黃土邊坡破壞機(jī)理分析及支護(hù)措施——以西安悅榕莊高邊坡為例

劉曉光 張文星 衛(wèi)一華 馬宏敏

(西北綜合勘察設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710003)

中國(guó)黃土分布面積約為63.1萬(wàn)km2，約占國(guó)土面積6.6%，主要分布在北緯 33°～47°， 東經(jīng) 75°～127°之間。 西部地區(qū)黃土分布面積約27.5萬(wàn)km2，占中國(guó)黃土總面積的43.7%，占西部地區(qū)國(guó)土面積的50%～60%以上。

隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷深入，西北地區(qū)的建設(shè)方興未艾，由于黃土地區(qū)溝壑縱橫，黃土沖溝及河谷區(qū)谷坡陡峻，越來(lái)越多的工程面臨著邊坡的防治問(wèn)題。場(chǎng)地本文以臨潼地區(qū)黃土高邊坡工程為例，分析黃土邊坡的破壞機(jī)理，并針對(duì)其破壞原因提出安全、環(huán)保經(jīng)濟(jì)的支護(hù)處理措施，以期類(lèi)似黃土地區(qū)的邊坡支護(hù)工程有所借鑒。

1 工程概況

西安悅榕莊酒店位于西安臨潼國(guó)家旅游休閑度假區(qū)內(nèi)，擬建建筑物大部分依山建在驪山附近黃土梁峁山脊周邊斜坡地段，場(chǎng)地地形起伏較大，為自然斜坡陡坎和村民切坡組成。邊坡北部呈條帶狀分布，長(zhǎng)約300m，坡總體高約10～24m，坡度45～80°。局部地段近垂直，坡腳有廢棄窯洞，為人工切坡地段，坡腳現(xiàn)居住有村民和房屋。邊坡巖性主要由黃土組成(其間分布條帶狀古土壤層)，局部地段砂泥巖出露。

2 邊坡破壞機(jī)理分析

黃土地區(qū)邊坡的破壞主要由以下幾個(gè)影響因素構(gòu)成：

2.1 降雨

水是影響邊坡穩(wěn)定的主要因素之一，在黃土地區(qū)尤其如此，大量的黃土研究實(shí)驗(yàn)表明，天然結(jié)構(gòu)的黃土，當(dāng)含水量增大時(shí)，其力學(xué)性質(zhì)將會(huì)發(fā)生明顯變化，抗剪強(qiáng)度的兩個(gè)參數(shù)——粘聚力和內(nèi)摩擦角會(huì)隨之降低，于此同時(shí)，土的重度也會(huì)增加，這些都引起邊坡的穩(wěn)定性減弱。當(dāng)遇多日強(qiáng)降雨時(shí)，土體的含水量增大到一定程度時(shí)，將可能導(dǎo)致原本穩(wěn)定的邊坡可能變?yōu)椴环€(wěn)定，發(fā)生邊坡失穩(wěn)事故。臨潼悅榕莊附近高邊坡整體穩(wěn)定，但部分地區(qū)坡腳部分地區(qū)堆有自坡體滑落、崩塌的堆積物，均為強(qiáng)降雨季節(jié)長(zhǎng)期雨水沖刷、剝蝕所致。

2.2 人類(lèi)工程活動(dòng)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，本次勘察邊坡地段坡腳有大量窯洞以及為開(kāi)挖窯洞所切成的陡坡，窯洞使邊坡底部形成臨空面，而切坡導(dǎo)致坡體變陡，都會(huì)導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性降低。黃土滑坡多發(fā)生于每年的雨汛期,受降雨和人類(lèi)工程活動(dòng)影響明顯,據(jù)統(tǒng)計(jì),有超過(guò)80%的滑坡與人類(lèi)不規(guī)范工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)有關(guān),其發(fā)生前兆不明顯,坡體從蠕動(dòng)變形到滑動(dòng)破壞時(shí)間較短,人們不易覺(jué)察,常造成慘重的損失。

2.3 地形及黃土本身特性

本次勘察邊坡坡高且陡，黃土垂直節(jié)理裂隙較發(fā)育，雨水容易沿裂隙下滲，古土壤與下伏基巖屬相對(duì)隔水層，易于形成水的排泄通道，這些都是影響邊坡穩(wěn)定的因素。

3 邊坡支護(hù)方案設(shè)計(jì)

悅榕莊邊坡整體坡度變化較大，應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行不同的支護(hù)措施，做到因地制宜，事半功倍?？偟膩?lái)說(shuō)可以對(duì)本邊坡進(jìn)行三種不同的支護(hù)方式：

(1)在坡度較緩地段，可采用削坡+生物固土措施。此方案生態(tài)經(jīng)濟(jì)，施工難度小，速度快，在場(chǎng)地空間條件允許的情況下優(yōu)先考慮使用。

(2)對(duì)于基巖出露段邊坡，采用樁板墻+格構(gòu)+生物固土聯(lián)合支護(hù)措施。用抗滑樁連接樁板墻并嵌固至基巖一定深度。格構(gòu)梁間覆土植被，生物固土，必要時(shí)可在樁體設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿(索)。

(3)對(duì)于高陡邊坡段，可采用分階治理，底部臺(tái)階采用樁板墻+格構(gòu)+生物固土聯(lián)合支護(hù)措施。用抗滑樁連接樁板墻并嵌固至基巖一定深度。格構(gòu)梁間覆土植被，生物固土，必要時(shí)可在樁體設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿(索)；上部臺(tái)階可適當(dāng)放坡，如不能滿(mǎn)足穩(wěn)定要求，則可結(jié)合抗滑支擋結(jié)構(gòu)+格構(gòu)與生物固土綜合治理措施，必要時(shí)可在樁體設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿(索)。

此外，在進(jìn)行上述方案對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)的同時(shí)，還應(yīng)做好邊坡周?chē)牡乇硭w截排水處理措施，對(duì)生活用水、上水管道及廢水排污管道采用柔性連接，同時(shí)也應(yīng)完善酒店區(qū)域即本次勘察邊坡上部的截水、排水設(shè)施。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

如今人類(lèi)工程活動(dòng)越來(lái)越頻繁，土地資源也越來(lái)越短缺，許多曾經(jīng)不宜進(jìn)行土木工程活動(dòng)的區(qū)域也越來(lái)越多的被開(kāi)發(fā)。悅榕莊邊坡在天然狀態(tài)下能夠保持穩(wěn)定，但隨著其上工程活動(dòng)的影響，大量酒店用水的排放，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，因此，必須對(duì)其進(jìn)行支護(hù)和處理。

4.2 建議

在對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)邊坡范圍內(nèi)窯洞進(jìn)行填充處理，同時(shí)應(yīng)做好邊坡周?chē)牡乇硭w截排水處理措施。

高邊坡支擋工程設(shè)計(jì)應(yīng)采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法，施工應(yīng)采取信息施工法。要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)管理，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

在邊坡治理及運(yùn)行期間宜設(shè)置必要的監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，建立邊坡體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)高切坡的變形監(jiān)測(cè)，確保施工人員及臨近居民的人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。