城市山體高邊坡“削坡+錨桿格構(gòu)梁+生態(tài)修復(fù)”綜合災(zāi)害治理技術(shù)研究

曹磊CAO Lei

（中鐵二十五局集團(tuán)第二工程有限公司，南京 210046）

0 引言

在我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，由于各種工程施工等導(dǎo)致的山體滑坡，給人民群眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大的危害。所以，必須要在工程建設(shè)中，加大對(duì)邊坡的地質(zhì)災(zāi)害及生態(tài)修復(fù)的研究，以達(dá)到完全解決邊坡潛在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的目的。

本文以南京仙林智谷C 地塊邊坡支護(hù)工程為背景，對(duì)城市高邊坡的地質(zhì)災(zāi)害及生態(tài)修復(fù)治理措施進(jìn)行了較為詳盡的論述，對(duì)同類工程有一定的參考價(jià)值。

1 工程概況

南京仙林智谷項(xiàng)目C 地塊占地面積約24000m2，本地塊共建設(shè)10 幢4-6 層辦公樓，擬采用框架結(jié)構(gòu)，地下設(shè)一層整體地下車庫。建筑紅線東南側(cè)沿線大部分區(qū)域均為邊坡區(qū)，建筑場地設(shè)計(jì)標(biāo)高均比原地面標(biāo)高低2～10m 不等，隨著開發(fā)項(xiàng)目的推進(jìn)，區(qū)內(nèi)將進(jìn)行較大范圍和較大高差的工程削坡，影響的邊坡占地面積約1100m2，由于工程建設(shè)削坡，破壞了原有邊坡的結(jié)構(gòu)，邊坡將存在滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患。本工程10 幢4-6 層辦公樓緊鄰山體邊坡建設(shè)，山體最高處距離房屋基礎(chǔ)開挖面17.2m，高差較大且放坡距離不夠，不具備采用傳統(tǒng)放坡開挖的條件。

2 邊坡治理方案

結(jié)合本工程周邊環(huán)境、工程地質(zhì)條件及開挖深度等因素，建議采用削坡+錨桿格構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)，改善坡體力學(xué)性能，同時(shí)設(shè)置截排水系統(tǒng)，有效消除雨水對(duì)邊坡的不利影響。同時(shí)為改善、提升治理區(qū)生態(tài)環(huán)境，在格構(gòu)梁內(nèi)進(jìn)行噴播種植。

2.1 地質(zhì)災(zāi)害治理措施

2.1.1 削坡減載

本工程以切坡方式進(jìn)行，坡面切坡45°。坡腳處的標(biāo)高是根據(jù)場地的平面高度確定的，為了保證南部和北部的轉(zhuǎn)換連接，有些地方的削坡角可以降低3～5°，這樣才能保證斜坡的平順，方便下道工序進(jìn)行。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，該邊坡為一級(jí)邊坡，取邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.35，區(qū)內(nèi)邊坡坡體巖性結(jié)構(gòu)主要為：粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。經(jīng)削坡后邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)最小值為1.097。

表1 削坡后邊坡穩(wěn)定性系數(shù)表

以2-2’坡面為例，通過計(jì)算分析，邊坡通過削坡后，穩(wěn)定性大大提高，但是作為建筑邊坡，局部坡段穩(wěn)定性系數(shù)仍小于1.35，其安全儲(chǔ)備略有不足，因此，仍需對(duì)坡面進(jìn)行加固支護(hù)。

①削坡工藝。地表清理→坡面開挖→堆放和處置土方→人工坡面修整→棄渣處理→邊坡檢查和驗(yàn)收→其它特別問題處理。②邊坡開挖法。在開挖過程中，采取了以機(jī)械開挖為主要手段，同時(shí)配合人工開挖的方式，利用反鏟配合推土機(jī)和裝載機(jī)進(jìn)行開挖，利用推土機(jī)和裝載機(jī)將廢渣運(yùn)到指定場地。腳槽、導(dǎo)流溝、排水溝、截水溝等進(jìn)行人工挖掘。③邊坡工程完工后的檢驗(yàn)、處理和驗(yàn)收。在開挖完邊坡后，應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)的尺寸和土體的質(zhì)量進(jìn)行檢查，并對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)和治理。檢驗(yàn)和驗(yàn)收要嚴(yán)格遵循“三檢”的要求。

地基表面必須滿足有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，表面要光滑堅(jiān)固，無突出物，無松動(dòng)塊體，虛土和浮渣?；娱_挖完成后，應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

2.1.2 錨桿格構(gòu)

2.1.2.1 錨桿施工

根據(jù)圖1 邊坡治理平面布置圖進(jìn)行錨桿設(shè)計(jì)如下：

圖1 邊坡治理平面布置圖

圖2 削坡示意圖

Ⅰ區(qū)：錨桿類型為普通錨桿，錨桿孔直徑D=130mm，傾角20°（水平向下），自坡腳向上依次分為第一排、第二排等，治理區(qū)坡面最多五排錨桿，第一、二排錨桿長度9m，第三、四、五排錨桿長度11m。在實(shí)際施工過程中，當(dāng)錨桿進(jìn)入中風(fēng)化層時(shí)，錨桿長度可適當(dāng)減短，入中風(fēng)化層5m即可。錨桿材料為HPB400ф22 鋼筋，錨桿間距豎向2.5m，水平向2.5m。

Ⅱ區(qū)：錨桿類型為普通錨桿，錨桿孔直徑D=130mm，傾角20°（水平向下），自坡腳向上依次分為第一排、第二排等，該區(qū)坡面最多三排錨桿，錨桿長度5m。

錨桿材料為HPB400ф20 鋼筋，錨桿間距按照豎向2.5m，水平向2.5m 布置。（圖3）

圖3 2-2’錨桿孔位布置圖

圖4 錨桿施工圖

①鉆孔施工。

1）根據(jù)設(shè)計(jì)定位，采用鑿巖機(jī)或輕型鉆機(jī)鉆打成孔，孔徑為130mm。2）鉆孔采用干法施工。在施工過程中，要避免使用水沖鉆和對(duì)孔壁沖洗，要保證鉆孔的質(zhì)量，避免出現(xiàn)偏斜、扭曲、變形等現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，孔底的傾角不能超過錨固段的3%。3）在進(jìn)行鉆孔時(shí)，要做好鉆孔壓力、鉆孔速度及地層及地下水狀況的紀(jì)錄。同時(shí)，考慮到巖層的改變，要調(diào)整自由端的長度，以求出實(shí)際的鉆孔長度。4）孔深、孔徑應(yīng)大于設(shè)計(jì)要求，孔深應(yīng)超過原設(shè)計(jì)的50cm。鉆孔至設(shè)計(jì)規(guī)定的深度后，要進(jìn)行3-5min 的穩(wěn)鉆，以防止孔底熄火。5）在碎石土層和破碎風(fēng)化巖層中，宜采用全套管的方法進(jìn)行施工。在其他地層中，若遇到塌方，應(yīng)馬上停鉆，并迅速采取注漿護(hù)壁；注漿壓力為0.1-0.2MPa，24h 后再次進(jìn)行鉆孔。6）鉆孔完成后，應(yīng)由質(zhì)監(jiān)部門驗(yàn)收合格方可開始下一道工序。

②錨桿與注漿。

1）在進(jìn)行錨桿施工之前，必須對(duì)錨桿進(jìn)行檢查，并根據(jù)有關(guān)規(guī)范對(duì)每批錨桿的鋼筋進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)其強(qiáng)度、彈性模量和截面面積，同時(shí)對(duì)其加工質(zhì)量、順直情況等進(jìn)行檢查，不得采用不符合要求的成品。2）錨桿安裝要平穩(wěn)、緩慢，較重的長錨桿要吊裝到位，可采用專用支架，在埋設(shè)錨桿的過程中，將注漿筒下到孔底；預(yù)留50cm 厚的保護(hù)層。3）錨孔注漿時(shí)，注漿材料為強(qiáng)度為M30 的純水泥漿，水灰比為0.45-0.5，宜采用為42.5R 普通硅酸鹽水泥。施工過程分為兩個(gè)階段，一階段為常壓注漿，注漿壓力0.7MPa，首次注漿宜采用可循環(huán)利用的鋼管，在鉆孔底部插入注漿管，進(jìn)行逆向灌漿，將漿體從孔內(nèi)擠出來，可以加入速凝劑和膨脹劑等添加劑，要充分混合，并要在第一次初凝前使用完畢；錨桿水泥砂漿保護(hù)層不少于25mm。4）在錨頭的錨固處設(shè)置加固筋，該錨筋的外端部彎曲與加固筋相結(jié)合，隨格構(gòu)梁的混凝土澆筑而成，其錨頭部位的鋼筋混凝土保護(hù)層不少于50mm。（表2）

表2 錨桿工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

表3 噴播區(qū)綠化植物配置表

2.1.2.2 格構(gòu)梁

①格構(gòu)梁參數(shù)。格構(gòu)橫梁和縱梁的混凝土截面尺寸300×300mm，C30 混凝土，每間隔20m 布置一條，伸縮縫寬度為20mm，并用瀝青板材填充。

②格構(gòu)梁結(jié)構(gòu)施工。1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的格構(gòu)梁應(yīng)設(shè)置在邊坡的土體中。2）鋼筋混凝土格構(gòu)梁防護(hù)坡面上應(yīng)平整堅(jiān)固，無松散石塊。3）為防止鋼筋受到污染和腐蝕，用于格構(gòu)梁結(jié)構(gòu)的鋼筋必須有專用庫房儲(chǔ)存。水泥應(yīng)選用42.5普通硅酸鹽水泥，不得使用潮濕或過期的水泥。砂石料的各項(xiàng)性能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。4）在施工期間，要保留坡體內(nèi)的土體，作好相關(guān)資料，并與工程實(shí)際情況對(duì)照，若發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)相差很大，則要立即與設(shè)計(jì)部門聯(lián)系，作出相應(yīng)的修改。5）挖掘過程中所生成的廢料必須集中在規(guī)定地點(diǎn)，不能引起二次災(zāi)難。6）格構(gòu)梁的鋼筋可在工地上加工、安裝，其數(shù)量、規(guī)格要符合設(shè)計(jì)，鋼筋的搭接要符合相關(guān)的規(guī)程。7）在混凝土澆筑之前，應(yīng)安裝好模板和支架，在巖石處可不設(shè)置模板。8）當(dāng)混凝土澆注需要設(shè)置施工縫時(shí)，其位置應(yīng)設(shè)在兩個(gè)鄰近錨桿的中間，并按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的處理。9）對(duì)已經(jīng)澆筑完畢的混凝土格構(gòu)梁，要立即安排專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，最短時(shí)間為7d。（圖5）

圖5 錨桿格構(gòu)+掛網(wǎng)噴播坡面剖面圖

2.1.3 截排水系統(tǒng)

為有效攔截坡體外圍雨水，及時(shí)排除坡面降水，在坡頂設(shè)置截水溝，坡腳設(shè)置排水溝，排水溝采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為了避免降雨滲入斜坡，在斜坡周圍修建一條截水槽，并與外部的排水管道相連。

①根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行截水槽的定位。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的尺寸和高程，確定溝槽的開挖深度，精確地確定了溝槽的尺寸，并進(jìn)行了溝槽工程的開挖。

②在溝槽開挖時(shí)，要盡可能地清除溝中的淤泥、粘土等，以確保槽底的穩(wěn)固和避免滑坡。如遇大落差、陡坡地段，則需進(jìn)行加固處理。

③對(duì)開挖出的坑底進(jìn)行了承載能力檢測，如不符合規(guī)定，需對(duì)其做相應(yīng)的處理；例如換土，填碎石，擾土夯實(shí)，灰土夯實(shí)等。

④溝槽的混凝土宜使用普通混凝土的泵送，對(duì)于施工場地內(nèi)的環(huán)境比較復(fù)雜，如不能使用泵送施工，可在工地上進(jìn)行攪拌；在施工過程中，應(yīng)使用機(jī)器拌和，并根據(jù)有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行混凝土驗(yàn)證。在澆注混凝土的過程中，要對(duì)其進(jìn)行充分的振搗和壓實(shí)，使其表面平滑、無蜂窩、麻面等現(xiàn)象。

⑤在砼澆筑12h 以內(nèi)，用合適的物料將砼表面進(jìn)行覆蓋，待砼凝固后，噴清水進(jìn)行7d 的養(yǎng)護(hù)。

2.2 改善生態(tài)和環(huán)境的措施

為了提高治理區(qū)的生態(tài)環(huán)境和美化景觀，本項(xiàng)目提出在治理區(qū)域的格構(gòu)網(wǎng)格內(nèi)進(jìn)行掛網(wǎng)客土噴播，并對(duì)周圍由于建設(shè)造成的邊坡植物區(qū)域進(jìn)行一般的噴播。在噴播基層在10cm 以上的厚度。（圖6、圖7）

圖6 掛網(wǎng)客土噴播綠化坡面正視圖

圖7 掛網(wǎng)客土噴播斷面圖

圖8 仙林智谷C 地塊邊坡監(jiān)測樁累計(jì)沉降曲線圖

2.2.1 掛網(wǎng)

采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)，規(guī)格為：14#；網(wǎng)孔：4cm×4cm；網(wǎng)寬：200cm。將鍍鋅鐵絲網(wǎng)向坡頂上方延伸60cm 以上，用錨釘固定后，回土壓實(shí)。坡頂固定好后，自上而下掛網(wǎng)，搭接距離不小于10cm，用火燒絲將其綁扎牢固；網(wǎng)面和坡面之間保持約3～4cm 的空隙。

2.2.2 錨固

在較陡邊坡巖面上，沿坡頂線以每米1 枚設(shè)置主錨釘，與鐵絲牢固連接。并在巖面上按2×2m 設(shè)置。主錨桿采用φ16mm 鋼筋，長200～250mm（可根據(jù)邊坡實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整）。其它錨釘采用“L”型φ6mm 的鋼筋，鋼錨釘長度為150mm?！癓”型錨釘按間距50×50cm 設(shè)置。在鋪面網(wǎng)搭接處布置一行，間距1.0m，在坡面其余位置，每平方米不少于5 個(gè)“L”型錨釘，且梅花形布置。施工中“L”型錨釘嵌入巖體深度不小于5cm，巖石處用電鉆鉆空后，用“L”型錨釘緊固，如有空隙，采用水泥注漿，鐵絲網(wǎng)與坡面保持一定間隙，并均勻一致。對(duì)于個(gè)別不平順的坡面須增設(shè)“L”型錨釘，確保鋪網(wǎng)貼附坡面。

對(duì)于覆蓋層較厚的非巖質(zhì)邊坡，采用長約250～300mm或更長的“T”型竹釘緊固，密度為每平方米不少于8 個(gè)竹釘（可根據(jù)邊坡覆蓋層厚度等實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整）。

2.2.3 噴附植生基質(zhì)和植物種子

鋪網(wǎng)和錨固施工完成后，可進(jìn)行噴附植生基質(zhì)和種子的施工。一次性噴射植生基質(zhì)和含植物種子及營養(yǎng)液的混合料，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求的厚度標(biāo)準(zhǔn)控制實(shí)際噴射厚度，厚度約為8～12cm，噴射混合材料平均厚度不小于10cm，在巖性破碎或巖石堅(jiān)硬坡段噴層厚度可適當(dāng)增加。施工時(shí)一定要核準(zhǔn)各種材料混合比例、用水量，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行配制。

2.2.4 草簾鋪設(shè)

草簾搭接距離為4cm，用φ3mm 鍍鋅U 形鐵釘固定，草簾主要防止坡面避免受到雨水沖刷。

2.2.5 澆灌養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)

根據(jù)水源位置和現(xiàn)場施工實(shí)際情況，布設(shè)坡面養(yǎng)護(hù)澆灌系統(tǒng)，以便于植被的養(yǎng)護(hù)管理，保證植物的正常生長。

①澆灌系統(tǒng)橫向水管（順坡頂線方向）的布置：坡頂、坡腳各設(shè)置一道水管，水管規(guī)格宜采用2 吋PVC 水管；縱向水管的布置：縱向水管（垂直坡頂線方向）為主水管，以每兩道橫向水管接一道縱向（主）水管，水管規(guī)格宜采用4吋PVC 水管。以縱向（主）水管供水至坡面養(yǎng)護(hù)區(qū)。②水壓力不足時(shí)，可用增壓泵增壓，以保證有足夠的水壓到達(dá)坡面及平面養(yǎng)護(hù)區(qū)的每個(gè)部位。③根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況、水壓情況及養(yǎng)護(hù)需要，坡面種植區(qū)宜布置旋轉(zhuǎn)噴頭，使水流成霧狀進(jìn)行噴灌養(yǎng)護(hù)，旋轉(zhuǎn)噴頭的布置以15m 間距為宜。④坡腳腳區(qū)的植被養(yǎng)護(hù)可結(jié)合人工澆灌，架設(shè)養(yǎng)護(hù)用電或自備發(fā)電機(jī)發(fā)電，養(yǎng)護(hù)用電為三相電，采用標(biāo)準(zhǔn)配電箱，嚴(yán)格按照有關(guān)操作規(guī)范進(jìn)行操作。

2.3 邊坡變形監(jiān)測

為了更好地掌握治理區(qū)域邊坡的變形發(fā)展情況，必須要有健全的長期監(jiān)控和預(yù)警體系。針對(duì)整治區(qū)域內(nèi)削坡后的地質(zhì)特征和工程類型，采取變形監(jiān)控技術(shù)，對(duì)整治區(qū)域內(nèi)的邊坡進(jìn)行監(jiān)控，保證了邊坡的安全性；研究成果將為評(píng)價(jià)該項(xiàng)目的預(yù)防和控制措施的有效性奠定理論基礎(chǔ)。

2.3.1 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

針對(duì)整治區(qū)域內(nèi)的坡體特點(diǎn)，采用垂直和橫向兩種不同的方法，在切坡坡頂線北側(cè)設(shè)置9 個(gè)觀測點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行觀測。

2.3.2 監(jiān)控時(shí)段和監(jiān)控頻次

根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)其進(jìn)行了不少于一個(gè)水文年的監(jiān)測，并在實(shí)施過程中及竣工后對(duì)其進(jìn)行了監(jiān)測。在建設(shè)過程中，每日監(jiān)測一次，竣工后3 個(gè)月內(nèi)，每隔10 天監(jiān)測一次，竣工3 個(gè)月后，每隔1 個(gè)月監(jiān)測一次，在汛期、雨季和其他特殊現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，監(jiān)測周期以一個(gè)水文年為周期。

2.3.3 監(jiān)控警報(bào)數(shù)值

邊坡監(jiān)測點(diǎn)的位移速度大于5.0mm/d，累積變形大于40mm。

3 結(jié)束語

邊坡建設(shè)由于其自身的特殊性，在建設(shè)中，任何時(shí)候都會(huì)引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害，所以要及早進(jìn)行防治，以解決潛在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。本文結(jié)合南京仙林智谷C 地塊工程實(shí)例，針對(duì)城市高邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理具體方案和實(shí)施要點(diǎn)進(jìn)行了闡明，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，坡體位移基本穩(wěn)定，實(shí)踐表明本高邊坡采取的“削坡+錨桿格構(gòu)梁+生態(tài)修復(fù)”的治理措施的可行性，有效地解除山體滑坡的隱患，為同類工程提供了借鑒方案。