淺析老滑坡場(chǎng)地上的建筑要點(diǎn)

聶永鵬，倪萬(wàn)魁，劉 魁，趙 陽(yáng)

(1.長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院， 陜西 西安 710054； 2.信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院， 陜西 西安 710054)

按滑坡形成時(shí)代劃分，老滑坡是指全新世以來(lái)發(fā)生的滑坡[1]，而在實(shí)際工程地質(zhì)勘察中,我們常把發(fā)生在現(xiàn)階段之前且目前(暫時(shí))處于基本穩(wěn)定狀態(tài)的滑坡體均稱(chēng)之為老滑坡[2]。此類(lèi)滑坡雖然潛在種種危害，但由于其呈現(xiàn)可供規(guī)劃建設(shè)利用的平緩地形地貌，對(duì)高山深谷的山區(qū)而言這種地段非常珍貴。所以山地開(kāi)發(fā)就不可避免地出現(xiàn)老滑坡和工程建設(shè)的相互制約，相互依存的關(guān)系。戴敬儒等[3]就山丘區(qū)工程滑坡進(jìn)行了分類(lèi)并提出災(zāi)害防治措施。陸玉瓏[4]探討了老滑坡場(chǎng)地在工程中的經(jīng)濟(jì)效益，認(rèn)為對(duì)其合理利用可以有效節(jié)省投資。朱福春[5]和楊德宏[6]對(duì)老滑坡在鐵路和公路等線(xiàn)性工程上的利用進(jìn)行了研究，并提出了道路路基選擇方式以及滑坡防治對(duì)策。盧大衛(wèi)[7]對(duì)穿越老滑坡的道路路基形式進(jìn)行了優(yōu)化。近年來(lái)隨著陜北城市人口數(shù)量急劇增加，原城區(qū)面積已無(wú)法滿(mǎn)足城市的發(fā)展要求，規(guī)劃人員開(kāi)始向周邊黃土丘陵地區(qū)進(jìn)行城區(qū)擴(kuò)張開(kāi)發(fā)建設(shè)[8]，并越來(lái)越多的以一些老滑坡為場(chǎng)地修建民用建筑，這樣雖然有效地利用了土地資源，但同時(shí)建筑物也暴露出各種問(wèn)題，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。通過(guò)系統(tǒng)的文獻(xiàn)檢索和查閱，發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)在老滑坡上進(jìn)行民用房屋的建設(shè)研究相關(guān)文獻(xiàn)以及工程實(shí)踐相對(duì)較少，眾多研究成果主要是集中于老滑坡的演化機(jī)理以及線(xiàn)性工程的場(chǎng)地使用等方面[9-13]。鑒于此，本文在分析老滑坡工程地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，以延安市某處建筑群為例，淺談老滑坡場(chǎng)地上建筑的相關(guān)要點(diǎn)，以期為山地建設(shè)提供參考。

1 老滑坡工程地質(zhì)特征

無(wú)論是何種類(lèi)型的滑坡，在發(fā)生后都由于其下滑力小于抗滑力而減緩下滑速度以致停止滑動(dòng)，然而在滑體下部已經(jīng)產(chǎn)生上陡下緩的滑面(帶)，而滑坡各地段的工程性質(zhì)便由滑面(帶)控制著。發(fā)育完全且保存較為完好的老滑坡滑面形態(tài)近似為船型(見(jiàn)圖1)，由前緣緩坡段、中部主滑段及后緣陡坡段構(gòu)成[1]，正確認(rèn)識(shí)和掌握老滑坡特征及其規(guī)律對(duì)合理利用老滑坡場(chǎng)地具有重要意義?，F(xiàn)結(jié)合相關(guān)工程實(shí)際案例對(duì)老滑坡各段的工程地質(zhì)特征闡述如下：

圖1典型滑坡示意圖

1.1 滑坡后緣工程地質(zhì)特征

對(duì)于老滑坡而言，該段滑體已經(jīng)屬于殘存部分，方量有限，且厚度較薄，主要滑體位于其下方。因此在該段布置建筑物，條件較好，整治工程也較小。但是此地帶滑面最陡且接收后緣以上坡體地表水和地下水的補(bǔ)給，造成地下水壓力增高進(jìn)而使得滑帶軟化，同時(shí)后緣以上的山坡坡積物堆積于此使滑坡下滑力增大，即該處也是促進(jìn)老滑坡發(fā)生復(fù)活的主要地段之一,故在此施工時(shí)要采取相應(yīng)措施來(lái)確?；路€(wěn)定。例如體積達(dá)200萬(wàn)m3的云南蘇家坪滑坡,在其后緣及以上山坡布置有廠(chǎng)房和公路,并在公路下方設(shè)計(jì)一排抗滑樁來(lái)保證上述建筑物的安全,目前廠(chǎng)房以及鐵路的使用狀況較為理想[14]。

1.2 滑坡中部工程地質(zhì)特征

該段滑面上部連接后緣較為陡峭而下部連接前緣較為平緩，在整個(gè)滑體中地段最長(zhǎng)、滑體最厚、方量最大，屬于滑坡的主體部位。顯然在這一帶布置建筑物，將面臨艱巨的滑坡整治工程以及浩大的投資。例如趙家塘滑坡因?yàn)槭茉O(shè)計(jì)標(biāo)高限制，鐵路恰好從滑坡中部通過(guò)，引起老滑坡的復(fù)活，使得鐵路停運(yùn)，并危及運(yùn)輸安全。后對(duì)該滑坡進(jìn)行整治，雖然其規(guī)模與蘇家坪滑坡相比較小，但由于整治部位不同，對(duì)其投資了上千萬(wàn)元進(jìn)行整治，整治工程規(guī)模大達(dá)三倍以上，耗時(shí)耗力[15]。

1.3 滑坡前緣工程地質(zhì)特征

這一地段的滑動(dòng)面顯著變緩，部分甚至構(gòu)成反坡并產(chǎn)生相當(dāng)?shù)淖枇?，使滑坡的滑?dòng)速度減緩乃至停止，一般是老滑坡工程地質(zhì)條件最好的地段。若處理得當(dāng)，在該處進(jìn)行建設(shè)事宜的整治工程相對(duì)要小，可以作為人們居住和工程活動(dòng)的主要場(chǎng)所。但該地段也是老滑坡復(fù)活的敏感部位,如在此部位進(jìn)行開(kāi)挖基坑或開(kāi)采料石等均易造成老滑坡失穩(wěn)引起復(fù)活。例如延安制藥廠(chǎng)老滑坡，當(dāng)?shù)卦谥扑帍S(chǎng)舊址上修建革命紀(jì)念館時(shí)，于老滑坡抗滑段處開(kāi)挖基坑，結(jié)果使得抗滑段失去阻滑作用，從而使原有滑面發(fā)生改變導(dǎo)致滑坡后緣出現(xiàn)變形跡象，前緣高陡邊坡處發(fā)生局部滑塌和變形，雖然老滑坡整體依然處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是坡體安全儲(chǔ)備不足，形成較大的安全隱患，后經(jīng)過(guò)“削坡壓腳”以及打抗滑樁的綜合治理才得以消除老滑坡復(fù)活風(fēng)險(xiǎn)[16]。

通過(guò)上述諸多工程案例可知，掌握老滑坡各段工程地質(zhì)特征并對(duì)其加以利用是老滑坡場(chǎng)地進(jìn)行建筑的重要一環(huán)。另經(jīng)過(guò)筆者調(diào)查，延安在當(dāng)?shù)啬程幚匣麦w上成功建起一處居民建筑群，接下來(lái)將概述該老滑坡并以其上的建筑群為對(duì)象進(jìn)一步分析老滑坡場(chǎng)地建筑要點(diǎn)。

2 延安某老滑坡概況

2.1 滑坡形態(tài)與規(guī)模

該老滑坡位于延安市寶塔區(qū)黃土梁與河谷過(guò)渡的斜坡上(見(jiàn)圖2、圖3)，臨近西包公路，滑坡平面為舌狀，上部較窄，下部較寬，中部滑體較厚且略微鼓起，而其上下部較?。换抡w為南東傾向，地勢(shì)為北高南低，前部寬約275 m，后部寬約125 m，南北長(zhǎng)約345 m；滑坡體平均厚度約為11 m，滑體總體積約為80萬(wàn)m3，滑坡體物質(zhì)以黃土狀土(原巖為黃土)為主。該滑坡整體形態(tài)清楚，輪廓較為明顯，滑坡后壁地形呈圈椅狀，有比較清楚的滑坡壁。按滑體規(guī)模及物質(zhì)組成劃分，該滑坡屬大型黃土滑坡。

圖2 老滑坡全貌

圖3老滑坡平面圖

2.2 滑面(帶)及滑床特征

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并結(jié)合勘察資料可知滑帶土厚度在30 cm～50 cm范圍內(nèi)，但其巖性較為復(fù)雜：前緣滑帶土為碎石土，形成于基巖面上，呈黃綠、灰綠色；中后部滑帶土屬于黃土狀土，在黃土里形成，大部分為黃褐色，有較為清晰的錯(cuò)動(dòng)擠壓痕跡?；嬲w為南東傾向，形態(tài)為北高南低，上陡下緩，中部略低而兩側(cè)較高?；瑒?dòng)面上發(fā)育擦痕，其滑移方向與主滑方向SE130°相同?；虑熬壴谌藶楦脑煜拢舫隹趲缀鯌矣诨鶐r陡坎之上，經(jīng)剝土觀(guān)察，剪出口滑帶土受擠壓錯(cuò)動(dòng)明顯，擦痕清晰，但無(wú)近期活動(dòng)跡象?；矠樯倏紫兜睦宵S土(Q1-2)，下部為三疊系上統(tǒng)瓦窯堡組砂巖，塊狀結(jié)構(gòu)。

2.3 滑體特征

老滑坡體被人工修整為五級(jí)臺(tái)階狀(見(jiàn)圖4)，各臺(tái)面平整，臺(tái)面高差3 m～6 m，在臺(tái)階上建有6排房屋，其中第1～2排為三層，第3～5排皆為二層，第六排為五層。根據(jù)鉆孔和探井揭露，滑坡體巖土類(lèi)型分為全新統(tǒng)人工填土和黃土狀土，人工填土為近期人工修筑場(chǎng)地堆填所成，雜亂地分布在滑坡體上，是自重濕陷性黃土，最大厚度約為6 m；滑體的主要構(gòu)成部分為黃土狀土，屬于非自重濕陷性黃土。

圖4老滑坡剖面圖

經(jīng)過(guò)全面調(diào)查并分析資料認(rèn)為，該滑坡形成于全新世，時(shí)間較久，其勢(shì)能有很大的下降，且該處地下水具有較為暢通的排泄通道，已長(zhǎng)期保持固化安息狀態(tài)，再加上典型縱剖面顯示滑坡的阻滑段較長(zhǎng)而主滑段略短，這些都表明該滑坡具有比較良好的穩(wěn)定性。在以該老滑坡為場(chǎng)地修建民用建筑物之前，為進(jìn)一步判定其整體穩(wěn)定性和穩(wěn)定程度,勘察人員按照摩爾強(qiáng)度理論及剛體極限平衡法，取縱貫滑坡體的代表性剖面進(jìn)行剖分計(jì)算其穩(wěn)定性?；瑤量辜魪?qiáng)度指標(biāo)由室內(nèi)直剪試驗(yàn)獲取：c=27 kPa，φ=19.7°，計(jì)算得老滑坡整體穩(wěn)定系數(shù)為1.58，可見(jiàn)老滑坡總體穩(wěn)定,且穩(wěn)定程度較高,和上文的定性分析結(jié)果基本相同。

綜上所述,老滑坡體處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，唯有表層人工填土區(qū)為濕陷等級(jí)很?chē)?yán)重的自重濕陷性黃土場(chǎng)地，在被水浸濕后會(huì)發(fā)生較大的沉陷變形,但由于填土厚度較小,僅需采取合適方法對(duì)其處理便可解決問(wèn)題，故而可認(rèn)定在該老滑坡體上適合進(jìn)行建筑事宜。

接下來(lái)結(jié)合該老滑坡上建筑群的實(shí)地調(diào)查情況和勘察設(shè)計(jì)資料，進(jìn)一步探討老滑坡場(chǎng)地上的建筑要點(diǎn)。

3 建筑要點(diǎn)

以老滑坡為場(chǎng)地修建建筑物時(shí)，首先要明確：在實(shí)際工程中，老滑坡穩(wěn)定并不代表各個(gè)地段也均達(dá)到工程設(shè)計(jì)所要求的安全度。目前人們都通過(guò)穩(wěn)定系數(shù)K來(lái)判斷滑坡穩(wěn)定性,當(dāng)K≥1時(shí)便可認(rèn)為滑坡穩(wěn)定,但工程設(shè)計(jì)中的安全度有所不同，它指的是在承受滑坡推力情況下抗滑結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定采用剛體極限平衡理論計(jì)算滑坡推力安全系數(shù)，對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的建筑物取1.30,設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)的建筑物取1.20,設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物取1.10[17]。所以在保證滑坡整體穩(wěn)定的前提下，還要根據(jù)建筑安全等級(jí)來(lái)進(jìn)一步分析待建地段的工程設(shè)計(jì)安全度。

3.1 老滑坡前緣場(chǎng)地

該老滑坡場(chǎng)地上的建筑物共計(jì)6排，其中第1～2排位于滑坡前緣。以第2排建筑為分析對(duì)象，該建筑為三層磚混結(jié)構(gòu)。在施工建設(shè)前此處場(chǎng)地縱斷面的穩(wěn)定系數(shù)K=1.50,且滑面坡度平緩處于抗滑地段,所以場(chǎng)地整體穩(wěn)定，基本不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。但是，尚有三種要素對(duì)場(chǎng)地建筑條件造成不利影響：場(chǎng)地后方的滑體穩(wěn)定程度、場(chǎng)地內(nèi)人工填土的濕陷性及不均勻性。場(chǎng)地后方的滑體經(jīng)人工整平，呈階梯狀升高,特別是在場(chǎng)地后側(cè)與其緊鄰的陡坎高達(dá)6 m，其穩(wěn)定系數(shù)K=1.01處于極限狀態(tài),如果上坡段由坎腳滑移剪出,坡體便會(huì)傾覆在民用建筑場(chǎng)地上,后果不堪設(shè)想。為了避免危險(xiǎn)發(fā)生,將上坡段的滑坡推力安全系數(shù)K達(dá)到1.20,沿陡坎一線(xiàn)設(shè)置重力式擋土墻予以支擋。在場(chǎng)地穩(wěn)定可靠的前提下，由于建筑物荷載不大,設(shè)計(jì)采用淺基礎(chǔ),利用表層滑體土作持力層較為經(jīng)濟(jì)合理。民用建筑上部荷載雖小，但平面范圍大,層數(shù)低(3層),剛度較差,受地基沉降影響較大。在保證施工便利的前提下，針對(duì)表層人工填土強(qiáng)度低,厚度變化較大,進(jìn)而形成不均勻地基的狀況, 經(jīng)過(guò)地基計(jì)算，全部使用寬1.0 m、埋深1.5 m的條形基礎(chǔ)。因填土厚度變化較大，將小于3.0 m厚的填土全部換填，大于3.0 m深度的換填不小于3.0 m(據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果及鉆探反映提出此處理深度)，對(duì)建筑物基礎(chǔ)跨越兩個(gè)分區(qū)的人工填土全部換填，基礎(chǔ)下采用0.8 m厚3∶7灰土換填，其余采用素土換填，以調(diào)整地基承載力與沉降的不均勻性。經(jīng)過(guò)以上處理, 第二排建筑物成功建成，且目前使用狀況良好(見(jiàn)圖5)。

圖5第二排建筑物

3.2 老滑坡中部場(chǎng)地

由滑坡中段的工程地質(zhì)特征可知，若以該處為場(chǎng)地進(jìn)行建筑物修建事宜，將面臨諸多困難。但考慮到山區(qū)土地資源稀缺，為合理利用土地同時(shí)兼顧安全性，建議對(duì)滑坡中部地段分類(lèi)處理：如果滑體厚度較薄，比如淺層滑坡(滑體厚度<6 m)，由于整治工程所需費(fèi)用較少，可以先對(duì)其進(jìn)行支擋加固處理，確保場(chǎng)地足夠穩(wěn)定，之后方可進(jìn)行建筑物修建，但出于安全考慮也只建議進(jìn)行低層或多層建筑物的修建；若滑體厚度較大，比如中層滑坡(滑體厚度6 m～20 m)，施工難度以及整治難度都較淺層滑坡更大，故建議在該種場(chǎng)地上只進(jìn)行少量低層建筑物的修建；對(duì)于規(guī)模更大的深層滑坡(滑體厚度20 m～50 m)乃至超深層滑坡(滑體厚度>50 m)，對(duì)其進(jìn)行整治處理難度過(guò)高，以此為場(chǎng)地進(jìn)行建筑物修建事宜并不現(xiàn)實(shí)，因此對(duì)這類(lèi)滑坡要盡可能采取繞避原則。

延安該老滑坡滑體平均厚度約為12 m，屬于中層滑坡，在中段場(chǎng)地修建有三排建筑物，皆為二層磚混機(jī)構(gòu)。在施工建設(shè)前，縱貫場(chǎng)地的滑坡縱斷面的穩(wěn)定系數(shù)K=1.43,為進(jìn)一步提高場(chǎng)地的安全性，在每級(jí)臺(tái)階陡坎沿線(xiàn)設(shè)置擋土墻支護(hù)，地基處理方法與前緣建筑物相同，都是先將人工填土換填之后使用淺基礎(chǔ)，通過(guò)這些處理，第3～5排建筑物已成功建起，且房屋現(xiàn)狀良好。

3.3 老滑坡后緣場(chǎng)地

在滑坡后緣地段進(jìn)行建筑事宜所需整治工程較小，但后緣地帶加載是老滑坡復(fù)活原因之一，故以此為場(chǎng)地進(jìn)行建筑要做好滑坡防護(hù)工作。

在延安該老滑坡后緣建有六層建筑物(見(jiàn)圖6)，縱貫該處建筑場(chǎng)地的典型滑坡剖面的穩(wěn)定系數(shù)K=1.25，整體具備比較高的穩(wěn)定性?？紤]到該建筑物處于老滑坡的主滑段,同時(shí)六層建筑附加荷載對(duì)地基變形有較高的需求,所以確保場(chǎng)地穩(wěn)定并選擇適當(dāng)?shù)牡鼗A(chǔ)處理措施便是重中之重。雖然建筑場(chǎng)地處于老滑坡體的中上部,其上部滑體較薄，基本不會(huì)發(fā)生新的滑移剪出,但是場(chǎng)地下方有一人工開(kāi)挖造成的橫穿坡體的6 m高陡坎,如果沿該陡坎剪出必將對(duì)其它建筑物造成安全威脅，因此將陡坎以上的滑坡推力穩(wěn)定系數(shù)取為K=1.20,沿陡坎一線(xiàn)設(shè)置擋土墻予以支擋。同時(shí)考慮到六層建筑附加荷載較大，以黃土狀土為主的滑體承載力不足以作為地基持力層,所以設(shè)計(jì)使用樁基礎(chǔ)，并將滑面下部的弱風(fēng)化砂泥巖作為樁端持力層，現(xiàn)場(chǎng)鉆孔灌注成嵌巖樁。在保證多層建筑物的地基穩(wěn)定性的同時(shí)，嵌巖樁也起到抗滑樁的作用，提高了滑體穩(wěn)定性,一舉兩得。此外，為防止坡體上雨水及生活用水積聚入滲至滑面引起老滑坡復(fù)活, 在場(chǎng)地邊緣區(qū)域種植草木，并使用水泥砂漿將場(chǎng)地余下地段全部覆蓋，同時(shí)建立地表截、排水系統(tǒng),且對(duì)所有排水溝渠均進(jìn)行防滲處理,以免地表水大量滲入地下。經(jīng)過(guò)以上處理,六層建筑物已建成,使用狀況良好。

圖6第六排建筑物

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)多起工程案例以及延安某處老滑坡上建筑群的建設(shè)方法和使用現(xiàn)狀的闡述分析，可得出以老滑坡為場(chǎng)地進(jìn)行建筑的相關(guān)要點(diǎn)如下：

(1) 依據(jù)老滑坡各段的工程地質(zhì)特征，建設(shè)時(shí)應(yīng)以老滑坡前緣和后緣為主要場(chǎng)地，不建議在中部進(jìn)行大型建筑物的修建事宜。

(2) 老滑坡體上能否實(shí)施建筑事宜的前提是判明老滑坡體是否穩(wěn)定以及穩(wěn)定程度，在確定老滑坡穩(wěn)定和其穩(wěn)定程度之前,是無(wú)法合理在其上進(jìn)行相關(guān)建筑規(guī)劃的,否則會(huì)帶有一定盲目性。

(3) 在老滑坡體上考慮如何進(jìn)行建筑時(shí)，應(yīng)先根據(jù)建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)來(lái)確保建筑場(chǎng)地達(dá)到絕對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),同時(shí)采用經(jīng)濟(jì)適當(dāng)?shù)目够侄魏偷鼗A(chǔ)處理措施。

(4) 由于老滑坡場(chǎng)地內(nèi)坡體大都被人工整平為臺(tái)階狀，故建筑物基礎(chǔ)要和臺(tái)階邊緣相距一定的安全距離，避免對(duì)坡體穩(wěn)定造成不利影響。

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