建筑避讓濕陷性黃土邊坡設(shè)計(jì)淺析

針對(duì)濕陷性黃土邊坡遇滲水和地震及凍融等作用，是極易發(fā)生滑坡的軟弱土不穩(wěn)定邊坡，根據(jù)已出現(xiàn)的滑坡情況，分析總結(jié)了臨近邊坡布置建筑時(shí)，按照地形和土質(zhì)定性識(shí)別潛在滑坡體，避開危險(xiǎn)禁建區(qū)域；分別取飽和含水量和設(shè)防地震烈度進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，按最不利評(píng)價(jià)結(jié)果退讓限建不利區(qū)域一定距離的設(shè)計(jì)要求；并細(xì)化了邊坡削坡退臺(tái)，進(jìn)行坡面支護(hù)綠化和防排水的措施。對(duì)防止新的滑坡災(zāi)害，保證建筑安全有積極作用。

建筑; 避讓; 濕陷性; 黃土; 邊坡; 設(shè)計(jì)

TU201.1 A

［定稿日期］2021-12-29

［作者簡(jiǎn)介］王應(yīng)麟（1965—），男，正高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)。

在半干旱黃土丘陵地區(qū)，常見層狀變化不明顯的黃土質(zhì)邊坡，上部多是濕陷性黃土，下部是濕陷性較弱或無濕陷的黃土，部分大厚度黃土場(chǎng)地，邊坡全由濕陷性黃土組成；大量雨水等地表水下滲，土的自重增大強(qiáng)度迅速降低［1］，土體崩解下滑體蠕動(dòng)，在邊坡上出現(xiàn)裂縫，邊坡內(nèi)部形成軟弱滑動(dòng)面出現(xiàn)滑坡；當(dāng)濕陷性黃土層下是滲水性弱的老黃土和不透水紅黏土、灰白色泥巖等滯水層，下滲水積聚在黃土下部成軟塑狀土，或使滯水層頂崩解軟化為泥化層，自重增大而抗滑粘聚力減小，沿軟塑土或泥化層滑出形成滑坡，是巖土質(zhì)邊坡常見的滑坡形式?？伤艿淖灾貪裣菪渣S土邊坡，遇地震烈度I≥7度以上地震，震陷引起土體結(jié)構(gòu)損壞強(qiáng)度降低，在地震作用下出現(xiàn)滑坡［2］，如2013年7月22日岷漳Ms6.6級(jí)地震，震中烈度Ιo=8度，沿黃土山梁坡頂路面出現(xiàn)裂縫半山腰出現(xiàn)滑坡;其中河灘地松軟的高含水黃土，高烈度地震動(dòng)作用會(huì)使底部黃土液化，在緩坡底部出現(xiàn)流滑體，使近水河岸邊坡開裂下滑［3］。黃土地區(qū)冬季寒冷，沿裂隙下滲的高含水土凍結(jié)，體積膨脹產(chǎn)生凍脹力，擠壓邊坡土開裂向臨空面滑出或崩塌；如2014年12月15日當(dāng)?shù)啬郴赂?6 m，坡角度β=60°頂有水渠滲水的包氣帶水深3 m，在當(dāng)日氣溫-18 ℃上午11：15突然崩塌滑坡，滑坡體寬20 m長(zhǎng)25 m厚10～15 m。未進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)采取支護(hù)措施，盲目在坡底深挖截坡、坡頂高填土整平、填溝截流改變自然地貌進(jìn)行建設(shè)，是人為改變邊坡穩(wěn)定條件引起的滑坡，常合并滲水、地震和凍融滑坡出現(xiàn)，兩者互為誘因互相影響。受自然條件限制，本地山區(qū)常需要臨近邊坡進(jìn)行建設(shè)，采取避讓原則是最經(jīng)濟(jì)有效的措施，根據(jù)工程實(shí)踐總結(jié)避讓要求，明確穩(wěn)定性評(píng)價(jià)條件和退讓距離，結(jié)合美化環(huán)境選擇治坡方式作好防排水，對(duì)防止滑坡災(zāi)害發(fā)生，保證建設(shè)工程安全有積極作用。

1 潛在滑坡

雖然誘發(fā)滑坡的滲水和地震、凍融等外部條件難以確定，但是否是潛在的滑坡體，還與坡高度坡角度等地形和土質(zhì)構(gòu)造等內(nèi)在因素有關(guān)，而具體邊坡的地形和土質(zhì)是確定的，可根據(jù)不利影響程度，結(jié)合具體條件在規(guī)劃選址時(shí)把握;按地形土質(zhì)等內(nèi)在條件識(shí)別潛在滑坡，按可能出現(xiàn)的含水量和地震烈度大小等外部條件，進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)判定是否滑坡。

1.1 滲水滑坡

坡角度高度和干濕程度是影響滲水滑坡的主要因素，一般坡角度β=40°～60°高度H≥5 m的土質(zhì)邊坡，大量滲水后裂縫擴(kuò)展貫通，會(huì)出現(xiàn)沿軟弱面的滑坡，多發(fā)生在坡頂平緩或有返坡，存在較大匯水面的邊坡上，局部滑坡規(guī)模較小;部分高度大滲水深的滑坡下滑推力大，滑坡體規(guī)模較大，滑動(dòng)面會(huì)切入滲水性差的老黃土中;特別當(dāng)坡頂已存在震陷和蠕動(dòng)變形等交叉狀裂縫，遇強(qiáng)降水或連續(xù)降水和滲水，是容易出現(xiàn)的潛在滑坡;這種因土體強(qiáng)度不足引起的滑坡，多數(shù)滑動(dòng)面為圓弧形，滑坡距坡頂水平距離約（2～3）H 。

巖土質(zhì)邊坡沿巖層結(jié)構(gòu)面的滑坡多出現(xiàn)在基巖坡角度β≥20°，且上覆土層坡度比下伏基巖坡度陡的土巖組合邊坡上，是遇降水最易出現(xiàn)的滑坡，滑坡規(guī)模由上覆層厚決定，滑坡方式一般為沿巖土結(jié)構(gòu)面的折線形滑坡，滑距較遠(yuǎn)距坡頂約（3～6）H，滑坡范圍比土質(zhì)邊坡大，滑距較長(zhǎng)屬最危險(xiǎn)的滑坡。

1.2 地震滑坡

在年降水不小于300 mm的半干旱地區(qū)，邊坡內(nèi)部黃土的含水量，一般是接近或超過塑限的濕黃土，地震烈度I≥7度出現(xiàn)滑坡，滑坡程度隨地震烈度、土含水量、坡角度和高度值增大變得嚴(yán)重；特別是在雨后發(fā)生地震更容易出現(xiàn)滑坡。部分含水接近飽和的黃土緩坡河岸，在I≥8地震作用下，除嚴(yán)重震陷外坡底部黃土還會(huì)發(fā)生液化，輕者河岸出現(xiàn)平行河床的裂縫，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)流滑狀滑坡體。地震滑坡是黃土邊坡僅次于滲水引起的第二大滑坡，和滲水滑坡互相影響加速滑坡形成，前期地震濕陷性黃土震陷出現(xiàn)裂縫，為后期滲水提供了通路，黃土快速滲水濕陷后強(qiáng)度降低，也為地震滑坡創(chuàng)造了條件；一般地震滑坡體較松散，塌滑范圍比滲水滑坡大，但滑距比滲水滑坡小，距離邊坡頂約為2H［3］，多出現(xiàn)在β≥35°的斜坡上部；液化滑坡常出現(xiàn)在地下水位高或有滲水源補(bǔ)給的軟塑黃土緩坡底部；較陡斜坡遇強(qiáng)震常出現(xiàn)崩塌型滑坡 ，崩塌型滑坡滑距更小。

1.3 凍融滑坡

嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，當(dāng)邊坡后部存在裂縫水洞等滲水通路，地面水匯集或山洪等大量水滲入，遇冬季氣溫突降或初春凍土融解，因裂隙高含水土凍脹擠壓作用和融化后強(qiáng)度降低，有突然發(fā)生滑坡的可能，滑動(dòng)面一般受充水裂隙位置控制，滑坡體較完整 ;冬季最低氣溫t＜-15 ℃地區(qū)，坡度較陡汛期有大量水滲入，坡腳無水滲出的邊坡，滲水去向不明確，滲水通路上無覆蓋物，與地面連通暴露在空氣中，要警惕冬季12～1月極低氣溫日的凍脹滑坡，和初春2～3月凍融交替日的凍土融解滑坡，選址同樣作為滑坡禁建區(qū)對(duì)待。

1.4 人為滑坡

未進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，采取有效的支護(hù)措施即在土質(zhì)松散的坡底截坡取土、和坡面整平填土建房、爆破等改變邊坡穩(wěn)定條件的人為活動(dòng)，可能引起滑坡，坡頂面厚度較大的填土，除了誘發(fā)滑坡外，盲目填溝截流和坡面場(chǎng)地整平利用，還存在較大的泥石流風(fēng)險(xiǎn)，也是促使?jié)B水和地震、凍融滑坡發(fā)生的誘因，可能隨坡底不當(dāng)開挖和坡頂棄土突然出現(xiàn)，一旦發(fā)生除財(cái)產(chǎn)損失外，有可能造成人員傷亡；應(yīng)限制土地過度利用防止人為滑坡出現(xiàn)。

2 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

為了避免滑坡危害，保證建筑物安全，距離建筑物小于3H的土質(zhì)、小于6H巖土質(zhì)濕陷性黃土邊坡，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)前先對(duì)可能滑坡的破壞方式、方向范圍依地勘資料定性判斷，一般影響范圍取寬2H長(zhǎng)3H，破壞方式同時(shí)考慮受土強(qiáng)度控制和結(jié)構(gòu)面控制2種方式；無隔水層均勻的土質(zhì)邊坡，因滲水地震引起的滑坡多受土體強(qiáng)度控制，采用圓弧滑動(dòng)面法計(jì)算；下有巖體不透水隔水層的巖土質(zhì)邊坡，滑坡常沿結(jié)構(gòu)面破壞，采用折線型滑動(dòng)面?zhèn)鬟f系數(shù)法計(jì)算。

2.1 滲水滑坡

濕陷性黃土邊坡遇水發(fā)生滑坡，不僅是坡角度高度等地形問題，而是與土質(zhì)有關(guān)的受水浸濕后的穩(wěn)定性問題，計(jì)算用土的強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)取含水飽和狀態(tài)的試驗(yàn)值［4］，用直剪試驗(yàn)確定黃土飽和含水粘聚力Cμ和內(nèi)摩擦角φμ等指標(biāo)，初設(shè)可取φμ=14°～16°，Cμ=20～40 kPa，擾動(dòng)土取Cμ=5～7 kPa估算；軟弱結(jié)構(gòu)面是強(qiáng)風(fēng)化泥化層取內(nèi)摩擦角φr≤12°，粘聚力Cr＜20 kPa；土重度取水土合算重度γsat計(jì)算。

2.2 地震滑坡

7度以上抗震設(shè)防區(qū)的黃土邊坡，應(yīng)進(jìn)行地震作用下的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，黃土地震動(dòng)作用粘聚力Cd內(nèi)摩擦角φd試驗(yàn)確定，初設(shè)階段可取Cd=（0.5～0.7）C，φd=φ-（4～8）°估算，而液化主要發(fā)生在含水飽和的細(xì)砂質(zhì)黃土緩坡處，應(yīng)通過邊坡與溝河水線和地下水位的距離判定。

3 建筑避讓

建設(shè)工程避讓滑坡，就是要避開潛在的滑坡禁建區(qū)域，退讓塌滑范圍一定的安全距離，布置建筑物和主要疏散道路；選址應(yīng)根據(jù)地形圖結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，定性識(shí)別潛在的滑坡區(qū)域，避免在有震陷或滑動(dòng)張力裂縫，下伏基巖臨空地表水有明確運(yùn)送通路，上覆土坡度比基巖陡的潛在滑坡區(qū)域、和細(xì)砂質(zhì)河灘地有持續(xù)水源補(bǔ)充或地下水位較高處，遇地震可能發(fā)生液化流滑地基失效的場(chǎng)地選址建設(shè)；退讓上覆土質(zhì)疏松透水性好遇水易軟化的濕陷性黃土和震陷土等，下部是透水性差結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的Q2和Q1老黃土，易滯水和遇地震形成滑坡等塌滑體一定距離布置建筑。

3.1 用地邊界

臨近邊坡的主要建筑物及其疏散活動(dòng)場(chǎng)地，水、電、暖、燃?xì)?、消防、環(huán)衛(wèi)等主要設(shè)施，應(yīng)位于相對(duì)安全的用地邊界線以內(nèi);邊界線以外場(chǎng)地宜綠化保護(hù)；邊坡下用地范圍主要考慮可能的滑坡距離，邊坡上用地范圍主要考慮潛在塌滑面位置；在巖性變化明顯的土巖邊坡，和存在蠕動(dòng)、震陷裂縫等滲水通路的土質(zhì)潛在滑坡區(qū)，坡底用地邊界線距邊坡的水平距離Lb≥6H，在未采取可靠的支擋結(jié)構(gòu)措施前，不在具有臨空面存在結(jié)構(gòu)滑動(dòng)層和隱伏基巖的邊坡上布置建筑。對(duì)于土層巖性均勻的濕陷性黃土質(zhì)邊坡，坡后無裂縫等滲水通路，主要針對(duì)滲水和地震滑坡塌滑范圍，邊坡下用地范圍距離邊坡的水平距離Lb≥（2.5～3.5）H，位于邊坡上的用地邊界，距離邊坡的最近水平距離Lt>（2.0～3.0）H;河邊用地距邊坡大于5H、距最近水線的水平距離不小于100～150 m［5］。不滿足應(yīng)采用罕遇地震烈度作用的護(hù)坡支擋措施，治坡與建筑工程統(tǒng)一規(guī)劃一起建設(shè)，并為邊坡治理留足空間。

3.2 建筑布置

邊坡上臨近用地邊界的建筑，地基土的主要受力和變形范圍應(yīng)距離潛在滑動(dòng)面一定距離，濕陷性黃土地基強(qiáng)度和變形受含水和地震影響大，需要考慮濕陷和震陷引起的強(qiáng)度降低及不均勻沉降，除了地基穩(wěn)定性驗(yàn)算符合要求預(yù)留護(hù)坡空間外，非自重濕陷性黃土、自重濕陷性黃土基礎(chǔ)，距離潛在滑動(dòng)面分別不小于1.5b、2b和5 m（b為基礎(chǔ)寬），整片處理地基墊層外側(cè)，距離滑動(dòng)面不小于0.5Zs和2 m（Zs基礎(chǔ)下地基土處理深度）， 除端承樁基礎(chǔ)外，地基主要壓縮層底（獨(dú)基不小于3b、條基不小于2b和5 m），距離最高地下水位不小于3 m［6］， 樁基礎(chǔ)外側(cè)距離潛在滑動(dòng)面不小于3d和3 m（d為樁直徑），要求建筑基礎(chǔ)和護(hù)坡工程分開設(shè)置，與建筑相臨的邊坡高度不大于3 m；不在無護(hù)坡的黃土質(zhì)邊坡下塌滑范圍內(nèi)布置建筑。

3.3 防水排水

地表水下滲是除地震外引起黃土滑坡的主要原因，有無水不滑坡說法，作好邊坡防水排水對(duì)防止滑坡作用重大，要求坡頂H+5 m范圍場(chǎng)地平整夯實(shí)，不種植綠化不向坡面排水，平行坡邊不小于10 m設(shè)排導(dǎo)渠，截排山洪雨水流向坡面，堆土距坡邊不小于10 m，坡底建筑距邊坡不大于5 m，應(yīng)做不透水地面排向邊坡外，邊坡排水渠采用混凝土明渠坡度i≥0.01，頂距坡邊不小于2 m距坡底不小于1 m設(shè)置，硬化地面和水渠底設(shè)不小于0.5 m厚灰土墊層。

4 邊坡治理

對(duì)于臨近建筑的邊坡，除采取退讓措施預(yù)防滑坡外，尚應(yīng)尊重自然遵循人與自然和諧共處的理念，主動(dòng)作為進(jìn)行削坡減載，進(jìn)行坡面防護(hù)美化環(huán)境，積極治理防止邊坡環(huán)境惡化誘發(fā)滑坡。

4.1 削坡退臺(tái)

H≥6 m濕陷性黃土邊坡須退臺(tái)處理，年降水不小于250 mm地區(qū)退臺(tái)寬不小于1.5～2.0 m，臺(tái)面設(shè)截水溝，小于250 mm地區(qū)退臺(tái)寬不小于1.0～1.5 m，與建筑相鄰邊坡高不大于3 m，常見黃土邊坡允許自然坡比見表1，隨著含水增加地震烈度提高允許坡比減小，根據(jù)現(xiàn)有資料小型黃土斜坡，無地震作用平均坡角度β≤38°處于穩(wěn)定狀態(tài)，地震烈度Ι=7、8、9、10度，平均坡角β≤33°、30°、21°、10°才可保持穩(wěn)定；而大型黃土邊坡，地震作用下穩(wěn)定性更差，平均坡角比小型斜坡更小（表1）。

4.2 坡面防護(hù)

為防止黃土邊坡面土受水侵蝕出現(xiàn)濕陷，應(yīng)結(jié)合護(hù)坡工程進(jìn)行坡面防護(hù)：一般坡底設(shè)強(qiáng)度不小于C30厚b≥0.3 m混凝土樁板護(hù)墻，中部設(shè)截面尺寸不小于0.2 m混凝土格構(gòu)錨桿護(hù)坡，頂部自然削坡;護(hù)坡高h(yuǎn)≤6 m采用坡底墻板一段式護(hù)坡，6＜h≤12 m采用坡底墻板、上部格構(gòu)式護(hù)坡或自然削坡兩段式護(hù)坡，h＞12 m采用坡底護(hù)墻、中部格構(gòu)頂自然削坡三段式護(hù)坡；坡比i＞1∶0.75采用樁板護(hù)墻，i≤1∶0.75采用砼錨桿格構(gòu)式護(hù)坡，其中i≤1∶1.00可采用種草綠化，i≤1∶1.50坡面可退臺(tái)植樹，臨水河堤混凝土護(hù)坡i≤1∶1.50，h≥2 m護(hù)坡頂距坡邊不小于1.0 m設(shè)安全護(hù)欄。

4.3 坡面景觀

建筑邊坡是場(chǎng)地景觀的重要組成部分，作為建筑背景邊坡治理須考慮與整體環(huán)境協(xié)調(diào)，用地規(guī)劃依坡就勢(shì)沿自然邊坡地形進(jìn)行，建筑長(zhǎng)軸主要道路平行邊坡等高線布置，管線沿道路布置，避免深挖高填改變地表涇流方向、垂直等高線布置主要建筑道路，既破壞自然景觀風(fēng)貌治坡工程量大，又增加滑坡泥石流風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合護(hù)坡形式坡面盡可能種植綠化，樹種選用水少適應(yīng)性強(qiáng)管理粗放的當(dāng)?shù)剡m生品種，以多年生常綠喬木樹為主喬灌草結(jié)合，規(guī)模不大邊坡亦可用三季有花四季常綠多年生灌草花卉綠化，土質(zhì)邊坡要做到治坡必綠化，美化環(huán)境同時(shí)減少坡面水土流失，有利邊坡穩(wěn)定，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)效果較好。

4 小結(jié)

現(xiàn)狀穩(wěn)定的濕陷性黃土邊坡，在滲水地震作用下可能出現(xiàn)滑坡，是不穩(wěn)定軟弱土邊坡；臨近邊坡的建筑規(guī)劃選址應(yīng)避開滑坡危險(xiǎn)禁建區(qū)域，退讓限建區(qū)域一定安全距離布置建筑，分別按飽和含水和地震作用進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；積極進(jìn)行邊坡治理做好坡面綠化防護(hù)和場(chǎng)地防排水，防止現(xiàn)狀環(huán)境變化引發(fā)新的滑坡。

參考文獻(xiàn)

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［6］ 王應(yīng)麟.甘肅中部建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)注意軟弱土問題［J］.建筑設(shè)計(jì)管理，2019（3）.