廣州市某渣土邊坡穩(wěn)定性分析及應(yīng)急治理研究

徐 星

（深圳市勘察測繪院（集團(tuán)）有限公司 深圳 518028）

1 邊坡概況

邊坡為人工堆填形成，整個堆填場地的面積約45 729 m2，堆填場地的原始地形為山谷洼地，場地北側(cè)、西側(cè)及東南側(cè)均為原始山體，植被發(fā)育。勘查邊坡為堆填場地的一部分，位于場地的東北側(cè)。邊坡呈近直線展布，坡長約220 m，高4.6～11.5 m，坡度17°～57°。

渣土邊坡，年限在10年以內(nèi)，土體松散，無任何支護(hù)措施?，F(xiàn)場調(diào)查時，坡面見有5 處因水土流失造成的沖溝，沖溝最寬約4.5 m，最深達(dá)2.6 m。

本邊坡坡體主要由人工填土組成，局部為花崗巖風(fēng)化的殘積土，邊坡坡度較陡，坡體未采取有效的支護(hù)措施，已發(fā)生水土流失現(xiàn)象，穩(wěn)定性較差。坡下為正在施工的花莞高速，估算附近活動人員3～10人，邊坡存在較大的安全隱患，破壞后果嚴(yán)重，需要立即開展地質(zhì)災(zāi)害治理工作［1-4］。

根據(jù)《廣州市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃（2005-2020）》，勘查區(qū)屬增城區(qū)-蘿崗區(qū)-白云區(qū)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)［5］。

2 工程地質(zhì)及水文條件

2.1 地形地貌

勘查區(qū)原始地貌為沖洪積溝谷地貌，填土區(qū)原始地形為洼地，標(biāo)高44.24～69.00 m。自然山坡坡度約27°，植被發(fā)育，山下為填土場地，場地整體地勢西高東低，擬治理的邊坡位于填土場地的東側(cè)，坡頂高程61.80～68.71 m，坡下高程55.75～63.60 m，相對高差4.6～11.5 m。

2.2 地層巖性

勘查區(qū)地層復(fù)雜程度為簡單，地層自上而下分布有第四系人工填土層（Qml）、沖洪積層（Qal+pl）、殘積層（Qel），下伏基巖為印支期花崗巖（γi）。邊坡地層分布及相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 巖土分層匯總Tab.1 Summary of Geotechnical Stratification

2.3 氣象水文

受亞熱帶海洋性氣候影響，年平均降雨量為1 646.9 mm，年平均雷暴天數(shù)為78.3 d，全年5月、6月、7 月、8 月為雷暴多發(fā)月份，月平均值都在10 d 以上。臺風(fēng)、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴帶來的災(zāi)害性暴雨最具破壞性，往往造成江河暴漲，洪澇泛濫。

勘查區(qū)地表水系弱發(fā)育，地表徑流從填土場地后延原始山坡坡頂向坡腳匯集，經(jīng)土溝流入附近池塘，填土邊坡坡頂雨水一部分經(jīng)坡面流向坡腳，一部分滲入坡體。地表水主要由大氣降水補(bǔ)給，流量隨季節(jié)降雨量的變化而變化。

根據(jù)工程地質(zhì)測繪，填土場地后延為自然山體，以山脊為分水嶺，測得自然山體以及整個場地的匯水面積約97 000 m2，另外填土場地內(nèi)整體地勢西高東低，坡度緩，不易形成匯水，大部分雨水滲入地下，但在臨近邊坡的場地，大氣降水對邊坡坡面、坡腳的沖刷作用較大。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，周邊斷裂距勘查區(qū)有一定距離，對勘查區(qū)影響小。通過現(xiàn)場調(diào)查及鉆探資料，勘查區(qū)未見大規(guī)模斷裂通過。

2.5 地震

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，勘查邊坡坡殘積土、全風(fēng)化巖屬中硬土，屬中軟土，建筑場地類別為Ⅱ類。場地位于陡坡地段，屬抗震危險地段。本場地的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g。

2.6 巖土物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)及現(xiàn)場標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果，場地內(nèi)各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計如表2所示。

表2 土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)Tab.2 Main Parameters of Physical and Mechanical Properties of Soil Layers

3 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害評價

本邊坡為填土邊坡，邊坡未有任何支護(hù)措施。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，邊坡現(xiàn)狀未發(fā)生整體性變形破壞，但水土流失現(xiàn)象較嚴(yán)重，坡面發(fā)育有5處沖溝，沖溝最寬約4.5 m，最深達(dá)2.6 m。發(fā)生水土流失的主要原因是邊坡填土松散，無排水系統(tǒng)，在暴雨時期，大量雨水自坡頂經(jīng)坡面向坡腳排泄，邊坡巖土體隨之沖走。

水土流失未造成人員傷亡或經(jīng)濟(jì)損失，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害危害程度及危險性?。?］。

4 邊坡穩(wěn)定分析及評價

4.1 計算參數(shù)的確定

邊坡為人工填土形成，屬土質(zhì)邊坡，坡長約170 m，高4.6～11.5 m，坡度17°～57°。坡體主要由人工填土組成，局部為殘積層砂質(zhì)黏性土，坡面已發(fā)生多處水土流失，在強(qiáng)降雨條件下進(jìn)一步發(fā)展，引發(fā)崩塌的可能性大。

邊坡主要由素填土及砂質(zhì)黏性土組成，計算參數(shù)為本次土工試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合廣州地區(qū)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合取值［7-8］，有關(guān)參數(shù)如表2所示。

4.2 滑坡穩(wěn)定性計算

對于填土邊坡，本次勘查采用圓弧滑動法進(jìn)行穩(wěn)定性計算，采用Slide V5.0 邊坡穩(wěn)定性計算程序進(jìn)行計算，由于滑坡面未知，因此采用簡化畢肖普法及軟件自動搜索最危險滑裂面的方法來確定邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，滑坡計算代表性剖面如圖1所示。

圖1 代表性剖面Fig.1 Representative Profile

整體穩(wěn)定性評價是對邊坡穩(wěn)定計算值與規(guī)范規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行比較。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范：GB 50330—2013》［9］的規(guī)定，本邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取1.30。計算結(jié)果考慮了天然（自重）工況和飽和（自重+雨水）工況。根據(jù)上述計算方法，得到邊坡代表性剖面計算結(jié)果，如表3所示。

表3 代表性剖面邊坡計算結(jié)果Tab.3 Slope Calculation Results of Representative Profiles

據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析，預(yù)測邊坡發(fā)生破壞失穩(wěn)的可能性較大，表現(xiàn)形式主要為崩塌或滑坡，受災(zāi)對象主要為附近的施工人員及高速通車后的來往車輛，危害程度大。

5 邊坡加固設(shè)計

5.1 加固總體概述

本邊坡治理長度約218 m，設(shè)計采用坡腳支護(hù)樁+冠梁+鋼筋混凝土板+樁頂以上設(shè)寬平臺+放坡+石籠護(hù)腳墻+截排水系統(tǒng)+坡面綠化支護(hù)措施對邊坡進(jìn)行支護(hù)，坡頂堆土場新建方格網(wǎng)排水溝導(dǎo)排坡頂后緣山體匯水，完善場地周邊截排水系統(tǒng)，邊坡進(jìn)行綠化［10］。

5.2 加固具體方案

根據(jù)現(xiàn)場地形特征，以距離高速邊溝16 m距離為坡腳線，設(shè)計坡腳設(shè)置D=1.5 m的支護(hù)樁，樁間距3.0 m，樁頂設(shè)冠梁，樁外掛250 mm 厚鋼筋混凝土板，設(shè)置墻面泄水孔（D100 透水軟管，L=15 m），樁頂設(shè)10 m 寬平臺，平臺以上邊坡按1∶3.0放坡修整邊坡，坡面設(shè)置縱橫排水盲溝，橫向排水盲溝截面為500 mm×400 mm@10 m 縱向排水溝截面400 mm×300 mm@15 m，采用2.0 m 高石籠擋墻護(hù)腳，樁頂和墻后設(shè)置平臺排水溝，完善邊坡坡面及坡頂場地截排水系統(tǒng)，坡面、坡間平臺及坡頂場地采用種植喬灌木、噴混植生等進(jìn)行綠化，邊坡綜合治理平面如圖2所示，治理典型剖面如圖3所示。

圖2 綜合治理平面Fig.2 Comprehensive Management Plan

圖3 治理典型剖面Fig.3 Typical Profile of Governance （mm）

⑴放坡及修整坡面：坡面按設(shè)計坡率1∶3.0 放坡修整坡面，邊坡開挖回填應(yīng)從上至下分段開挖、修整坡形，根據(jù)土石方平衡原則，部分坡段需進(jìn)行回填重塑坡形，回填應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行分層回填壓實(shí)處理。

⑵支護(hù)樁：坡腳支護(hù)樁采用沖孔成孔，樁身截面為D=1.5 m，樁心間距為3.0 m，樁頂設(shè)鋼筋混凝土冠梁。

⑶石籠護(hù)腳墻：平臺坡腳石籠墻高為2.0 m，底寬1.25 m，頂寬0.5 m，基礎(chǔ)埋深0.5 m，墻背后采用中粗砂土回填。

⑷排水盲溝：分為縱橫向截排水盲溝，橫向截水盲溝截面尺寸為500 mm×400 mm，平面投影間距為10 m，縱向排水盲溝截面尺寸為400 mm×300 mm，平面投影間距為15 m，坡面刻槽后采用石籠網(wǎng)箱包裹碎石或卵石，選取粒徑12 cm、25 cm 占比80%以上的碎石作為盲溝填料。

5.3 邊坡綠化方案

本邊坡坡面以喬、灌、草結(jié)合綠化，目的是恢復(fù)綠化，恢復(fù)山體近自然生態(tài)環(huán)境。

坡面按設(shè)計坡率放坡，采用縱橫排水盲溝防護(hù)，坡面采用噴草、灌綠化，草種選百喜草、狗牙根、類蘆等，草種比例5∶4∶1，灌木以豆科植物為主，可選豬屎豆、木豆、山毛豆等。密度控制在3～5株/m2為宜。

邊坡坡頂及坡間平臺，采用覆客土噴草、灌綠化后栽植喬木，喬木選擇木荷、楓香、香樟、木麻黃等，株行距2.0 m×2.0 m，也可增加一些其它鄉(xiāng)土樹種，但不宜種植桉樹及相思樹。

6 結(jié)論

本文以廣州市某渣土邊坡應(yīng)急治理工程為例，通過現(xiàn)場調(diào)查、軟件模擬、理論計算等綜合分析方法對滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)急治理措施，得到如下結(jié)論：

⑴坡體主要由素填土組成，填土較厚，邊坡坡度較陡，坡體未采取有效的支護(hù)措施，屬不穩(wěn)定斜坡；

⑵通過邊坡穩(wěn)定性分析及評價，預(yù)測邊坡發(fā)生破壞失穩(wěn)的可能性大；

⑶應(yīng)急采用“放坡+支護(hù)樁+冠梁+鋼筋混凝土板+石籠護(hù)腳墻+截排水系統(tǒng)+植生綠化”的綜合治理措施。

⑷研究表明，該防治方案既能治理渣土邊坡坡體失穩(wěn)，又能防止坡面水土流失，在保證渣土邊坡安全穩(wěn)定的同時還能提升景觀效果，對同類型渣土邊坡的分析和治理具有一定的參考價值。