工程項目邊坡治理措施實踐分析

曹文正

重慶市渝西水利電力勘測設計院有限公司 重慶 402160

由于我國山區(qū)面積占陸地面積的85%以上，而我國人口主要依靠山區(qū)的資源供給進行生存，所以為了我國更好的發(fā)展，必須在山區(qū)開設更多的公路，鐵路等建筑設施，在建設過程中會涉及到大量的邊坡工程問題，而滑坡是邊坡工程問題中最主要的災害之一，尤其是隨著我國經(jīng)濟建設規(guī)模的不斷增大，滑坡問題更是越加嚴重，對人民的生命財產(chǎn)造成了嚴重的威脅，也使我國遭受了很多經(jīng)濟危機，除此以外，邊坡工程災害中的其他地質(zhì)災害也不容小覷，據(jù)統(tǒng)計，我國因邊坡工程災害所遭受的經(jīng)濟損失達30～50億元，所以我們必須找到解決邊坡工程災害的措施，最大程度的降低人民損害。同時，邊坡工程災害往往還存在許多的潛在危險，使人防不勝防，給經(jīng)濟帶來嚴重的打擊[1]。為了降低邊坡工程災害發(fā)生的可能性，我們需要對邊坡災害發(fā)生的原因，類型以及解決措施進行深入的研究，通過深化防治技術，來對邊坡工程災害進行進一步的治理。

1 邊坡破壞的主要類型

在實際的地形中邊坡的破壞形式十分復雜多樣，可能有傾倒，剝落或滑塌等多種形式，在此重點介紹，坍塌與滑坡兩種，最為常見與重要的破壞方式。

1.1 坍塌

當巖質(zhì)邊坡的塊狀巖體與巖坡剝離開時，最容易發(fā)生坍塌事故，在坍塌發(fā)生時，從表面無法觀測到巖體的滑移面，而此時的塊狀巖體已與巖坡進行了分離，此時的巖體為大塊狀，而巖體也可能直接脫落邊坡倒在坡腳下，大量的巖體掉落后將會在坡腳下形成堆積，或由于自然原因?qū)е聨r層松動，巖體剝離掉落，如多雨季節(jié)時，雨水滲入邊坡導致水壓增強，冬季過渡至春季時，巖石由冰凍狀態(tài)逐漸消融，或是地震等大型的強烈的振動引起的崩塌。

1.2 滑坡

滑坡的形式與坍塌不同，主要體現(xiàn)在滑坡式深層次的破壞，在滑坡發(fā)生時，坡內(nèi)整體在土重力的作用下進行滑動，滑動面積較大，一般向坡體內(nèi)部滑動并且可延伸至坡腳，而不同質(zhì)地的滑面，其滑動速度也各不相同，但從整體來說，滑坡的滑動速度比坍塌的滑動速度要更加緩慢[2]?；碌幕瑒铀俣戎饕Q于滑面的質(zhì)地，當滑面為塑料性的巖土體時滑速較慢，而為脆性的巖土體時滑速較快?；碌男问街饕腥N，分別是平面滑動，楔形和旋轉(zhuǎn)滑動。在平面滑動中必須保持滑面的傾角要大于內(nèi)摩擦角才能夠產(chǎn)生[3]。楔形滑動主要是兩個軟弱面相切形成四面體時才會產(chǎn)生，旋轉(zhuǎn)滑動主要在非成層的均質(zhì)巖土土體中產(chǎn)生，滑面呈現(xiàn)弧狀，較易觀察。

2 影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素

2.1 結(jié)構面的影響

在判斷邊坡的穩(wěn)定性時，不能單單從外形的陡峭與平緩來進行判斷，有些陡峭的邊坡即使在上百米的情況下也能夠保持穩(wěn)固，而有些看似平緩的邊坡卻在不足百米處就會發(fā)生嚴重破壞，穩(wěn)定性并不好。邊坡的穩(wěn)定性主要取決于邊坡內(nèi)部巖體的結(jié)構面，如巖體的斷層，節(jié)理的傾角是垂直或水平的情況時，即使是陡峭的邊坡也不容易發(fā)生破壞，而與之相反，當結(jié)構面的傾角，在30度至70度之間時，就較為容易發(fā)生滑動現(xiàn)象。因此在考慮邊坡的穩(wěn)定性時需要認真分析坡體的各種結(jié)構面的具體情況，通過研究巖土體的連續(xù)性和均勻性，探索邊坡出現(xiàn)破壞的主要原因，從而來區(qū)分邊坡破壞的機制和邊坡破壞的類型。

2.2 外坡形態(tài)改變的影響

由于各種周邊環(huán)境如邊坡周圍存在的河流和水庫等都會對邊坡進行沖刷，日積月累下邊坡的外形將逐漸發(fā)生變化，當侵蝕階路坡體底部的軟弱結(jié)構面時，坡體會處于一種臨空狀態(tài)，最后使坡體失去了平衡，造成了嚴重的破壞。除了自然環(huán)境原因外，還有一些人為原因?qū)е逻吰碌耐庑伟l(fā)生改變，如在人工削坡時沒有仔細的研究坡層的內(nèi)部結(jié)構而切露了軟弱結(jié)構面，這導致邊坡的臨空面增大，而支撐度不夠，最后導致了邊坡的變形，或是人為在坡頂開挖時形成了倒坡，坡腳隨之增大，這也導致了坡腳的剪應力隨之增大，這些都會導致邊坡的外形發(fā)生改變，從而使邊坡發(fā)生破壞[4]。所以對于周邊的環(huán)境影響，我們需要做出相應的防范措施，而對于人為因素，我們在對邊坡進行改變時都要做好認真的前期調(diào)研，理清邊坡的內(nèi)部結(jié)構面，對施工時的工程順序和削坡坡角度與體積需要提前進行測算和模擬。

2.3 巖土體力學性質(zhì)改變的影響

在長年的風化下，會改變坡體的傾角大小，使坡體的強度也逐漸變小，而這些最終都會導致破題的穩(wěn)定性也逐漸降低，最后造成菩提的破壞。尤其對于多雨季節(jié)，在與7的前后都容易發(fā)生坡腳的減小，使斜坡的穩(wěn)定性更差。而人為的蓄水和放水也會對斜坡的穩(wěn)定性有顯著的影響。同時這也與掩體的質(zhì)地有很大的關系，當巖體為親水性物質(zhì)時。由于大量水的侵蝕也會導致邊坡被腐蝕而產(chǎn)生變變形，如鈣質(zhì)頁巖，凝灰質(zhì)頁巖等，都容易在大量水浸泡的情況下發(fā)生軟化崩解。由此可知，水對巖土體力學性質(zhì)的改變具有重大影響，當水過度浸潤時，會對斜坡產(chǎn)生巨大的破壞。

2.4 各外力作用于邊坡時產(chǎn)生的影響

在地震，爆破，地下靜水水壓力和動水壓力等都會對坡面造成直接的受力，這都會對邊坡的穩(wěn)定性造成非常嚴重的影響，并且這種影響迅速而猛烈[5]。而通過研究發(fā)現(xiàn)在水平構造應力較多的地區(qū)容易發(fā)生邊坡的破壞，尤其對于新構造運動強烈的地區(qū)這種水平構造應力更是有大量殘余，往往會導致邊坡的穩(wěn)定性急劇下降，從而發(fā)生邊坡破壞。而對于地震對邊坡穩(wěn)定性的影響，主要取決于地震程度的大小，地震引起的坡體震動相當于增大了坡體的負荷，菩提在反復的震動中使坡體的軟弱面咬合松動，坡體結(jié)構失去了強度，坡體的穩(wěn)定性將也會有急劇下降，同時除了地震的大小外，巖層的密度和坡面的方位等也會對地震下邊坡的穩(wěn)定性構成影響。在多雨季節(jié)，由于雨水對坡體的侵入，地下水位上漲，使破體的結(jié)構面受到了靜水壓力的作用，這導致坡體的法向應力加劇，從而降低了抗滑阻力。

3 對邊坡穩(wěn)定性的分析

在邊坡工程災害中滑坡是最重要的災害之一，也是我們重點關注的問題，已有不少學者針對滑坡災害作出了大量的研究報告，從文獻中可知，對于邊坡穩(wěn)定性研究的方法一共分為了四種方式，分別是條分法，極限分析法，滑移線法，數(shù)值方法，這些重要方法對邊坡的穩(wěn)定性研究產(chǎn)生了重大影響，而其中使用最多的方法是條分法。條分法又包括垂直條分法和協(xié)調(diào)分法兩種形式，在使用條分法時，我們將坡體看作剛體，采用摩爾—庫倫破壞準則，在只考慮靜力平衡條件的情況下分析滑坡的極限平衡狀態(tài)，從而求解問題的答案[6]。但因為垂直條分法和斜條分法都需要有各種人為假定的情況參與，同時是在只考慮靜力平衡條件的情況下，而不考慮應力應變關系和巖土材料的非線性，這使得通過這種方法得出的結(jié)論缺乏了嚴密的理論論證，因此現(xiàn)在有越來越多的學者更加傾向于采用極限分析法，致力于發(fā)展極限分析法的進一步創(chuàng)新與完善。

4 邊坡問題的治理策略

4.1 地表及地下排水

在分析中可知水是造成邊坡破壞的重要因素之一，所以我們在邊坡問題中首要考慮的是關于水的治理舉措，由于邊坡周圍的水庫以及季節(jié)性的降雨都會導致地表水入滲，為了減少地表水的入滲，我們常采用地表和地下排水的方式來減少邊坡體內(nèi)的水體含量，以此來逐步增強邊坡的穩(wěn)定性，地表和地下排水是技術含量不高，較易操作的一種方式，但卻對坡體中水的減少有重要作用，并且造價較低，對應用場景有普適性，可以進行大量的推廣使用。在排水過程中可以有效的增加正應力從而提高抗滑力，尤其對于大型的滑坡整治過程中，地下排水這種方式更是最優(yōu)的第一選擇，但與普通的排水相比，大型邊坡排水的施工過程更加復雜，做投入的人力物力也需要有更大的提升。

4.2 反壓以及減重

對于邊坡不同的情況，我們采用不同的措施，當滑坡的后緣滑帶傾角大于前緣傾角時，我們也可采用刷方方法，以此減小滑坡體的下滑力，同時可在前緣進行填方反壓，這樣可以有效增加滑體的阻滑力。這種辦法也較為簡單易操作，并且能夠及時的得到效果反饋，也是我們在治理邊坡問題中最常使用到的方法之一，其中對厚度大的主滑段和牽引段滑面較陡的滑坡效果會更加明顯，在使用此方法時，我們需要先判斷主滑，牽引和抗滑段，對主滑段進行減重，對抗滑段進行加壓[7]。此方法的理論依據(jù)來自于英國人Hutchinson的“中性線”方法，但我們在使用此種方法時仍需要謹慎使用，使用前需進行仔細的勘查研討，不能夠盲目刷坡。

4.3 支檔工程

在使用前兩種方法后對邊坡的穩(wěn)定性進行測試，若還不能達到理想的要求，則可以使用支擋結(jié)構物來防止斜坡巖土體變形。支檔結(jié)構主要包括抗滑墻，抗滑墩，預應力錨桿擋墻，抗滑樁，錨桿抗滑樁，鋼架抗滑樁等，其中預應力錨固技術已在我國推行多年，有較為完善的經(jīng)驗技術，以取得了重大進步，承重力與過去相比也有了顯著提高，而錨索的防腐能力和拉伸力也使它進入了廣泛的應用層面，預應力錨固的使用下，使得破碎巖質(zhì)邊坡的附加應力主要集中在表層，其中錨索可單獨使用，也可與抗滑樁聯(lián)合使用，都會有較為顯著的效果。當錨索與抗滑樁聯(lián)合使用時，可產(chǎn)生新的抗滑結(jié)構預應力力錨索抗滑樁，使得邊坡的結(jié)構受力較為合適，從而推動工期的順利開展，也降低了工期產(chǎn)生的費用，對于工期的建筑效果和經(jīng)濟。效益都有顯著的作用。

4.4 對滑帶土進行改良

若發(fā)現(xiàn)邊坡有滑帶特征，則可直接采用滑帶土改良的方式，滑帶物改良共兩種形式，可使用物理方法，也可使用化學方法對滑帶物進行填充和置換，從而可以改變摩擦系數(shù)，達到增加邊坡穩(wěn)定性的目的[8]。常使用的滑帶物改良方法有灌漿，爆破等，這些方法的施工手段并不復雜，施工便捷，能夠提高花帶土的強度，對增加邊坡的自抗滑力有很大的好處。如對于新型灌漿法，就采用了旋噴注漿和鋼花管注漿加固滑動帶土體的方式。

在對邊坡進行治理時，往往不會采用一種單一的方式，而是多種方法聯(lián)合使用的方式。我們在對邊坡進行治理的過程中，需要根據(jù)邊坡的結(jié)構面特點和坡面質(zhì)地及各種特征，選取最適合的方法進行使用。

4.5 強化邊坡檢測精細度

精細的邊坡檢測對后續(xù)邊坡的治理有重大作用，其中邊坡檢測有邊坡位移地表監(jiān)測，其方法是在邊坡上縱向建立系列永久監(jiān)測點；邊坡位移地下監(jiān)測，其方法是在邊坡與假想滑動面之間垂直鉆孔，通過儀器及時反饋數(shù)據(jù)，從而判斷坡面是否發(fā)生滑動；爆破振動監(jiān)測，其方法是在邊坡上放置加速度傳感器，通過爆破傳感接受信息，再在儀器上進行波形分析；錨索支護質(zhì)量指標監(jiān)測系統(tǒng)，其作用主要用于對錨索的抗拔測試和幾何參數(shù)檢測，與錨索的施工同時進行。

4.6 建立預警體系

建立邊坡災害的預警體系，有助于增強對邊坡災害的反應時間，以最高效的方式和最優(yōu)的策略解決邊坡災害問題，減少人員傷亡與經(jīng)濟損失，以避災和消災為主要目的，通過預警判斷邊坡災害的類型與嚴重程度采取及時有效的措施。目前我們對于邊坡災害預警體系的分析，主要包括三個方面，第一，我們要探討災變規(guī)律，掌握研究清楚每種災害類型的特征，同時針對每種災害類型建立相關的力學模型，尤其對于邊坡的穩(wěn)定性需要著重進行探討。第二，要健全完善監(jiān)測體系，保證監(jiān)測點能夠?qū)Τ绦蜻M行全面的覆蓋，能夠及時對質(zhì)量監(jiān)測實時反饋，生產(chǎn)質(zhì)量報告，對相關的監(jiān)測報告作出準確的判斷，通過判斷來采取相應的解決措施，使問題能夠及時有效的得到處理，增加對邊坡工程災害的反應時間，及時做到減災消災工作。第三，建立減災消災的完整體系，使得當邊坡工程災害發(fā)生時，能夠快速作出反應，環(huán)環(huán)相扣，通過分析報告和相關現(xiàn)場參數(shù)確定信息源，建立相應的力學模型，再經(jīng)過研討分析后做出破壞機制的模型與解決方案，在評估方案后應用在具體施工過程中，同時實施監(jiān)測體系，最后進行檢驗和分析評估模型，向最初的分析報告作出正反饋，以便于下次邊坡工程災害發(fā)生時能夠更有經(jīng)驗更及時的作出反應。

5 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟建設的不斷增強，城市化水平不斷提高，對公路，鐵路，水利等建設的開發(fā)需求也愈加強烈，，其中邊坡工程災害是最為嚴重和緊急的災害之一，如邊坡災害但隨著建設規(guī)模的進一步增大所帶來的建設危害也逐漸變多中的滑坡和滾石等都會造成嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡，同時邊坡工程災害也常常導致工期延長和施工費用的增高，這都不利于工程的正常施展與投入應用。所以我們需要著重解決邊坡工程中出現(xiàn)的問題，仔細分析邊坡工程災害的相關類型與發(fā)生原因，針對每一種類型作出相應的對策，但對邊坡工程的治理是一個較為復雜的研究領域，需要我們投入更多的精力與時間去研究與實踐，分別從邊坡破壞的類型，邊坡的穩(wěn)定性和防治辦法三個方面出發(fā)，從多方面探索，找出最優(yōu)的解決策略，盡可能的減少和降低邊坡工程災害發(fā)生的可能性和邊坡工程災害帶來的危險程度，使各項建設工程能夠順利開工，盡可能的縮短工期，減少經(jīng)費消耗，以此使人民的生命安全不再受到威脅，使我國的經(jīng)濟利益能夠得到保證，從而平穩(wěn)推動我國國力的向前發(fā)展。