)巖體構(gòu)造節(jié)理(裂隙)較發(fā)育,據(jù)野外調(diào)查分析場(chǎng)地基巖中主要發(fā)育為3組裂隙(6-3):J1:產(chǎn)狀 330°～340°∠68°～75°,裂 面較平整,延伸可達(dá) 10 m,張開(kāi)度 1～3 mm, 無(wú)膠結(jié),結(jié)合一般, 結(jié)構(gòu)面起伏粗糙,巖屑充填,裂隙間距 0.2～1 m,為硬性結(jié)構(gòu)面,優(yōu)勢(shì)節(jié)理為 330°∠68°。 J2:產(chǎn)狀18°～25°∠30°～35°,裂面呈 舒緩波狀,延伸長(zhǎng) 2～4 m , 張開(kāi)度 1～3 mm、少量巖屑充填,結(jié)合一般,裂隙間距 0.2～1 m,為硬性結(jié)構(gòu)面。優(yōu)勢(shì)節(jié)理為 20°∠30°。J3:產(chǎn)狀 111°～115°∠66°～68°,裂面較平整,延伸可達(dá) 10 m,張開(kāi)度 1～3 mm,無(wú)膠結(jié),結(jié)合一般,結(jié)構(gòu)面起伏粗糙,巖屑充填,裂隙間距 0.2～1 m,為硬性結(jié)構(gòu)面。優(yōu)勢(shì)節(jié)理為 111°∠66°(圖2)。

圖2 邊坡巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征

3 邊坡破壞、擋土墻變形特征及分析

通過(guò)對(duì)邊坡、擋土墻的變形破壞特征及發(fā)展演化史進(jìn)行分析,總結(jié)出邊坡、 擋土墻變形破壞機(jī)制,從而針對(duì)性地提出邊坡的加固措施。

3.1 擋土墻變形特征

邊坡頂佳聯(lián)路道路出現(xiàn)2條較長(zhǎng)裂縫,分別位于加筋擋土墻區(qū)域和既有重力式擋墻區(qū)域,如圖3所示。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),邊坡加筋擋土墻區(qū)域的道路裂縫距坡頂邊的水平距離約 19.33 m,距坡腳紅線的水平距離約 39.56 m;既有重力式擋墻位置道路裂縫距擋墻頂邊緣約 17.25 m。已破壞段邊坡?lián)跬翂Τ霈F(xiàn)了開(kāi)裂,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),擋土墻發(fā)生整體傾斜(向外側(cè)),最大水平錯(cuò)距約 10 cm,但是墻身較為完整,未出現(xiàn)明顯的變形破裂特征,僅在伸縮縫處出現(xiàn)水泥掉塊。已破壞段邊坡?lián)跬翂δ_處的梯步出現(xiàn)了明顯的變形錯(cuò)動(dòng)跡象,同時(shí),部分梯步扶手出現(xiàn)了拉裂現(xiàn)象,從變形跡象上來(lái)看,擋土墻整體發(fā)生了變形,但是擋土墻本身未出現(xiàn)明顯的開(kāi)裂變形,同時(shí),擋土墻外側(cè)的梯步發(fā)生豎向變形及向外側(cè)的水平變形;擋土墻上方的路基的變形裂縫主要集中在路基內(nèi)側(cè)靠近佳聯(lián)夢(mèng)苑小區(qū)部位,因此初步判斷,路基內(nèi)側(cè)的裂縫和擋土墻墻腳處的變形裂縫是同一個(gè)破裂體系。

圖3 擋土墻變形區(qū)的分布與開(kāi)挖面的位置關(guān)系特征

3.2 邊坡開(kāi)挖過(guò)程中的地下水變化特征

前期項(xiàng)目勘察期間在鉆孔內(nèi)未測(cè)得地下水位,坡體內(nèi)有少量地下水滲出以及西側(cè)地表水下滲變成地下水從中風(fēng)化花巖里流出。佳聯(lián)路下面埋有市政排污管道,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,該管道已發(fā)生泄漏,導(dǎo)致污水滲入到佳聯(lián)路路基及擋土墻下覆風(fēng)化巖體。2017年7月進(jìn)場(chǎng)地勘發(fā)現(xiàn)西北側(cè)毛石擋墻有滲水情況。附近居民告知該處擋墻常年滲水(圖)。2018年3月19日,開(kāi)挖至1 215 m標(biāo)高, 西側(cè)邊坡1 210 m～1 230 m平臺(tái)在開(kāi)挖時(shí)已破壞段南側(cè)發(fā)生局部滑塌,至2018年3月25日停止(期間均為晴天)?；?當(dāng)時(shí)開(kāi)挖面底部有大量水流出,且有臭味。2018年4月13日,開(kāi)挖至1 200 m 標(biāo)高后,西側(cè)邊坡已破壞段中部發(fā)生局部滑塌。邊坡坡腳處在開(kāi)挖過(guò)程中有水體匯集,無(wú)明顯徑流方向。2018年后6月4日開(kāi)挖至1 194 m標(biāo)高后,發(fā)生局部垮塌,垮塌處及坡腳開(kāi)挖過(guò)程面,可見(jiàn)少部分水體匯集。6月11日有雨,6月12日坡腳匯集大量水體,重力式擋土墻中上部水呈線狀流出綜合邊坡開(kāi)挖過(guò)程中的地下水變化特征,可以初步得出如下結(jié)論:

邊坡中無(wú)明顯的地下水位線,佳聯(lián)路市政排污管道發(fā)生滲漏,市政污水已經(jīng)滲入到邊坡,邊坡排水不暢;邊坡中的裂隙水力系統(tǒng)已經(jīng)有完整的補(bǔ)給途徑,可以接受降水的補(bǔ)給;地下水參與了邊坡及擋土墻的變形,在一定程度上促進(jìn)了擋土墻的變形發(fā)生。

3.3 邊坡破壞模式分析

邊坡?lián)跬翂Φ幕?張裂變形的形成演化模式如下:初始階段,公路下方的市政管道存在污水泄漏,坡腳的風(fēng)化巖體因荷載作用以及地下水的軟化作用而發(fā)生壓縮變形,但是坡腳臨空條件有限,未發(fā)生沿著坡腳風(fēng)化巖體及緩傾坡外結(jié) 構(gòu)面發(fā)生明顯的剪切變形。這一階段,擋土墻處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。隨著邊坡開(kāi)挖,滲入路基的水對(duì)擋土墻形成靜水壓力;同時(shí),邊坡中下部巖體發(fā)生卸荷變形, 衡重式擋墻衡重?fù)鯄庵厥綋鯄ρ刂延械慕Y(jié)構(gòu)面發(fā)生垮塌,導(dǎo)致邊坡上部的風(fēng)化巖體發(fā)生松動(dòng),從而發(fā)生變形, 變形沿著結(jié)構(gòu)面向上擴(kuò)展;同時(shí),擋土墻下部巖石較大的壓縮變形,進(jìn)一步為擋土墻張裂提供了變形空間。 可以推斷,在邊坡繼續(xù)開(kāi)挖或極端工況下,邊坡的變形破壞將繼續(xù)沿著 J2 結(jié)構(gòu)面(18°～25°∠30°～35°)向上發(fā)展,同時(shí),邊坡上部分的擋土墻及路徑會(huì)繼續(xù)向下壓縮變形,最終會(huì)和結(jié)構(gòu)面貫通,形成貫通性破裂面。

由以上分析可知,已破壞段邊坡?lián)跬翂奥访骈_(kāi)裂的主要誘發(fā)因素是邊坡開(kāi)挖,誘發(fā)因素是路基地下水管網(wǎng)的破裂導(dǎo)致污水入滲。

4 已破壞段邊坡加固措施建議

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)分析,邊坡的總體變形較為穩(wěn)定,邊坡的的變形及破壞主要受控于 J2 和 J3 這2組結(jié)構(gòu)面,該2組結(jié)構(gòu)面為一陡一緩,可以組合為不穩(wěn)定性塊體。邊坡開(kāi)挖過(guò)程中的幾次局部垮塌均為這2組結(jié)構(gòu)面切割的塊體滑移導(dǎo)致,但是考慮到結(jié)構(gòu)面的延續(xù)性,這2組結(jié)構(gòu)面難以形成較大的塊體,因此,在已有的支護(hù)條件下,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)邊坡的坡面的清理,同時(shí),宜采用噴射混凝土或主動(dòng)網(wǎng)對(duì)坡面隨機(jī)塊體進(jìn)行支護(hù)。

對(duì)誘發(fā)邊坡變形的因素是路基地下水破裂管網(wǎng)進(jìn)行及時(shí)維修,接入城市排水系統(tǒng),防止污水再次大量進(jìn)入。