高邊坡防護(hù)工程的勘察設(shè)計(jì)關(guān)鍵與施工分析

馮祿強(qiáng)

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局三總隊(duì)，貴州 遵義 563000）

各類房建、道路建設(shè)工程中，都涉及到地基和邊坡支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工工作，邊坡支護(hù)是保證基坑及后期結(jié)構(gòu)施工安全的必要措施。高邊坡指高度超過30m的巖質(zhì)邊坡或高度超過15m的土質(zhì)邊坡，較一般高度的邊坡而言，其在穩(wěn)定性等方面更為特殊，需要考慮地質(zhì)情況進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)與施工，因此其勘察設(shè)計(jì)與施工就顯得十分重要。該勘察工作主要是對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘察，結(jié)合邊坡設(shè)計(jì)開展穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，山區(qū)經(jīng)常存在順向坡、陡傾坡體、滑坡蠕變體等情況，若勘察不到位，或?qū)ζ麦w加固的設(shè)計(jì)與施工不到位，采取的工程措施不合理，可能引發(fā)諸如滑坡、邊坡坍塌、地基下陷等工程問題，不僅為延誤工期、破壞環(huán)境、增加資金投入，還會(huì)造成不好的社會(huì)聲譽(yù)，給相關(guān)企業(yè)后續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不利影響[1]。因此，需要對(duì)高邊坡巖土、水文等地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)勘察，綜合分析影響高邊坡的因素，結(jié)合工程情況分析工程對(duì)巖層產(chǎn)生的力學(xué)特性等因素，判斷坡體情況，才能采用合理的邊坡加固的處理方式及技術(shù)手段，提升防護(hù)工程施工的安全性，保障其使用質(zhì)量符合工程要求。

1 因勘察設(shè)計(jì)、施工不到位可能引起的高邊坡問題分析

（1）高邊坡坍塌。造成坍塌的由于工程邊坡施工在石方爆破、土石方開挖及排水、防護(hù)等方面存在的不足導(dǎo)致，如石方爆破所用炸藥過量，會(huì)導(dǎo)致周圍巖體結(jié)構(gòu)疏松，若邊坡支護(hù)前的勘察不到位，或排水設(shè)施不合理，可能因積水過多、支護(hù)結(jié)構(gòu)荷載不足等因素導(dǎo)致高邊坡坍塌。坍塌后還將對(duì)周邊巖土層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，進(jìn)一步導(dǎo)致周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，增加了土方開挖、支護(hù)施工等工作安全控制的難度。

（2）滑坡。高邊坡出現(xiàn)滑坡，與其地質(zhì)構(gòu)造及巖石性質(zhì)、土方開挖卸載情況及水文情況等都具有密切關(guān)系，若高邊坡坡體的巖石層結(jié)構(gòu)松軟，如砂巖、風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖等巖層，更容易因爆破、邊坡開挖等施工的作用力影響，產(chǎn)生大量結(jié)構(gòu)裂縫，如原始地形在受到開挖產(chǎn)生的應(yīng)力作用下，出現(xiàn)地形變化，產(chǎn)生邊坡臨空面，導(dǎo)致高邊坡因雨水下滲等作用，增加巖土自重，使其抗剪切能力下降，更易出現(xiàn)側(cè)向變形、滑坡。

（3）邊坡傾斜、錯(cuò)落。若邊坡支護(hù)到位，高邊坡傾斜一般是由于自然界地質(zhì)災(zāi)害引起的，若存在軟硬相間的巖層，且?guī)r體呈傾斜姿態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致邊坡巖土層的平衡性被破壞，易引發(fā)高邊坡傾斜。高邊坡錯(cuò)落主要是由于邊坡錯(cuò)落帶巖土層臨空面不斷加大、地下水不斷削弱巖體強(qiáng)度、斷層或其他部位光滑巖體與邊坡穩(wěn)定巖體分離等原因造成的。

（4）結(jié)構(gòu)崩塌。結(jié)構(gòu)崩塌主要是由于高邊坡區(qū)域開挖處理過程中，對(duì)該區(qū)域臨近位置產(chǎn)生沖擊力導(dǎo)致的，崩塌的區(qū)域也一般是這些受施工沖擊的臨近邊坡，崩塌現(xiàn)象可能對(duì)施工人員造成人身傷害，同時(shí)導(dǎo)致施工單位浪費(fèi)了不必要的人力、物力，也增加了后期施工的難度。當(dāng)前許多工程高邊坡工程的土方施工量十分大，而地質(zhì)環(huán)境是影響事故質(zhì)量的重要因素，為避免發(fā)生上述工程事故，則需要加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)與施工的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 高邊坡防護(hù)工程勘察設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)分析

（1）地質(zhì)勘查。開始高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)之前，需要通過地質(zhì)勘查獲取工程地質(zhì)、水文條件等重要設(shè)計(jì)依據(jù)，常用的有鉆探、物探、坑探及現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試等方式，具體目的為：①全面掌握邊坡施工周圍的地形地貌條件，如“息烽”項(xiàng)目通過全面勘查，發(fā)現(xiàn)其高邊坡施工區(qū)域?yàn)榍治g-溶蝕斜坡地貌，其東南側(cè)為山麓斜坡，坡面是耕地，部分區(qū)域?yàn)槁懵痘鶐r，平均的坡度為25°～50°，地形的起伏較大；②通過勘查巖土特征，了解其風(fēng)化情況工程特性，“息烽”項(xiàng)目巖土構(gòu)成主要有素填土、紅粘土、白云巖，通過采樣分析，發(fā)現(xiàn)素填土由粘性土與碎塊石組成，結(jié)構(gòu)稍密，但厚度變化大、均勻性差；紅粘土含少量角礫，局部有風(fēng)化碎塊，具有結(jié)構(gòu)致密、粘性好、含水量低、均勻性差、層狀分布等特點(diǎn)；白云巖處于中風(fēng)化狀態(tài)，通過鉆探發(fā)現(xiàn)其巖芯呈短柱狀、碎塊狀，整體較破碎，基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)，屬邊坡巖體類型Ⅳ類；③了解項(xiàng)目周圍河流等地表水及地下水等水文情況，包括水量、分布情況等內(nèi)容。

在獲取高邊坡地質(zhì)勘查信息后，評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性，有定量、定性兩種評(píng)價(jià)方法，前者根據(jù)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，后者采用類比法結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，如“息烽”根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行定量穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，最終明確了各區(qū)段的安全等級(jí)、安全系數(shù)、穩(wěn)定性系數(shù)、整體的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果及破壞模式、不利位置等信息，為邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)工作提供了具體、準(zhǔn)確的依據(jù)[2]。

（2）邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)。高邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循經(jīng)、合理等原則，應(yīng)結(jié)合巖土性質(zhì)，通過計(jì)算獲得坡體巖土松動(dòng)帶、深挖產(chǎn)生的新松動(dòng)帶及相應(yīng)的松弛帶規(guī)模、變形量等具體信息，然后采取噴漿、錨固等措施，如“息烽”項(xiàng)目中在計(jì)算出相關(guān)參數(shù)后，對(duì)不同區(qū)段采取不同支護(hù)技術(shù)，有衡重式擋土墻、重力式擋土墻及放坡開挖+錨桿+掛網(wǎng)噴砼+格構(gòu)梁三種處理方式（對(duì)路基進(jìn)行加固等）。

（3）截排水設(shè)計(jì)。截水、排水設(shè)計(jì)也是高邊坡設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，排水設(shè)計(jì)主要以保障通暢排除路面、坡面雨水為目標(biāo)，截水主要是基于支護(hù)安全性考慮，避免雨水下滲影響地質(zhì)情況，主要通過截水溝扽構(gòu)造攔截地表的水體，使其向排水溝方向流動(dòng)，匯入邊坡排水系統(tǒng)。一般在坡腳位置設(shè)置排水孔，在坡頂附近設(shè)置截水溝，在各級(jí)邊坡坡腳位置設(shè)置外傾式的排水溝，需要通過計(jì)算匯水量等數(shù)據(jù)，最終確定合理的排水溝斷面尺寸。

（4）坡度設(shè)計(jì)。坡率設(shè)計(jì),需綜合考慮地質(zhì)條件及邊坡高度各項(xiàng)因素，并結(jié)合施工需求，通過力學(xué)分析，在保障邊坡穩(wěn)定性、考慮邊坡使用年限等因素的基礎(chǔ)上，合理的確定邊坡施工坡度，制定可行的支護(hù)施工方案，如坡率較高的邊坡，應(yīng)采用衡重式擋土墻等支擋加固措施，保障邊坡及填土的穩(wěn)定性，避免沉降變形。

（5）邊坡抗滑設(shè)計(jì)。高邊坡設(shè)計(jì)中，為增加土坡穩(wěn)定性，還應(yīng)通過增加支護(hù)結(jié)構(gòu)，以施加更多外力抵消或平衡土坡下滑力，或通過提升邊坡土體強(qiáng)度等措施，保障斜坡土地維持穩(wěn)定狀態(tài)。

3 高邊坡防護(hù)工程施工分析

（1）格構(gòu)錨桿技術(shù)施工?！跋⒎椤表?xiàng)目支護(hù)方式主要有格構(gòu)錨桿和擋土墻兩種。施工前通過承載力實(shí)驗(yàn)確定錨桿支護(hù)的具體材料、結(jié)構(gòu)，對(duì)于巖土層具有腐蝕性質(zhì)的施工段，為預(yù)防錨桿被腐蝕，可選用無粘結(jié)鋼等材料。首先，進(jìn)行邊坡處理，即清理坡面浮沉、危石，若人工清理，需做好佩戴安全帽、安全繩等防護(hù)措施，并在坡下搭建防護(hù)網(wǎng)，以阻擋邊坡墜物。然后，使用架管搭建施工作業(yè)臺(tái)，確定固定端，開展錨桿砼素噴、注漿、封口及格構(gòu)等施工操作。

（2）衡重式擋土墻施工。擋土墻施工包括測(cè)量放線、基槽開挖、立模加固、泄水孔安裝、濾水層施工、混凝土澆筑、拆除模板及養(yǎng)護(hù)、墻后回填等具體工作。

由專業(yè)團(tuán)隊(duì)開挖，一般應(yīng)避免爆破開鑿，擋土基坑的開挖應(yīng)以分段、跳槽挖掘的方式進(jìn)行，即開挖一段后立即澆筑混凝土、回填。混凝土澆筑施工應(yīng)分層進(jìn)行，合理留置施工縫，并加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)，避免因溫差出現(xiàn)收縮開裂。

地面以上的混凝土墻施工，在橫縱方向都應(yīng)每隔2m設(shè)置泄水孔，孔內(nèi)應(yīng)預(yù)埋尺寸合適的PVC管，在最下方的泄水孔下設(shè)置防滲層；墻背回填的碎石反濾層，應(yīng)保障碎石粒徑符合工程要求；為更好的防治風(fēng)化巖層出現(xiàn)破裂、巖土墜落，若擋土墻寬度大，擋墻基礎(chǔ)可設(shè)置為臺(tái)階狀的基礎(chǔ)。

（3）高壓旋噴樁施工要求?！跋⒎椤表?xiàng)目邊坡路基施工采用高壓旋噴樁技術(shù)，其施工流程包括造孔、安裝、插管、噴射、移位等。造孔應(yīng)采用工程鉆機(jī)進(jìn)行，施工中注意校正機(jī)械水平、垂直度，若孔內(nèi)坍塌，應(yīng)用泥漿護(hù)壁；安裝通過旋噴主機(jī)進(jìn)行，在校正完畢后按設(shè)計(jì)下噴。下噴施工應(yīng)根據(jù)地的不同情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)施工速度，施工結(jié)束后洗管，移機(jī)進(jìn)行下個(gè)孔位的施工。

（4）邊坡回填?！跋⒎椤表?xiàng)目為高填方項(xiàng)目，對(duì)回填質(zhì)量要求較高。因此需選擇級(jí)配較好的碎石土等材料，分層壓實(shí)應(yīng)控制最大粒徑小于400mm，以減少回填層空隙，回填土不得使用淤泥、耕植土等，并控制回填土含水量，回填土石方一般采用3:7的土石比；回填前，先清除邊坡表層土壤，用振動(dòng)機(jī)械等設(shè)備壓實(shí)，然后檢驗(yàn)回填土含水率是否符合要求，若含水率高，采用晾曬等措施，含水率低則采用灑水潤(rùn)濕等處理措施，并對(duì)回填段地形、剖面進(jìn)行復(fù)核測(cè)量，在復(fù)檢合格后才能開始回填施工；分層回填時(shí)應(yīng)控制每次的厚度，并在回填后進(jìn)行多次碾壓達(dá)設(shè)計(jì)要求。

（5）施工組織及險(xiǎn)情處理。施工組織，應(yīng)由建設(shè)、施工、監(jiān)理單位在施工前協(xié)商，以明確工程交接、檢查標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，做好組織計(jì)劃。在施工臨近時(shí)發(fā)布各項(xiàng)施工內(nèi)容和施工制度，提前設(shè)置安全標(biāo)志、標(biāo)牌。

施工險(xiǎn)情處理，應(yīng)包括預(yù)防措施、緊急處理措施等方面。保障邊坡穩(wěn)定是施工的首要因素，保證文明施工是現(xiàn)代施工要求[3]。應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境即地質(zhì)條件，合理調(diào)整坡比、護(hù)坡形式等施工內(nèi)容，保障邊坡的穩(wěn)定性，結(jié)合勘查報(bào)告對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域做好相應(yīng)險(xiǎn)情處理準(zhǔn)備工作，提升施工安全性，并加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移、沉降等的監(jiān)測(cè)，便于在事故發(fā)生前及時(shí)采取措施。施工時(shí)，若建存在邊坡土體裂縫、少量滑移等現(xiàn)象，應(yīng)立即合理卸載邊坡部分土體及上方材料、設(shè)備，若大面積塌方，需立即全面停工，聯(lián)系設(shè)計(jì)及各方協(xié)同解決該問題。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，公路及加油站、服務(wù)站等配套設(shè)施的建設(shè)也隨之迅猛發(fā)展，而我國(guó)地形多樣，在山區(qū)、丘陵等地帶的建設(shè)中，為保證工程建設(shè)的使用質(zhì)量及建設(shè)安全，常常需要開展高邊坡防護(hù)工程。而高邊坡工程受工程、水文等地質(zhì)的影響十分明顯，因此需要重視地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)與施工工作中的各項(xiàng)關(guān)鍵點(diǎn)，以提升這兩項(xiàng)工作的質(zhì)量，提升高邊坡的穩(wěn)定性。