臨近大型文物孤石路塹邊坡安全分析及對(duì)策

付星華

（廣東中山地質(zhì)工程勘察院，廣東 中山 528400）

1 引言

路塹邊坡在既有荷載作用下的安全防護(hù)措施是道路工程中常見(jiàn)但研究程度低的課題[1]。土質(zhì)邊坡的失穩(wěn)一般指整體范圍內(nèi)邊坡土體沿某一滑動(dòng)面整體向下或向外移動(dòng)而喪失穩(wěn)定性的現(xiàn)象，而靜動(dòng)荷載作用對(duì)邊坡均有較大影響，是造成邊坡最終失穩(wěn)的重要因素[2]。常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法有定量分析方法、定性分析方法和非確定性評(píng)價(jià)方法等[3]，邊坡的處治方式有防護(hù)和加固2 種，目前，通常采用擋土墻、排樁、錨桿和土釘墻等支擋結(jié)構(gòu)對(duì)基坑、邊坡等進(jìn)行支擋或加固。

道路工程建設(shè)期間，為確保邊坡的穩(wěn)定和安全，必須對(duì)路塹邊坡進(jìn)行有效的防護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)條件及外部因素有針對(duì)性地采取措施，達(dá)到安全、降低成本和美觀等目的[4]。

城市道路施工過(guò)程中基坑、邊坡的穩(wěn)定性分析對(duì)于城市建設(shè)、發(fā)展和保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。當(dāng)路塹邊坡施工過(guò)程中存在較大靜荷載時(shí)，邊坡的穩(wěn)定性分析及加固措施的研究具有重要的工程意義，目前對(duì)于此類工程的研究較少。本文針對(duì)珠海市某工程中擬建路塹邊坡上存在孤石群靜荷載的情況展開(kāi)了分析研究。

2 工程概況

珠海市某道路工程擬建線位走向唯一，道路紅線兩側(cè)為現(xiàn)狀居民小區(qū)或山體，且與周圍用地邊線完全貼合。施工過(guò)程中勘測(cè)發(fā)現(xiàn)路塹邊坡上存在孤石群，且經(jīng)相關(guān)部門認(rèn)定為文物風(fēng)水石。風(fēng)水石與原設(shè)計(jì)道路平面布置圖如圖1 所示。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，孤石高6 m、直徑6 m、質(zhì)量G 約60 t，其周圍孤石群范圍約468 m2，呈層疊分布，部分表面開(kāi)裂或嵌入土體，如圖2所示。孤石在平面上位于擬建道路人行道外邊1 m，縱向上位于擬建道路設(shè)計(jì)標(biāo)高上方18 m。

圖1 孤石群平面布置圖

圖2 孤石群實(shí)景圖

道路邊坡主要土層自上而下依次為：雜填土均厚3.2 m，黏性土3.8 m，強(qiáng)風(fēng)化巖均厚7.1 m，中風(fēng)化巖均厚15.0 m?，F(xiàn)場(chǎng)邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為γ0=1.10。

3 穩(wěn)定性分析

本文采用理正深基坑軟件V7.5 進(jìn)行路塹邊坡穩(wěn)定性分析，考慮了不同環(huán)境條件對(duì)整體支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形的影響，能夠模擬施工全過(guò)程進(jìn)行計(jì)算。

3.1 巖土計(jì)算參數(shù)

各巖土層物理力學(xué)參數(shù)如表1 所示。地下水位位于道路平面以下。

表1 巖土層物理力學(xué)參數(shù)表

3.2 計(jì)算結(jié)果

本工程邊坡開(kāi)挖深度為10.0 m，現(xiàn)狀邊坡坡度1∶2.875。根據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，采用增量法作為內(nèi)力計(jì)算方法，應(yīng)力狀態(tài)采用有效應(yīng)力法，邊坡安全系數(shù)計(jì)算方法采用瑞典條分法，邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)為1.30。計(jì)算過(guò)程不考慮孔隙水壓力。計(jì)算結(jié)果如圖3 所示。

圖3 瑞典條分法計(jì)算結(jié)果圖（單位：m）

邊坡安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表2 條分法邊坡安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表2 可知，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)孤石周邊還沒(méi)有開(kāi)挖全部完成，孤石底部嵌在土中，但仍然存在較大滑落危險(xiǎn)，需盡快處理。

4 對(duì)策研究

擬建道路定位為片區(qū)內(nèi)主通道，對(duì)片區(qū)人流物流至關(guān)重要，因此針對(duì)道路邊坡穩(wěn)定性要求較高。本文提出如下2 種方案對(duì)邊坡進(jìn)行處理。

4.1 原址保護(hù)方案

在100 m 范圍內(nèi)，壓縮半幅道路，由雙向四車道變位雙向兩車道。采用鉆孔灌注樁+錨索支護(hù)方案進(jìn)行邊坡加固。排樁支護(hù)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如圖4 所示。

圖4 排樁支護(hù)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算圖（單位：m）

邊坡安全系數(shù)計(jì)算得整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.495＞1.30，滿足規(guī)范要求。

但原址保護(hù)方案存在如下問(wèn)題：

1）需增加支護(hù)費(fèi)用約78 萬(wàn)元。且涉及規(guī)劃重大調(diào)整，規(guī)劃調(diào)整程序煩瑣耗時(shí)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響工程工期。

2）該道路為片區(qū)南北主通道，調(diào)整為雙向兩車道后，將造成嚴(yán)重交通瓶頸，影響片區(qū)居民出行。

3）孤石距離成型道路高差約18 m，緊挨邊坡坡頂，遇到臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣，或后期基座石風(fēng)化碎裂，存在滾落風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)階段山下已經(jīng)開(kāi)發(fā)成住宅小區(qū)，孤石體積龐大，若滾落將造成重大安全事故。

4）孤石周邊邊坡支護(hù)均已按原4 車道條件設(shè)計(jì)和施工，現(xiàn)調(diào)整成為2 車道將造成大量支護(hù)工程的浪費(fèi)。

4.2 遷移保護(hù)方案

擬將該孤石異地遷移至附近烈士陵園旁邊進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)對(duì)遷移位置周邊進(jìn)行美化提升。孤石不在不可移動(dòng)文物名錄，遷移后，可以杜絕基座巖體風(fēng)化滾落風(fēng)險(xiǎn)，惡劣天氣滾落風(fēng)險(xiǎn)完全消除。

該方案需增加吊裝費(fèi)用約60 萬(wàn)元、新建游園約10 萬(wàn)元。

4.3 方案推薦

針對(duì)原址保護(hù)方案，其涉及規(guī)劃重大調(diào)整，嚴(yán)重影響工程工期，會(huì)造成嚴(yán)重交通瓶頸，影響片區(qū)居民出行。

針對(duì)遷移方案，其可直接消除孤石滾落安全隱患，使孤石得到妥善保護(hù)，且吊裝遷移方案可操作性強(qiáng)，孤石安全有保障，搬遷至游園后，利于游客參觀了解孤石歷史與當(dāng)?shù)匚幕?/p>

綜合造價(jià)及利弊分析，建議將孤石保護(hù)性遷移。

5 結(jié)論

本文對(duì)工程中臨近路塹邊坡存在孤石的情況進(jìn)行了邊坡整體穩(wěn)定性計(jì)算，并結(jié)合實(shí)際展開(kāi)了分析，進(jìn)行了保護(hù)方案的分析比選，最終采取遷移保護(hù)方案。主要結(jié)論如下：

1）采用理正深基坑軟件對(duì)路塹邊坡上存在孤石靜荷載的情況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，結(jié)果表明，邊坡存在較大的滑落危險(xiǎn)，應(yīng)及時(shí)采取措施。

2）針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況提出原址保護(hù)和遷移保護(hù)2 種方案，并對(duì)原址保護(hù)采用鉆孔灌注樁和錨索支護(hù)方案進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，同時(shí)，從造價(jià)、工期和安全等方面對(duì)比了2 種方案。結(jié)果表明，原址保護(hù)方案可以保證邊坡穩(wěn)定性，但造價(jià)高，安全性也比遷移保護(hù)方案低，現(xiàn)場(chǎng)孤石雖為文物但不在文物保護(hù)名列，建議遷移保護(hù)。