臨近大型文物孤石路塹邊坡安全分析及對策

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措施是道路工程中常見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面整體向下或向外移動而喪失穩(wěn)定性的現(xiàn)象，而靜動荷載作用對邊坡均有較大影響，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價方法等[3]，邊坡的處治方式有防護和加固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)對基坑、邊坡等進行支擋或加固。

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

城市道路施工過程中基坑、邊坡的穩(wěn)定性分析對于城市建設(shè)、發(fā)展和保障人民生命財產(chǎn)安全至關(guān)重要。當路塹邊坡施工過程中存在較大靜荷載時，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，目前對于此類工程的研究較少。本文針對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。施工過程中勘測發(fā)現(xiàn)路塹邊坡上存在孤石群，且經(jīng)相關(guān)部門認定為文物風水石。風水石與原設(shè)計道路平面布置圖如圖1 所示。經(jīng)現(xiàn)場勘測，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)計標高上方18 m。

圖1 孤石群平面布置圖

圖2 孤石群實景圖

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，強風化巖均厚7.1 m，中風化巖均厚15.0 m。現(xiàn)場邊坡支護結(jié)構(gòu)安全等級為一級，支護結(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 進行路塹邊坡穩(wěn)定性分析，考慮了不同環(huán)境條件對整體支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形的影響，能夠模擬施工全過程進行計算。

3.1 巖土計算參數(shù)

各巖土層物理力學參數(shù)如表1 所示。地下水位位于道路平面以下。

表1 巖土層物理力學參數(shù)表

3.2 計算結(jié)果

本工程邊坡開挖深度為10.0 m，現(xiàn)狀邊坡坡度1∶2.875。根據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》，采用增量法作為內(nèi)力計算方法，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。計算過程不考慮孔隙水壓力。計算結(jié)果如圖3 所示。

圖3 瑞典條分法計算結(jié)果圖（單位：m）

邊坡安全系數(shù)計算結(jié)果如表2 所示。

表2 條分法邊坡安全系數(shù)計算結(jié)果

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

4 對策研究

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

4.1 原址保護方案

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+錨索支護方案進行邊坡加固。排樁支護邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果如圖4 所示。

圖4 排樁支護邊坡穩(wěn)定性計算圖（單位：m）

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

但原址保護方案存在如下問題：

1）需增加支護費用約78 萬元。且涉及規(guī)劃重大調(diào)整，規(guī)劃調(diào)整程序煩瑣耗時長，嚴重影響工程工期。

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，遇到臺風等惡劣天氣，或后期基座石風化碎裂，存在滾落風險，現(xiàn)階段山下已經(jīng)開發(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）孤石周邊邊坡支護均已按原4 車道條件設(shè)計和施工，現(xiàn)調(diào)整成為2 車道將造成大量支護工程的浪費。

4.2 遷移保護方案

擬將該孤石異地遷移至附近烈士陵園旁邊進行保護，同時對遷移位置周邊進行美化提升。孤石不在不可移動文物名錄，遷移后，可以杜絕基座巖體風化滾落風險，惡劣天氣滾落風險完全消除。

該方案需增加吊裝費用約60 萬元、新建游園約10 萬元。

4.3 方案推薦

針對原址保護方案，其涉及規(guī)劃重大調(diào)整，嚴重影響工程工期，會造成嚴重交通瓶頸，影響片區(qū)居民出行。

針對遷移方案，其可直接消除孤石滾落安全隱患，使孤石得到妥善保護，且吊裝遷移方案可操作性強，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?shù)匚幕?/p>

綜合造價及利弊分析，建議將孤石保護性遷移。

5 結(jié)論

本文對工程中臨近路塹邊坡存在孤石的情況進行了邊坡整體穩(wěn)定性計算，并結(jié)合實際展開了分析，進行了保護方案的分析比選，最終采取遷移保護方案。主要結(jié)論如下：

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

2）針對現(xiàn)場情況提出原址保護和遷移保護2 種方案，并對原址保護采用鉆孔灌注樁和錨索支護方案進行邊坡穩(wěn)定性計算，同時，從造價、工期和安全等方面對比了2 種方案。結(jié)果表明，原址保護方案可以保證邊坡穩(wěn)定性，但造價高，安全性也比遷移保護方案低，現(xiàn)場孤石雖為文物但不在文物保護名列，建議遷移保護。