花崗巖殘積土邊坡綜合防護治理技術研究

中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司 馮家金

引言

花崗巖殘積土的典型特征是粗顆粒含量高、粘聚力低，干燥狀態(tài)下強度高，一旦遇水則迅速崩解，水穩(wěn)定性極差[1]。殘積土的成分中含有大量游離氧化物，起膠結作用，且易溶于水，隨著含水量的增加，膠合物受其影響，溶解量驟增，從而導致強度降低[2]。殘積土邊坡因這些特征影響，受雨水沖刷后，極易形成坡面沖蝕甚至深切沖溝，嚴重影響邊坡整體安全穩(wěn)定。

關于花崗巖殘積土邊坡防護治理工作，前人已做了一些研究。本文以廣東地區(qū)某殘積土邊坡工程為例，根據(jù)邊坡不同區(qū)段特點，靈活采用錨索框架梁支護、局部與整體排水相結合、生態(tài)護坡等多種支護防護措施，收到了良好的安全經濟環(huán)保效益，以期為邊坡綜合防護治理技術的研究提供借鑒。

1.工程概況

廣東某場地邊坡由2段邊坡構成，西南側為邊坡1，東北側為邊坡2，均為土質邊坡。邊坡1高差約73m，坡腳長約466m；邊坡2高差約52.5m，坡腳長約272m。邊坡安全性等級均為一級。

該區(qū)域為花崗巖殘積土分布區(qū)，土質主要為砂質黏性土。山地剝蝕殘丘地貌，邊坡背靠周邊山體，位于山腰處，坡腳為建設場區(qū)地塊。氣象條件屬于亞熱帶季風氣候，冬暖但時有陣寒，夏長而不酷熱，雨量充沛，常年平均氣溫為22.0℃，平均降水量1966.5mm。場區(qū)水文條件簡單，附近無大的河流湖泊及水庫等，補給方式主要為大氣降水。

經巖土勘察，邊坡砂質黏性巖土物理力學參數(shù)如表1所示。

2.邊坡穩(wěn)定性分析

邊坡1最大高差63m，從上往下設計放坡高度分別為10m、10m、10m、13m、20m，設計坡率分別為 1：1、1：1.2、1：1.3、1：1.4和 1：1.5，臺階寬均為 3米。相鄰邊坡2最大高差52.5米，從上往下設計放坡高度分別為15m、10m、10m、17.5m，設計坡率分別為 1：1、1：1、1：1 和 1：1.667，臺階寬均為3m。

如圖1、圖2所示，分別選取兩邊坡最大高差、最危險的典型剖面，運用理正邊坡綜合治理軟件進行穩(wěn)定性分析后，得出邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst。

由表2可以得出，邊坡1穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿足《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2013）相關條文的要求，需要進行支護加固；邊坡2穩(wěn)定安全系數(shù)能滿足規(guī)范要求。

表1 各層物理力學參數(shù)表

表2 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)

3.邊坡綜合防護治理措施

3.1 支護加固與生態(tài)防護相結合

（1）支護加固

格構梁加固技術是利用現(xiàn)澆鋼筋混凝土或預制預應力混凝土進行邊坡坡面防護，并利用錨桿或錨索加以固定的一種邊坡加固技術。因其運用范圍廣，加固效果較好，并且剛柔相濟、美觀經濟，在加固多級邊坡和高邊坡時效果較為顯著[3]-[6]。

邊坡1采用預應力錨索格構框架梁進行加固。錨索采用的是無粘結預應力鋼絞線7Φs15.24mm、極限抗拉強度為1860MPa，符合“GB5224”的要求，每孔錨索為4束～6束；錨孔直徑Φ200mm～250mm，傾角15～20；格構框格內部采用噴薄植草綠化。

（2）生態(tài)防護

如圖4所示，砂質黏性土水毀特征明顯，受雨水沖刷后毀壞嚴重。在確保邊坡總體穩(wěn)定情況下，尤其需要加強生態(tài)防護及排水措施。

邊坡1框架梁框格內采用噴薄植草+防護掛網排水固土防沖刷。邊坡2和邊坡1最上一級坡（坡率1：1.5）首次設計采用碟型膠結菱形框格護坡。因砂質黏性土質具有粘聚力低、受擾動再次粘性性差等特點，加之傳統(tǒng)門拱型、四六方磚砌坡整體性不強，局部尤其格交點處粘結力弱，受沖刷后極易損壞。因此，本文研究設計出碟型膠結菱形框格護坡。

圖1 邊坡1（左）、2（右）典型坡面

圖2 邊坡1錨索框架梁支護情況

圖3 砂質黏性土坡面受雨水沖刷水土流失嚴重

圖4 碟型膠結菱形框格護坡

圖5 邊坡2碟型骨架菱形框格護坡情況

3.2 局部與整體排水相結合

一般設計情況下，邊坡本身排水設施完善，往往忽略了邊坡周邊整體排水情況。

局部排水如圖3及圖5所示，邊坡1、2設有坡頂坡底排水溝和排水槽，可以有效排除邊坡來水。但是，由于邊坡位于山腰處，接受上部山坡大面積匯水，且坡頂有一空地裸露平臺，由于砂質黏性土受沖刷能力弱，如不做好處理，極易形成如圖3那樣的水溝甚至深溝，嚴重威脅著整體邊坡的穩(wěn)定。

本研究在整體排水上充分考慮砂質黏性土抗沖刷能力弱的特點，如圖6所示，在邊坡頂部設置了10m寬的硬化地面，清除松散地表覆土后采用強噴混凝土硬化地表，隔絕水流，保護坡頂土層。同時，在坡頂設置排水邊溝，收集疏導上部山坡大量匯水，防止高速流水直接沖刷坡體。

4.結論

通過對廣東某花崗巖殘積土邊坡綜合防護治理技術的研究，得出以下結論：

（1）花崗巖殘積土邊坡土質成分復雜，粗顆粒含量高，含有大量游離氧化物，干強度高且水穩(wěn)性差，受雨水沖刷后易形成坡面沖蝕甚至深切沖溝。

（2）邊坡1穩(wěn)定性不能滿足規(guī)范要求，應采用預應力錨索格構框架梁進行加固。對梁框格內采用噴薄植草+防護掛網排水固土防沖刷，進行生態(tài)護坡。

圖6 邊坡整體排水示意圖

（3）邊坡2邊坡總體穩(wěn)定，首次設計采用碟型膠結菱形框格護坡，克服了殘積土土質下傳統(tǒng)門拱型、四六方磚砌坡整體性不強，框格交點處粘結力弱等方面的不足。

（4）邊坡支護加固與生態(tài)防護相結合的同時，還需根據(jù)邊坡本身特點充分考慮邊坡整體排水情況。

（5）本文倡導邊坡支護工作應采用以支護加固為基、排水保土為本、生態(tài)防護相結合的邊坡綜合防護治理技術，以達到綜合護坡、美化環(huán)境、生態(tài)友好的目標要求。