淺談高填方邊坡的穩(wěn)定性分析與治理對策

歐陽維璘

【摘 要】高填方邊坡的穩(wěn)定性一直都是影響工程質(zhì)量與安全的一大重要技術(shù)問題，如何對高填方邊坡的穩(wěn)定性做到準(zhǔn)確分析，并尋找對應(yīng)的加固方法，已經(jīng)成為邊坡工程的一個難題。本文通過實例對高填方邊坡的穩(wěn)定性進行分析，并探求合理的對策，以避免發(fā)生邊坡失穩(wěn)事故。

【關(guān)鍵詞】高填方邊坡；穩(wěn)定性；對策

高填方是指根據(jù)需要將指定區(qū)域用土、水泥或石子等材料用分層或者碾壓等方式，建成比周圍建筑高一些的設(shè)計。高填方邊坡就是用高填方設(shè)計方式加高的邊坡。由于高填方邊坡突出位置，其穩(wěn)定性不僅關(guān)系到邊坡的穩(wěn)固，而且一旦出現(xiàn)崩塌等情況將危及到周圍的建筑、人等，因此高填方邊坡的穩(wěn)定性不容我們忽視。本人于2012年初接到“梧州市220kV紅嶺變電站”（現(xiàn)已改名為翡翠變）的設(shè)計任務(wù)，負責(zé)該工程的‘三通一平等施工圖紙的設(shè)計工作。220kV紅嶺變?yōu)閺V西首個3C綠色智能變電站。該工程選定的站址，位于梧州市火車站西偏南位置，該區(qū)域擬建成物流園區(qū)，站址緊臨城市政規(guī)劃路。220kV紅嶺變站區(qū)場地南面為填方段，按照場平標(biāo)高（56m-55.75m），紅嶺站址填土邊坡最高為26米。因此該工程初設(shè)階段考慮采用自然放坡和坦薩生態(tài)邊坡兩種方案。坦薩生態(tài)邊坡方案節(jié)省占地，由于進行加筋處理，分層碾壓后能有效控制不均勻沉降?；靥钔练搅啃。枰赓?fù)辽?，有效減少外運填料產(chǎn)生的費用。完工后與周圍環(huán)境能很好融為一體。自然放坡與塔薩方案比較，自然放坡征地面積大6畝，臨時用地大6.7畝，回填土方多34000m3，擋土墻多1860m3。自然放坡較塔薩方案工程總造價多140萬。

1.高填方邊坡穩(wěn)定性分析方法與加固技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1.1高填方邊坡穩(wěn)定性分析方法的研究現(xiàn)狀

滑坡現(xiàn)象在自然界中時常發(fā)生，也引起了人們廣泛的關(guān)注。早期人們應(yīng)對高填方邊坡主要采取定性分析的方法，其未能得出高填方邊坡穩(wěn)定性的相關(guān)數(shù)據(jù)，只能大致確定是否穩(wěn)定。隨著人們對高填方邊坡穩(wěn)定性的深入研究和探索，人們開始使用一些定量分析的方法，從不同角度建立模型對邊坡的穩(wěn)定性進行研究，使得出的高填方邊坡穩(wěn)定性的結(jié)果得到數(shù)據(jù)支持。截止到目前，高填方邊坡穩(wěn)定性分析主要有定性分析法和定量分析法兩種方法。根據(jù)不同的邊坡，定性分析法可分為自然歷史分析法、諾模圖法、赤平極射投影法、工程類比法、專家系統(tǒng)、范例推理法等方法，表1列出了定性分析法上述方法的原理及其發(fā)展動態(tài)。定量分析法又確定性分析法和不確定分析法；確定性分析法包括極限平衡法和數(shù)值分析法，極限平衡法包括瑞典條分法、Bishop條分法、Sarma法、斯賓塞法、摩根斯坦-普賴斯法、傳遞系數(shù)法等方法，數(shù)值分析法包括有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）、無界元法（IDEM）、數(shù)值流形元法（NMM）等方法；不確定分析法包括可靠度評價法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法（ANN）、灰色系統(tǒng)評價法、模糊評價法、遺傳法、綜合法等方法。

1.2高填方邊坡加固技術(shù)的研究現(xiàn)狀

高填方邊坡滑坡、坍塌等邊坡穩(wěn)定性不良帶來的危害會帶來經(jīng)濟損失，甚至造成不可逆轉(zhuǎn)的巨大災(zāi)害，因此，對高填方邊坡的加固技術(shù)進行研究具有重要的現(xiàn)實意義和社會意義。隨著工程師應(yīng)對具有不同穩(wěn)定性的邊坡，截止到目前，已經(jīng)研究出了不少高填方邊坡的加固技術(shù)。高填方邊坡的加固技術(shù)主要包括重力式擋墻、抗滑樁、扶壁式擋墻錨桿技術(shù)、懸臂式擋墻、格構(gòu)加固、噴錨網(wǎng)支護、坡慮法、注漿加固、懸掛式擋墻等加固技術(shù)?，F(xiàn)有的高填方邊坡加固技術(shù)多種多樣，針對具有不同穩(wěn)定性的高填方邊坡，我們需要選擇合適的加固技術(shù)，以而不能盲目選擇。同時，我們還可以針對不同的邊坡可以創(chuàng)新或完善已有的邊坡加固技術(shù)，盡全力去消除可以避免安全隱患，以保障人類和財產(chǎn)等的安全。

2.高填方邊坡的穩(wěn)定性分析

針對梧州市220kV紅嶺變電站中高填方邊坡的項目，我們采取了定量分析法與定性分析法結(jié)合的方法對其的穩(wěn)定性進行分析：（1）影響高填方邊坡的穩(wěn)定性的因素；本項目定性分析了梧州市220kV紅嶺變電站中高填方邊坡的地質(zhì)、水文、邊坡成因等影響邊坡穩(wěn)定性因素，定量分析了邊坡的高度、面積、經(jīng)濟效益等影響邊坡穩(wěn)定性的因素。（2）影響高填方邊坡穩(wěn)定性因素的敏感性分析；灰色關(guān)聯(lián)度方法是研究相關(guān)因素曲線的變化趨勢、方向、大小、速度等變化態(tài)勢相似程度，越相似關(guān)聯(lián)度越大影響越大，反之越小。本項目中采取灰色關(guān)聯(lián)度的方法對找出的影響邊坡穩(wěn)定性的因數(shù)進行主次分析，確定出最具影響力的幾個關(guān)鍵因素。（3）選取合適的高填方邊坡穩(wěn)定性的分析方法；針對梧州市220kV紅嶺變電站中高填方邊坡的影響因素，選取了定性分析法和定量分析法中的極限平衡法。（4）建立合適的模型；確定這個邊坡模型結(jié)構(gòu)的邊界條件、橫截面的形狀、地質(zhì)屬性相關(guān)數(shù)據(jù)、承載能力等建立合適的模型。（5）確定處理方法；根據(jù)模型得出的相關(guān)數(shù)據(jù)確定土和加固材料鋼筋等對接觸面的處理，梧州市220kV紅嶺變電站中高填方邊坡采取了自然放坡的方式，先建立模型，然后對單元進行填土和其他材料，不斷重復(fù)直至結(jié)束。

3.高填方邊坡的治理對策

若高填方邊坡由于不穩(wěn)定的原因發(fā)生事故，后果甚至可能出人意料，對于高填方邊坡的穩(wěn)定性一旦發(fā)現(xiàn)問題，就應(yīng)當(dāng)采取合適的治理措施，以杜絕可以避免的安全隱患：（1）根據(jù)高填方邊坡所處的環(huán)境、機構(gòu)等影響邊坡穩(wěn)定性的因素，找出可以解決高填方邊坡穩(wěn)定性的一些備選方案，是一種多屬性決策的方法，可以根據(jù)影響因素的權(quán)重、主次等進行對策選擇。（2）再根據(jù)實際情況從備選方案確定較優(yōu)的選擇，目前高填方邊坡的治理對策有消坡減載、擋土墻工程、錨固工程、抗滑樁工程、護坡工程以及排水工程等措施，可以根據(jù)實際情況采取多種方案綜合實施。（3）從可行性方面、環(huán)境方面、工期方面、安全可靠方面、經(jīng)濟效益方面、操作難易方面等方面對高填方邊坡的治理對策的熵權(quán)多目標(biāo)優(yōu)選進行決選，確定最終的高填方邊坡的治理對策。（4）對高填方邊坡的治理對策進行設(shè)計實施；梧州市220kV紅嶺變電站站址附近區(qū)域擬建成物流園區(qū)，附近地區(qū)列入2013年度長洲區(qū)政府征地拆遷計劃任務(wù)，并希望于年底完成征地工作。經(jīng)過業(yè)主方，梧州市運行維護局多方協(xié)調(diào)，梧州市商貿(mào)物流園管理委員會同意配合本工程建設(shè)，將建設(shè)站址附近市政道路開挖的多余土方，回填至變電站附近的沖溝，使變電站遠離高邊坡，以節(jié)省高邊坡的處理費用。故初設(shè)收口的站區(qū)土方按站區(qū)西南面圍墻距離回填邊坡頂40米計算，回填坡比為1：1.5，中間設(shè)三個馬道，馬道寬2.5米，馬道及邊坡外沿均設(shè)置截水溝，坡面植草皮，防止水土流失。該方案得到審查通過，施工圖紙已于2012年8月正式出版，邊坡工程正在施工（見附圖）。

4.總結(jié)

高填方邊坡的穩(wěn)定性問題看似只是工程中的一個問題，但是如果不能很好的解決，很可能造成重大事故和嚴(yán)重損失，我們應(yīng)當(dāng)加以重視。針對不同的高填方邊坡，我們可以從多種高填方邊坡穩(wěn)定性分析方法中選擇一個或多種方法組合，然后再根據(jù)實際情況從可行性、地質(zhì)水文、單元截面、經(jīng)濟效益等方面用定性和定量分析法結(jié)合的方法確定最優(yōu)方案，以將高填方邊坡的穩(wěn)定性提高到能提高的最高程度。

參考文獻：

[1] 丁參軍，張林洪.邊坡穩(wěn)定性分析方法研究現(xiàn)狀與趨勢[J].水電能源科學(xué).2011，8，29（8）.

[2] 靳付成.邊坡穩(wěn)定性分析方法的研究現(xiàn)狀與展望[J].西部探礦工程.2007，（4）.

[3] 張翔，韓文喜.昆明新機場西北端高填方邊坡穩(wěn)定性分析[J].甘肅水利水電技術(shù).2011，9，47（9）.

[4] 武錫榮，陳書紅.杭州至蘭州線高速公路高填方邊坡穩(wěn)定分析[J].建筑工程.2009.

[5] 王娟娟，鄧軍濤.何紅前.黃土邊坡穩(wěn)定性分析方法研究[J].陜西建筑.2009，9，（171）.

[6] 方建瑞，朱合華.邊坡穩(wěn)定性研究方法與進展[J].地下空間與工程學(xué)報. 2007，4，3（2）.