復(fù)雜地質(zhì)土質(zhì)高邊坡施工技術(shù)導(dǎo)則

鄧科 孫浩尹

摘要：基于分析土石方工程中挖方復(fù)雜地質(zhì)的土質(zhì)高邊坡施工技術(shù)導(dǎo)則。首先分析邊坡安全等級(jí)、場(chǎng)地地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度、邊坡工程勘察等級(jí)等基本設(shè)計(jì)參數(shù)及要求以及邊坡施工場(chǎng)地水文氣象特征。通過(guò)已分析的基本參數(shù)，會(huì)同各參建單位主要技術(shù)負(fù)責(zé)人員、外部技術(shù)專家，對(duì)邊坡施工可能存在的變形情況進(jìn)行深度剖析，制定施工重點(diǎn)技術(shù)管控措施，確保復(fù)雜地質(zhì)的土質(zhì)高邊坡施工安全可靠性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì);土質(zhì)高邊坡;變形分析;技術(shù)管控

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展引擎的新動(dòng)力，工程項(xiàng)目無(wú)疑是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中最重要的環(huán)節(jié)，而土石方工程中，挖方復(fù)雜地質(zhì)的土質(zhì)高邊皮施工技術(shù)，是土坡施工作業(yè)中最重要，也是最困難的施工環(huán)節(jié)，如果處理不當(dāng)，畢竟會(huì)造成邊坡的變形失穩(wěn)、滲水、滑坡、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，不僅會(huì)導(dǎo)致施工進(jìn)度延期，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，在后期投入使用的過(guò)程中更是帶著風(fēng)險(xiǎn)交付，威脅到使用者的生命和財(cái)產(chǎn)安全，高邊坡的處理必須引起足夠的重視，并在施工過(guò)程中不斷關(guān)注。

例如在電力工程建設(shè)中，換流站工程場(chǎng)平土石方施工主要特點(diǎn)有場(chǎng)地占地面積大、土石方量大，挖填高差大特點(diǎn)。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）要求，土質(zhì)邊坡高度超過(guò)15m屬于土質(zhì)高邊坡。由于換流站建設(shè)特點(diǎn)，在地質(zhì)條件復(fù)雜的場(chǎng)地區(qū)域?qū)⑸婕巴临|(zhì)高邊坡施工。

以目前正在建設(shè)的白鶴灘-江蘇（浙江）直流輸電工程布拖換流站為例，該項(xiàng)目施工要求整個(gè)施工過(guò)程中，要盡量減少擾動(dòng)面積，避免對(duì)耕地面積的占用，減少拆遷，合理安排施工工序，在施工過(guò)程中，采用人工與機(jī)械相結(jié)合，整個(gè)開(kāi)挖、放線和牽張架線過(guò)程中必須堅(jiān)持水土保持的施工工藝，要求對(duì)土石方平衡，施工的整個(gè)組織、工藝、方法和監(jiān)管進(jìn)行全面有效的分析和平價(jià)，優(yōu)化施工工藝，預(yù)防為主，保證安全質(zhì)量，防治水土流失。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的勘察，發(fā)現(xiàn)，在挖方區(qū)邊坡為全土質(zhì)邊坡。邊坡型式以自然放坡為主，抗滑樁零星支擋為輔的支擋方式，最高坡高約36m。邊坡安全等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為中等復(fù)雜，邊坡工程勘察等級(jí)為一級(jí)，邊坡設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)法設(shè)計(jì)。站址地質(zhì)主要為超高含水率軟塑、流塑狀黏性土，降雨集中在5-10月份雨量，占全年89%，暴雨多出現(xiàn)在每年6-9月份。邊坡按照逆作法施工至最低處邊坡時(shí)，坡面出現(xiàn)變形，變形裂縫具有如下特征：（1）圍繞邊坡尚未開(kāi)挖到位區(qū)域呈弧形展布;（2）變形體后緣裂縫為張拉裂隙，前緣有明顯剪出口;（3）變形體后緣裂縫未發(fā)現(xiàn)明顯的剪切跡象，裂縫兩側(cè)未發(fā)現(xiàn)明顯下錯(cuò)。

根據(jù)現(xiàn)有邊坡形態(tài)和變形跡象推斷：邊坡變形區(qū)首先發(fā)生推移型變形，隨后誘發(fā)了其它區(qū)域的牽引式變形。

由上述變形特點(diǎn)分析，產(chǎn)生變形的主要原因有以下幾點(diǎn)：

1.土質(zhì)邊坡地質(zhì)復(fù)雜

邊坡出現(xiàn)變形與坡體的地貌和水文條件有著密不可分的關(guān)系，一般而言，坡體出現(xiàn)變形主要是由于土壤的地巖層、結(jié)構(gòu)面和臨空面等組合，而形成的空間形態(tài)關(guān)系，但是從施工的工藝上來(lái)說(shuō)，不同的地質(zhì)土質(zhì)施工對(duì)其邊坡造成的影響程度也是不同的，但是就邊坡而言，坡體越脆弱，其施工方式對(duì)坡體的安全影響程度就越大，例如在該換流站工程場(chǎng)地中，變形區(qū)域邊坡為全土質(zhì)邊坡，開(kāi)挖深度較大，最高達(dá)到36m，屬高邊坡。地質(zhì)的作業(yè)環(huán)境也比較復(fù)雜，作業(yè)場(chǎng)地中含大量淤泥質(zhì)、泥炭質(zhì)土，這些土質(zhì)呈軟塑、流塑狀。土體含水率超高，在土質(zhì)邊坡開(kāi)挖坡面形成過(guò)程中，坡面存在多處滲水點(diǎn)，給施工作業(yè)帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

由于前期征地、雨季、疫情影響，加之邊坡開(kāi)挖線不確定因素，施工有效時(shí)間較少。根據(jù)站址氣候分析，施工黃金時(shí)間主要為當(dāng)年12月至次年5月。隨著疫情的有效控制，復(fù)工復(fù)產(chǎn)有序開(kāi)展之后，，施工主要開(kāi)挖面為邊坡開(kāi)挖，開(kāi)挖速度較快，但是在坡面永久防護(hù)及排水措施尚未形成，前緣形成較陡邊坡，形成了易于應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)折區(qū)域。加之地質(zhì)條件復(fù)雜，臨時(shí)防護(hù)措施不完整，降雨集中，雨水滲入坡面對(duì)土質(zhì)邊坡存在影響。這些復(fù)雜的地質(zhì)因素給施工工作帶來(lái)一定的影響，需要對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行全面、深入的信息采集和數(shù)據(jù)分析，完成有效的建模模型，針對(duì)性的開(kāi)展施工工藝設(shè)計(jì)，推進(jìn)邊坡施工工程有序展開(kāi)。

2.開(kāi)挖方式

前期施工中受邊坡坡頂開(kāi)挖區(qū)域征地原因以及設(shè)計(jì)開(kāi)挖線、邊坡勘察報(bào)告未出具等原因，施工首先開(kāi)挖的距離邊坡較遠(yuǎn)的區(qū)域。后續(xù)施工設(shè)計(jì)完成邊坡詳勘并確定開(kāi)挖邊線，并在局部變形區(qū)域增加抗滑樁。按照建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范，邊坡開(kāi)挖應(yīng)嚴(yán)格按照自上而下逆作法開(kāi)挖，邊坡開(kāi)挖一級(jí)支護(hù)一級(jí)。從降低放坡的高度和保護(hù)原有的植被生態(tài)角度出發(fā)，在開(kāi)挖的過(guò)程中，選擇抗滑柱的設(shè)計(jì)方案，由于工程施工和進(jìn)度要求等移速，在抗滑樁的底部將增加混泥土樁，以加強(qiáng)抗滑樁的穩(wěn)定性，同時(shí)，為施工降低成本，抗滑樁的間距在5米左右，凈距2.8米，在抗滑樁中間加裝擋板，在頂撞上有2級(jí)邊坡，開(kāi)挖按照1：1，34的坡比進(jìn)行放坡，每10-12米設(shè)一級(jí)，馬道寬度設(shè)置為2米，并在山體內(nèi)部設(shè)置40cm排水溝，在坡面方案設(shè)計(jì)中，使用錨桿加混泥土格夠墻以及植被進(jìn)行覆蓋。

施工中采用的逆作法施工，由于施工作業(yè)區(qū)域?qū)儆谕临|(zhì)高邊坡，施工作業(yè)過(guò)程會(huì)對(duì)坡體產(chǎn)生較大的影響，因此，恰當(dāng)有效的施工工藝顯得尤為重要，逆作法通過(guò)預(yù)加工的方式，能夠在很大程度上較小或者削弱施工作業(yè)隊(duì)坡體的影響，作為一種常用的施工工藝，逆作施工法在現(xiàn)代工程施工中扮演著舉足輕重的角色，經(jīng)過(guò)多種建筑工體的檢驗(yàn)，尤其在建筑地下工程中，是被普遍認(rèn)可的成熟、有效的施工方法。因此，在該白鶴灘-江蘇（浙江）直流輸電工程項(xiàng)目中引入這種施工作業(yè)方法到邊坡施工工程中是合適且合理的，逆作施工方式與傳統(tǒng)的邊坡施工方式最本質(zhì)的區(qū)別在于，分層開(kāi)挖，邊開(kāi)挖邊加固，也有一些工序中會(huì)出現(xiàn)先加固后開(kāi)挖的情況，具有異曲同工之處，其施工作業(yè)最大的好處就是坡體變形的規(guī)律與開(kāi)挖導(dǎo)致的坡體位移有這明顯的差異。

3設(shè)計(jì)條件

邊坡原始地質(zhì)較差且屬于全土質(zhì)高邊坡，邊坡變形影響區(qū)域加固措施需慎重，如增設(shè)抗滑樁、格構(gòu)錨桿等措施。按照原方案采用格構(gòu)植草護(hù)坡工藝，僅能防止邊坡表面沖刷，深部滑移并不能起到有效治理。由于邊坡土質(zhì)含水率超高，邊坡開(kāi)挖形成中，存在多處滲水點(diǎn)。根據(jù)含水率及滲水現(xiàn)象，應(yīng)在坡面合理設(shè)置泄水孔，減少邊坡內(nèi)部水壓聚集從而減少變形。

通過(guò)上述工程舉例分析，在今后復(fù)雜地質(zhì)高邊坡施工中，應(yīng)主要注意的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：

1.嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工

遇到該類地質(zhì)較差類土質(zhì)邊坡，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行合理開(kāi)挖施工。若遇到詳勘不全、征地影響及圖紙開(kāi)挖線不確定等因素，無(wú)法嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求開(kāi)挖，應(yīng)合理進(jìn)行土方開(kāi)挖順序調(diào)整，如按照逆作法采用臨時(shí)放坡等措施。邊坡開(kāi)挖需編制專項(xiàng)方案報(bào)送公司技術(shù)部門及監(jiān)理、業(yè)主單位審批且務(wù)必報(bào)送設(shè)計(jì)單位審批。

雖然開(kāi)挖放坡放坡較緩，分層開(kāi)挖可能風(fēng)險(xiǎn)未達(dá)到專家論證標(biāo)準(zhǔn)，但考慮開(kāi)挖地質(zhì)、開(kāi)挖總高度等因素，施工方案將很有必要組織專家論證。待審批合格后嚴(yán)格按照方案開(kāi)挖。

2.嚴(yán)格落實(shí)邊坡支護(hù)、支擋措施

由于土石方開(kāi)挖均采用機(jī)械化作業(yè)，開(kāi)挖效率高，速度快。而邊坡永久支護(hù)如鋼筋混凝土格構(gòu)、混凝土馬道需在邊坡坡面形成后才進(jìn)行且施工較慢。在實(shí)際的施工過(guò)程中，常見(jiàn)的施工問(wèn)題是土層開(kāi)挖與邊坡支護(hù)進(jìn)度不配套，由于邊護(hù)施工滯后而導(dǎo)致二次回填或搭架子的現(xiàn)象屢屢出現(xiàn)，增加施工各組別之間的協(xié)調(diào)難度。另外，在施工中還可能出現(xiàn)的問(wèn)題是成孔的注漿不到位，導(dǎo)致錨桿的受力無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這種問(wèn)題的出現(xiàn)主要原因是深基坑支護(hù)鉆孔穿過(guò)的土質(zhì)不同，有殘?jiān)恋淼默F(xiàn)象，而且注漿的隨意性相對(duì)較大，這就導(dǎo)致了施工質(zhì)量的缺陷。因此，在此期間應(yīng)做好土質(zhì)邊坡臨時(shí)支護(hù)、支擋措施，如苫蓋防雨布、設(shè)置臨時(shí)排水溝、坡面臨時(shí)泄水孔等措施，確保坡面排水有組織進(jìn)行，降水無(wú)直接滲透進(jìn)坡面。

3.施工過(guò)程加強(qiáng)邊坡臨時(shí)監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)異常及時(shí)預(yù)警

在該直流輸電工程布拖換流站項(xiàng)目中，對(duì)水土保持的指標(biāo)要求非常高，在監(jiān)測(cè)上包括擾動(dòng)土地的監(jiān)測(cè)、水土流失情況監(jiān)測(cè)和水土保持監(jiān)測(cè)以及土壤侵蝕背景值監(jiān)測(cè)等，在檢測(cè)時(shí)間和頻次上都明確了具體的要求，而針對(duì)本次邊坡異常發(fā)現(xiàn)情況，項(xiàng)目組及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)展開(kāi)分析，優(yōu)化建模參數(shù)，指導(dǎo)施工工序，協(xié)調(diào)工種進(jìn)度，而且在每日邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，我部首先發(fā)現(xiàn)位移變形，因此，邊坡監(jiān)測(cè)在地質(zhì)較差、開(kāi)挖深度較高的土質(zhì)邊坡中相當(dāng)重要。需要引起項(xiàng)目施工的高度重視。

在遇到場(chǎng)平施工中對(duì)原始土體擾動(dòng)前應(yīng)按照邊坡監(jiān)測(cè)規(guī)范、沉降觀測(cè)規(guī)范等要求設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)挖方、填方邊坡開(kāi)展監(jiān)測(cè)，對(duì)高挖方土質(zhì)邊坡、地質(zhì)較差邊坡應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作。

4.過(guò)程中嚴(yán)格按照信息法施工要求執(zhí)行

信息法施工是將動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)及信息反饋為一體的現(xiàn)代化施工法。對(duì)復(fù)雜地質(zhì)、高邊坡、穩(wěn)定性差邊坡工程，施工期的穩(wěn)定安全控制更為重要和困難。開(kāi)展信息法施工在《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2013中有單獨(dú)章節(jié)進(jìn)行專項(xiàng)說(shuō)明，由此可見(jiàn)信息法施工重要性。

結(jié)束語(yǔ)

在高邊坡施工工程項(xiàng)目中，不同的施工開(kāi)挖工藝對(duì)邊坡的影響程度不一，其所造成的破壞程度也存在明顯的差異，如前文所述，受制于地質(zhì)地貌、水文環(huán)境和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，在施工開(kāi)挖之前，建立準(zhǔn)確有效的地質(zhì)模型，分析施工技術(shù)工藝，將會(huì)對(duì)邊坡的施工工藝提出更有針對(duì)性和指導(dǎo)性的建議。邊坡施工設(shè)計(jì)是預(yù)測(cè)性的方案，同時(shí)也應(yīng)該包含風(fēng)險(xiǎn)型設(shè)計(jì)的內(nèi)容，即在設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)該考慮可能出現(xiàn)的各種異常，包括在施工過(guò)程中的不確定因素可能帶來(lái)的施工風(fēng)險(xiǎn)，因此，在設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)該對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，例如對(duì)坡體的力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p、減弱巖體的長(zhǎng)期蠕變可能到來(lái)的影響。同時(shí)，考慮到在實(shí)際的施工過(guò)程中，如果不按照設(shè)計(jì)方案工序或者施工要求，將對(duì)坡體以及整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)產(chǎn)生影響，這些風(fēng)險(xiǎn)分析也應(yīng)該列入到項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)方案中去。

綜上所述，復(fù)雜地質(zhì)土質(zhì)高邊坡施工中，為避免邊坡變形、確保作業(yè)安全以及邊坡形成后運(yùn)行質(zhì)量，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)地勘報(bào)告詳細(xì)分析，充分考慮保證邊坡穩(wěn)定的各項(xiàng)措施。過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件及規(guī)程規(guī)范要求作業(yè)，并做好各階段監(jiān)測(cè)工作，確保施工安全、質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）

[2]《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）.

[3]《建筑施工手冊(cè)》（第五版）.

[4].譚永杰，文敏，朱月琴.地質(zhì)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)特性研究[J].中國(guó)礦業(yè).2017.26（9）：67-71+84.

[5].趙婷，王暢.邊坡穩(wěn)定性分析方法及工程應(yīng)用研究進(jìn)展[J].水利水電技術(shù).2019，50（5）：196-203.

[6].陳如意.復(fù)雜地質(zhì)條件下的抗滑樁施工技術(shù)及造價(jià)分析[J].鐵路工程造價(jià)管理.2003.（1）.

作者簡(jiǎn)介：

鄧科 （1987-3），男，漢族 四川成都人，職稱中級(jí)，學(xué)歷： 碩士。研究方向：土建施工。

孫浩尹（1988-6），男，漢族 四川成都人，職稱中級(jí)，學(xué)歷： 碩士。研究方向：土建施工。