黃土地區某邊坡穩定性治理研究

萬瑞霞

(蘭州資源環境職業技術學院，甘肅蘭州 730021)

1 工程概況

山西某場廠區占地面積約30萬m2，三面環山，開挖邊坡高度最大處20 m，需要對工程進行三面邊坡支護。

2 邊坡的工程地質條件

1)位置、地形及地貌。擬建場南邊鄰近二級公路，距市區約10 km，交通便利。目前為耕地，地勢呈現南低北高的走勢，場地中部為一深度約為10 m～20 m南北走向的沖溝，該溝的端面呈現“U”字形，在中部有幾個小沖溝分支。溝底比較平坦、開闊。場地東、西、北三面環山，南側為溝口。場地總體的地形起伏較大，地面標高約介于859.64 m～902.19 m。其地貌單元屬中低山。

2)地質層。據勘探資料顯示，場地的地層自上而下依次為:耕土()、第四系的全新統坡、洪積()黃土狀土、上更新系統殘積()粉質粘土以及二疊系(P)強風化、中風化砂巖。

3)地下水。根據地質勘察報告，在206個鉆孔中只在10個鉆孔中發現地下水，地下水位介于1.4 m～22.2 m。該水屬于上層滯水，層頂有上更新統的殘積()粉質粘土層，由大氣的降水補給，水位、含水量都將隨季節和降雨量變化而變化。

3 水文地質條件

1)氣候。按中國氣候帶標準劃分，該市屬暖溫帶季風性氣候，其主要特征是:大陸性氣候較明顯，四季分明，季風較強盛。年平均氣溫為9.8℃，最低氣溫為－24℃，最高氣溫為38.6℃，年平均蒸發量為1 792.6 mm，年平均降水量為617.1 mm，最大凍土深度為0.56 m。2)地表水。該市屬于黃河水系，其主要河流丹河，它是沁河的最大支流，屬于季節性河流，非汛期即將斷流。該河流距擬建場地較遠，可以不考慮其對擬建場地的影響。

4 邊坡穩定性分析

根據該廠場地工程地質勘察報告，場地地形呈“U”形溝谷，溝谷將場地從中部分開，東、西兩側臺階式向中部溝谷緩傾，北高南低，呈緩傾狀，總體認為:邊坡呈臺階式或緩坡地貌景觀，其上覆蓋巖土主要為第四系坡洪積、殘積層。綜合分析認為，本場地可不考慮崩塌與滑坡問題。但由于邊坡的地形起伏較大，基坑開挖或場地平整較深，最大深度將近地下20 m，涉及土層較深，且邊坡進行大面積開挖后，坡體內巖土的初始應力狀態將會改變，在坡腳附近會出現剪應力的集中區，可能在坡頂和坡面出現張應力區域，坡體中應力的變化可以直接引起周圍邊坡的變形破壞，受開挖過程中振動的影響，將會使坡面巖土產生松動，加劇風化，容易造成地表水的下滲，增大巖土的重量，升高孔隙水壓力，軟化裂隙面，降低抗剪級度，從而影響邊坡的整體穩定性，將會造成邊坡及其坡體失穩。

5 方案設計

根據場地的鉆探資料及工程地質勘察報告，現對該廠場地的邊坡總體設計將采用土釘—錨桿掛網噴漿技術或錨桿框架梁支護技術，配合地表、地下排水相結合的整治措施。由于邊坡是永久性支護，噴射混凝土面層厚度為C20的混凝土15 cm，鋼筋網系Φ6 mm鋼筋制作，掛2層網，土釘成孔角度為10°～25°。土釘—錨桿設計時，根據邊坡開挖高度分3種類型:1)邊坡開挖高度在10 m以內，采用直立邊坡，用2層鋼筋網噴射C20的混凝土15 cm厚，2 m×2 m間距土釘，長度6 m～12 m，孔徑100 mm，采用Φ25 mm鋼筋制作，土釘成孔角度為10°～25°。2)邊坡開挖高度10 m～15 m，采用直立邊坡，如場地允許，盡量作放坡處理，坡率為1∶0.2，采用土釘—錨桿聯合支護治理。設置4道長為15 m～18 m預應力錨桿，間距為3 m，孔徑130 mm，用2Φ25 mm鋼筋制作，0.5水灰比水泥砂漿灌注。錨桿之間用2層鋼筋網噴射C20的混凝土15 cm厚，土釘間距2 m×2 m，長為12 m～14 m，孔徑100 mm，用Φ25 mm鋼筋制作，0.5水灰比水泥砂漿灌注，注漿壓力為0.3 MPa～0.5 MPa。3)邊坡開挖高度在15 m～20 m時，采用二級邊坡處理，在坡間設置1.5 m～2 m的平臺，邊坡采用1∶0.2坡率。加固措施采用土釘—錨桿聯合治理措施。面層處理同上。4)預應力錨桿采用2Φ25 mm鋼筋，間距為3 m，長度為18 m～23 m。鉆孔直徑為130 mm，采用1∶0.5水泥砂漿，水灰比為0.6，注漿壓力為0.3 MPa～0.5 MPa，錨桿施工角度為 15°～20°。C—C 剖面施工布置圖見圖1。

圖1 C—C剖面施工布置圖

6 截排水措施

在邊坡的坡頂距離坡面2 m處設置一個截水溝，把坡面以外的地表水引入到排水溝進行有序的排放。在邊坡的地面設置一個排水溝，將坡面上水排出廠外。

在10 m以上的邊坡上設置仰斜的排水孔，以排除地表水，防止其滲入到地層中，仰斜排水孔間距為10 m×5 m，長35 m，直徑130，下PVC花管。坡面設置小排水孔，直徑100 mm，長度40 cm～60 cm短塑料管。

7 邊坡開挖及防護、加固工程施工一般注意事項

7.1 作業面的開挖

在使用機械進行土方開挖時，為防止邊坡出現超挖現象和土體的松動，采用人工清坡進行修護，以保證邊坡平整時符合設計規定的坡角。為防止邊坡裸露土體，對修整后的邊坡立即噴上一層薄的砂漿處理，待凝結后進行土釘施工。

7.2 排水系統

基坑支護范圍內的地表應該加以修整，構筑一個排水溝及水泥的地面，防止地表的水向地下滲透。在支護面層背部設置長度為40 cm～60 cm的水平塑料排水管。

A—A剖面施工布置圖見圖2。

7.3 土釘施工

鉆孔之前，根據設計要求應定出孔位，并對其作出編號和標記。孔位的允許偏差不能大于200 mm，成孔傾角的誤差不宜大于±3°。如成孔過程中遇有障礙而需調整孔位時，不能損害原定支護的安全程度。鉆孔后，應該進行清孔檢查，而對于孔中局部出現的塌孔或松土掉落要立即處理。在土釘鋼筋置入孔后，注漿時采用底部注漿方式。注漿用水泥砂漿水灰比為0.5。

圖2 A—A剖面施工布置圖

7.4 噴射混凝土層面

在噴射混凝土之前，面層內的鋼筋應該牢固地固定在邊壁上，并且保護層厚度要符合規定的要求。鋼筋網片可以用插入土中的鋼筋來固定，在混凝土噴射時不應出現振動。噴射混凝土用的射距宜在0.8 m～1.5 m范圍內，并要從底部向上部逐漸噴射。射流的方向一般應垂直地指向噴射面，但在有的鋼筋部位，應先噴填鋼筋的前方，以防止在鋼筋的背面出現空隙。每邊鋼筋網片的搭接長度至少為一個網格邊長。噴射混凝土完成以后至少應養護7 d，根據當地環境條件，可采取連續噴水、進行織物覆蓋澆水，或采用噴涂養護劑等養護方法。噴射混凝土的粗骨料其最大粒徑不大于12 mm，水灰比不大于0.45。立面布置圖見圖3。

圖3 立面布置圖

8 結語

從以上治理方案可以看出:形成邊坡滑坡的主要原因有邊坡體巖性的條件、地形和地貌、土體內部的結構及構造、地質水文的條件、地震、氣候以及人為因素等;此外，黃土自身的化學性質、節理及水敏性的構造決定了黃土在滑坡方面的某些特性，由于邊坡受水的影響較明顯，滑坡面大多沿下伏基的巖面，有時順沿黃土古土壤層，有時產生于下伏的第三紀軟弱泥巖;在滑坡前易崩塌，且滑速大，一般具有崩滑性等特征。因此邊坡處治方案主要取決于地形地貌環境、水文及地質條件、使用的要求、地層的性質、原材料的供應、荷載的特性及施工的技術條件等因素，因此需結合主體工程建筑物的特征實施多項措施綜合性的治理原則。

目前，邊坡的穩定性治理技術已日漸成熟，目前可采取將FLAC分析方法與有限元理論相比較，用一種分析方法去驗證另一種分析方法的合理、可靠性。以后，隨著邊坡的支護措施和加固方法的不斷改進，治理邊坡的手段也會越來越豐富和可靠。

［1］黃求順，張四平，胡岱文.邊坡工程［M］.重慶:重慶大學出版社，2007.

［2］賀可強，陽吉寶，王思敬.堆積層滑坡位移動力學理論及其應用［M］.北京:科學出版社，2007.

［3］夏元友，李 梅.邊坡穩定性評價方法研究及發展趨勢［J］.巖石力學與工程學報，2002，21(7):1087-1091.

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