淺談邊坡穩(wěn)定性問題及其主要治理措施

［關(guān)鍵詞］地質(zhì)災(zāi)害；邊坡穩(wěn)定性問題；治理措施

滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害主要誘因是降雨、地震、人類工程活動(dòng)等，導(dǎo)致邊坡巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)下降，改變了原有結(jié)構(gòu)，使邊坡穩(wěn)定性遭到破壞[1]?，F(xiàn)狀不穩(wěn)定邊坡以預(yù)防為主、治理為輔，防治相結(jié)合，土質(zhì)邊坡治理措施主要為削坡減載、格構(gòu)梁+錨桿（索）工程，抗滑樁工程，擋土墻工程及邊坡整體的截、排水工程等支護(hù)方案；巖質(zhì)邊坡主要為掉塊或局部崩塌現(xiàn)象，治理措施主要為坡面設(shè)置主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，坡腳設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、擋土墻的支護(hù)方案。從工程建設(shè)施工角度進(jìn)行分析，想要讓邊坡治理方案更加經(jīng)濟(jì)有效，應(yīng)充分考慮邊坡工程條件及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，合理選取多種支護(hù)手段相結(jié)合的治理方案。針對(duì)上述問題，國內(nèi)外學(xué)者均進(jìn)行了研究與探索，生成了較為豐富的研究成果與研究經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)楸疚牡奶骄刻峁├碚撝蝃2]。本文在研究過程中，主要采取了文獻(xiàn)分析法與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法，輔以實(shí)踐調(diào)查，在理實(shí)融合的前提下，生成了較為完善的研究方案。

1. 影響邊坡穩(wěn)定性的因素

近幾年來，我國經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)滑坡/崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，原因不僅在于持續(xù)出現(xiàn)強(qiáng)降雨、地震等自然因素，也有人為因素[3]。例如，大型機(jī)械設(shè)備的選擇不合理、山坡開發(fā)程度過度、邊坡巖土層因操作不當(dāng)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損壞等。

1.1 地層巖石及土壤造成的影響

我國幅員遼闊，巖層性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等都存在差異[4]。一些地區(qū)的一些山體會(huì)形成巖土混合邊坡。對(duì)于巖土混合邊坡，在坡殘積土與巖層交界面易形成軟弱滑動(dòng)面。在天然狀態(tài)下，一般斜坡因?yàn)樽陨淼姆€(wěn)定性，相互通過力和力的合作，就可以對(duì)地層中的巖石和土壤等一些物理性質(zhì)進(jìn)行有效的約束。但由于巖層內(nèi)部存在節(jié)理裂隙及軟弱構(gòu)造面，當(dāng)節(jié)理裂隙非常發(fā)育，并順著坡面切割巖土體，一旦作用力下降，裸露的巖土層就會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，可能就會(huì)引發(fā)滑坡/崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生威脅。

1.2 外部自然因素

影響邊坡穩(wěn)定性的外部自然因素主要包括風(fēng)化、日照、水蝕、降雨沖刷坡面、大地板塊運(yùn)動(dòng)等，在通常情況下四級(jí)以上振幅的地震現(xiàn)象不僅會(huì)讓山體結(jié)構(gòu)和土壤在相關(guān)力的作用下出現(xiàn)分裂現(xiàn)象，還會(huì)影響兩者作用力；由于邊坡的巖土層長時(shí)間都是穩(wěn)定狀態(tài)，一旦出現(xiàn)地震活動(dòng)，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致巖石和土壤相互作用力發(fā)生劇烈波動(dòng)，打破自然環(huán)境的平衡狀態(tài)，出現(xiàn)山體滑坡以及地表坍塌的可能性就會(huì)越來越大。

1.3 人為因素

在一般情況下，人類工程活動(dòng)強(qiáng)度越大，過度開挖山坡，在施工過程中對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響越嚴(yán)重，最后產(chǎn)生滑坡/崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

例如：人們對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行露天開發(fā)，在施工過程中，就會(huì)使用大量的大型機(jī)械設(shè)備、爆破工程等，導(dǎo)致原有邊坡的穩(wěn)定性遭受破壞。

2. 邊坡治理原則

2.1 以人為本，確保安全

處理邊坡穩(wěn)定性問題，設(shè)定處理方案時(shí)，工程人員一定要對(duì)多種影響因素進(jìn)行綜合考慮，并將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為主要的參考規(guī)范，堅(jiān)持以人為本，對(duì)建設(shè)工程的安全性進(jìn)行保護(hù)，才不會(huì)出現(xiàn)新的環(huán)境地質(zhì)問題。在邊坡治理的過程中，一定要符合城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)方案應(yīng)綜合考慮施工項(xiàng)目的可行性及便利性，對(duì)治理后的邊坡穩(wěn)定性及周邊環(huán)境的綠化等都有充分的保證。除此之外，在施工過程中一定要做好安全防護(hù)，保證施工人員以及施工機(jī)械的安全[5]。

2.2 綜合治理，防治結(jié)合

邊坡的穩(wěn)定性會(huì)受到較多因素的影響。部分邊坡的斜坡情況相對(duì)較為明顯，在開展地質(zhì)災(zāi)害防治工作時(shí)，工程人員需要采取多元化的治理手段，強(qiáng)化治理模式的綜合性。此外，一定要充分運(yùn)用抗滑樁工程、錨固工程、截、排水工程、綠化工程以及擋土墻等治理手段，要針對(duì)邊坡的特點(diǎn)，從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，防治結(jié)合。要明確重點(diǎn)，并充分考慮當(dāng)?shù)氐膱?chǎng)地條件、材料來源、施工手段、施工技術(shù)等條件，合理選擇治理措施。

2.3 確保經(jīng)濟(jì)合理

在制定邊坡工程治理方案的過程中，一定要充分考慮邊坡地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、施工技術(shù)手段等因素，采取因地制宜的措施，制定多種方案，實(shí)施綜合治理；并根據(jù)治理方案的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析，確定最終的方案。只有這樣，才能對(duì)治理工程的可行性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性進(jìn)行有效的保證。如果在這個(gè)過程中，安全性和經(jīng)濟(jì)性出現(xiàn)矛盾，那么應(yīng)貫徹安全為主的原則，全力維護(hù)工程的安全價(jià)值。

3. 邊坡主要治理措施

3.1 制定邊坡支護(hù)方案

在地質(zhì)災(zāi)害治理過程中最重要的任務(wù)就是提高邊坡穩(wěn)定性，防止?jié)撛诘幕?、崩塌等問題出現(xiàn)，因此，技術(shù)人員要制定科學(xué)的防治措施。在進(jìn)行正式施工之前，要做好現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察工作，充分了解邊坡的整體穩(wěn)定性、工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及威脅對(duì)象等，制定安全、經(jīng)濟(jì)、合理的施工方案，通過采用擋土墻、抗滑樁、格構(gòu)梁+錨桿（索）、巖石噴錨、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等支護(hù)設(shè)施，對(duì)邊坡加固。

3.2 治理措施

現(xiàn)階段比較常用的邊坡治理方案有重力式或扶壁式擋土墻、抗滑樁、格構(gòu)梁、預(yù)應(yīng)力錨桿（索）、巖石錨噴、坡面土骨架、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等，其適用條件、技術(shù)可靠性、工程造價(jià)等方面各不相同?，F(xiàn)分述如下：

（1）格構(gòu)梁+錨桿（索）+截、排水支護(hù)方案

對(duì)于土質(zhì)邊坡，坡體巖土層主要為坡殘積的粉質(zhì)黏土或砂質(zhì)黏性土，基巖上覆蓋層厚度大于5 m，坡高8～25 m，坡面植被較不發(fā)育的情況下適合采用格構(gòu)梁+錨桿（索）支護(hù)方案進(jìn)行邊坡加固，格構(gòu)梁尺寸一般300 mm，嵌入土層150 mm，外露250 mm，格構(gòu)梁間采用噴播植草進(jìn)行綠化，對(duì)整個(gè)邊坡的環(huán)境美化起到效果。一般山坡匯水面積較大，雨水及地下水對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大，因此對(duì)于邊坡治理工程來說截、排水工程尤為重要，在坡頂設(shè)置U型截水溝，坡面縱向設(shè)置跌水槽，平臺(tái)及坡腳設(shè)置排水溝并連接附近的市政排水系統(tǒng)或河流，將邊坡的地表水及地下水排走，保證邊坡的安全。格構(gòu)梁及錨桿（索）的施工工藝成熟，技術(shù)可靠，治理效果好，但工期較長，工程造價(jià)高，是邊坡治理的常用手段（圖1、圖2為格構(gòu)梁+錨桿［索］支護(hù)方案的現(xiàn)場(chǎng)施工照片）。

（2）抗滑樁+錨索+擋土墻支護(hù)方案

對(duì)于長條形、中大型的滑坡來說，滑坡體長度一般大于50m，滑動(dòng)帶埋深一般大于10 m，對(duì)于這種滑坡一般采用抗滑樁+錨索+擋土墻的支護(hù)方案，在坡面上分段布置抗滑樁，矩形截面尺寸一般2 m，間距4～8 m，抗滑樁嵌入滑床5 m以上，并在樁頂設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索，錨索穿過滑動(dòng)面入巖3～5 m，坡腳設(shè)置樁板式擋土墻；抗滑樁+錨索+擋土墻的支護(hù)方案能夠有效增加滑坡的抗滑力，保證邊坡整體的穩(wěn)定?？够瑯哆m用于淺層和中厚層的滑坡，是一種抗滑治理的主要措施，治理效果好，但施工難度較高，且工程造價(jià)明顯高于普通的支護(hù)手段（圖3、圖4為抗滑樁+錨索+擋土墻支護(hù)方案的現(xiàn)場(chǎng)施工照片）。

（3）坡面土骨架+綠化支護(hù)方案

對(duì)于路塹邊坡，一般坡高5～10m，坡度約35度，這種邊坡適用土骨架+坡面綠化的支護(hù)方案，坡面采用“井”字形或拱形土骨架能有效分流排走地表水，并加固坡面巖土體，土骨架間植草綠化也能起到美化環(huán)境作用，總體來說施工工藝成熟，施工難度小，治理效果較好，工程造價(jià)較低，但對(duì)于整體邊坡穩(wěn)定的加固效果較弱[6] （圖5、圖6為土骨架+綠化支護(hù)方案的現(xiàn)場(chǎng)施工照片）。

（4）主、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)支護(hù)方案

對(duì)于巖質(zhì)邊坡，坡高10～30 m，坡度一般大于50°，坡體主要為中、微風(fēng)化巖出露，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，主要為掉塊、崩塌等現(xiàn)象，對(duì)于這種巖質(zhì)邊坡，削坡較困難，不適合格構(gòu)梁施工，一般采用坡面掛SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，防止巖體開裂及掉塊，坡腳設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，攔截較大型的滾落巖塊。主、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)支護(hù)方案施工工藝成熟，工期短，工程造價(jià)一般，治理效果較好，但邊坡整體綠化較差，是治理巖質(zhì)邊坡的一種常用手段（圖7、圖8為主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)支護(hù)方案的現(xiàn)場(chǎng)施工照片）。

（5）錨噴支護(hù)方案

對(duì)于陡立的巖質(zhì)邊坡，坡高一般大于50m，一般施工器械難以到達(dá)坡頂，施工較困難，這種時(shí)候一般采用錨噴支護(hù)方案，對(duì)不穩(wěn)定的巖體采用錨墩+錨桿（索）的支護(hù)形式；對(duì)于邊坡高度小于25m的坡面可以噴射混凝土加固，混凝土面層厚度不小于100mm，鋼筋網(wǎng)直徑一般8～10mm，間距150mm；錨桿（索）長度應(yīng)穿過潛在滑裂面3m 以上，間距2～3m。噴錨支護(hù)方案施工工藝成熟，工期較短，工程造價(jià)較高，但坡面整體噴射混凝土后綠化差，不利于美觀，是處理巖質(zhì)邊坡及建筑基坑邊坡的常用手段（圖9、圖10為錨噴支護(hù)方案的現(xiàn)場(chǎng)施工照片）。

3.3 提高設(shè)計(jì)及勘察人員的專業(yè)技能

在滑坡/崩塌等地質(zhì)災(zāi)害治理的過程中，專業(yè)技能對(duì)治理效率有著重要的影響[7]。這就要求能夠及時(shí)分析影響邊坡穩(wěn)定的因素，但是這項(xiàng)工作相對(duì)來說比較復(fù)雜，工作量比較大，要求專業(yè)技能過硬，通過收集資料及野外調(diào)查及勘探工作，掌握邊坡的基本特征、周邊環(huán)境條件、滑坡、崩塌的發(fā)生機(jī)理及發(fā)展趨勢(shì)、危險(xiǎn)對(duì)象，制定完善的治理施工方案；同時(shí)設(shè)計(jì)人員和勘察人員之間要經(jīng)常進(jìn)行工作交流，具備全局觀念，提前考慮可能會(huì)出現(xiàn)的問題，制定防治措施。

在邊坡支護(hù)方案設(shè)計(jì)過程中，一定要充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、支護(hù)時(shí)效，在確保安全可靠前提下，降低成本。一般來說，人工建設(shè)的邊坡都是永久性邊坡，如果邊坡失穩(wěn)破壞，很可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此，在設(shè)計(jì)過程中，一定要確保施工方案的安全性、可行性，將控制邊坡變形、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等作為施工原則，對(duì)邊坡治理方案進(jìn)行核對(duì)、修改和完善。只有這樣才能在邊坡治理中保證邊坡支護(hù)的安全性，確保生命財(cái)產(chǎn)安全。

4. 邊坡支護(hù)案例

以某工程項(xiàng)目邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)為例，距邊坡坡腳約4m 存在已有道路及民房，根據(jù)邊坡地質(zhì)條件及周邊環(huán)境相對(duì)合理的支護(hù)方案主要有兩種，方案一為削坡+錨桿（索）+ 格構(gòu)梁+綠化支護(hù)方案，對(duì)邊坡體局部陡峭的坡段進(jìn)行修坡，削去滑坡堆積體，并按坡率1：1分級(jí)放坡開挖，在坡面做格構(gòu)梁骨架，并采用錨桿（索）加固，從而保證了整個(gè)坡體的穩(wěn)定性，然后對(duì)格構(gòu)間進(jìn)行綠化，保證邊坡的整體穩(wěn)定與環(huán)境的美化，并設(shè)置截、排水系統(tǒng)，坡面設(shè)置跌水槽兼檢修踏步，保證及時(shí)排走邊坡雨水及地表積水；第一種方案施工技術(shù)較為成熟，且利于環(huán)境，治理后邊坡穩(wěn)定性高，但也有挖方量較大，工程造價(jià)較高等缺點(diǎn)。方案二為削坡+噴砼掛網(wǎng)+錨桿+坡腳擋土墻支護(hù)方案，對(duì)邊坡整體進(jìn)行坡面修整削坡，清除坡面雜草等，對(duì)坡面做錨噴支護(hù)，噴砼面層可以防止局部巖土塊掉落，將邊坡加固成一個(gè)整體；坡腳設(shè)置擋土墻，護(hù)住坡腳，第二種方案存在坡面沒有綠化、施工周期較長的缺點(diǎn)。從實(shí)際層面綜合考慮，由于場(chǎng)地臨近道路且坡腳局部出露中風(fēng)化巖層，所以采用兩種方案相結(jié)合，坡腳處采用錨噴支護(hù)，邊坡上部采用格構(gòu)梁+ 錨桿支護(hù)（圖11為邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)剖面圖，圖12、圖13為現(xiàn)場(chǎng)治理照片）。

采用“修整坡面+格構(gòu)梁+錨桿+綠化”的護(hù)坡方案，坡頂及坡底標(biāo)高可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整；錨桿采用直徑28 全長黏結(jié)型錨桿，錨桿長度3～12m，孔徑130，入射角度為20°；錨桿采用矩形布置，間距2500×2500（根據(jù)地形及坡面灌木可適當(dāng)調(diào)整），錨桿按圖紙長度且滿足入巖要求；由于坡頂標(biāo)高變化，錨桿排數(shù)應(yīng)從下至上按2.5m間距增設(shè)直至坡頂，若坡頂?shù)腻^桿長度圖中無顯示，選用此剖面最頂部一排錨桿的長度；坡腳根據(jù)建筑物邊線及邊坡實(shí)際地形進(jìn)行削坡，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠空間安全施工；邊坡的截、排水溝應(yīng)進(jìn)行疏通、修復(fù)并定期巡查，確保有效截排水；未盡之處按國家現(xiàn)行的施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行施工。

5. 結(jié)束語

總而言之，邊坡治理過程中，設(shè)計(jì)人員及施工人員一定要高度重視邊坡的穩(wěn)定性以及受威脅對(duì)象的問題。在充分掌握邊坡的工程特征、地質(zhì)條件、水文條件、穩(wěn)定程度、周邊環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)的施工條件后，選擇最經(jīng)濟(jì)、安全合理的治理措施。針對(duì)邊坡的特點(diǎn)，不同的坡段采用多種治理手段，像巖層出露段采用防護(hù)網(wǎng)或噴錨支護(hù)方案，土層較厚坡段采用格構(gòu)梁+錨桿（索）或放坡+擋土墻方案，因地制宜施工，并在施工過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡變形等，對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)的邊坡穩(wěn)定問題進(jìn)行及時(shí)處理，保證安全。