重慶市某供水處理廠場地環(huán)境邊坡穩(wěn)定性研究

陳昶任/勘察實(shí)業(yè)總公司

重慶市某供水處理廠場地環(huán)境邊坡穩(wěn)定性研究

陳昶任/勘察實(shí)業(yè)總公司

在場地現(xiàn)場踏勘及室內(nèi)試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，確定了重慶市某供水廠區(qū)的巖土物理力學(xué)參數(shù)。選取對場地影響較大的邊坡及天然陡崖進(jìn)行穩(wěn)定性分析，結(jié)果顯示，場地現(xiàn)狀整體穩(wěn)定，環(huán)境邊坡經(jīng)有效治理后，適宜工程建設(shè)。并對邊坡治理提出了防治措施建議。

環(huán)境邊坡；物理力學(xué)參數(shù)；穩(wěn)定性；防治措施

1 .項(xiàng)目概況及完成工作量

重慶市某供水處理廠施工場地位于重慶市合川區(qū)，供水工程由取水管道工程、供水處理廠區(qū)工程及輸水管道工程組成。其中供水處理廠區(qū)占地面積約22518.7m2，由20個(gè)建筑物（1F～3F）、構(gòu)筑物組成。供水處理廠區(qū)按設(shè)計(jì)整平高程整平后，將在廠區(qū)西側(cè)存在最大高度為6.18m的環(huán)境邊坡、高位水池場地四周形成最大高度為4.24m的環(huán)境邊坡，這些斜坡具有潛在的不穩(wěn)定性，可能對建成后的水處理廠存在安全威脅。本文通過實(shí)地勘測及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析等手段，對場地穩(wěn)定性進(jìn)行評估分析，并提出預(yù)防措施。現(xiàn)場踏勘工始于于2008年09月28日，主要完成實(shí)物工作量見表1。

表1 野外踏勘及取樣工作量表

2 .工程地質(zhì)條件

2.1 氣象水文條件

勘測區(qū)屬亞熱帶氣候，溫暖濕潤，雨量充沛。多年平均氣溫16.5℃～18.5℃，盛夏多高溫天氣。多年平均降雨量1163.3mm，歷史最大年降雨量1357.7mm，年最小降雨量740.10mm；降水集中在每年5～9月，約占全年降雨量的70％，7、8月多暴雨。年平均風(fēng)速1.3m/s，實(shí)測極大風(fēng)速27.0m/s。

區(qū)內(nèi)無地表水體，對場地影響較小。地下水，勘察區(qū)水主要由大氣降水補(bǔ)給，水量受大氣降水控制，呈季節(jié)性變化。水廠片區(qū)主要為斜坡地帶，該段土層較溥，較利于水排泄，地表處于濕潤～半干旱狀態(tài)，少部份下滲賦存于基巖強(qiáng)風(fēng)化帶裂隙中，貯水條件較差。

2.2 地形地貌

場地屬河谷下切形成的岸坡地貌及長期剝蝕丘陵地貌，整體北東高南西低，地面坡角多在2～23°之間，局部自然巖質(zhì)邊坡達(dá)87°。地面高程為350.5m～184.5m，相對高差166.0m。其中岸坡地貌分布于高程185.0m以下至水涯線，寬約60～100m，屬嘉陵江江凸岸沖刷岸，被沖刷成坡度平緩2～12°緩坡。河床上由于砂巖常形成巖石脊，坡面常凹凸不規(guī)則，局部出現(xiàn)的陡崖，高18～20m。長期剝蝕丘陵地貌主要為丘陵斜坡，為丘包和緩坡相間。高程205.4～350.5m，高差為144.9m，地形坡度角2～23°，最大達(dá)87°。地表土層較薄，局部基巖出露，供水處理廠區(qū)北側(cè)及高位水池北側(cè)見砂巖陡岸，傾角65～83°，高18～20m。

2.3 構(gòu)造地層

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造屬瀝鼻峽背斜西翼，據(jù)場地砂巖露頭測產(chǎn)狀為223°∠12°，巖體為巨厚層塊狀～整體狀結(jié)構(gòu)。區(qū)內(nèi)巖石中裂隙發(fā)育，主要由3組交叉裂隙組成包括：（I）組，70°∠81°，局部近直立或反傾，間距大于2m，延伸3～5m，裂面多呈微張，張開度3～5mm，裂面較平直；裂面結(jié)合程度差，壓扭性裂隙。（II）組，150°∠77°，砂巖層中為顯性結(jié)構(gòu)面，間距大于3m，延伸5～10m，裂面多呈閉合狀，局部呈微張狀，張開度5～20mm，裂面較平直，壓扭性裂隙。（III）組，320°∠67°，砂巖層中為顯性結(jié)構(gòu)面，間距2～5m，延伸小于5m，裂面多呈微張～張開狀，泥巖層中該組為隱性結(jié)構(gòu)面。

工程鉆探結(jié)果顯示，場地發(fā)育地層主要有第四系（全新統(tǒng)雜填土、沖洪積粉質(zhì)粘土、殘坡積粉質(zhì)粘土）和中侏羅系沙溪廟組砂巖和泥巖。第四系土層中雜填土為淺褐黃色，成份由砂巖、泥巖碎塊石、粘性土組成。結(jié)構(gòu)密實(shí)、稍濕。厚為0.68～1.52m。場地內(nèi)有零星分布。沖洪積粉質(zhì)粘土為淺褐灰色，軟塑～可塑，主要分布于場地西側(cè)取水頭部岸坡地帶。層厚為0.0～1.36m。殘坡積粉質(zhì)粘土為褐黃～褐灰色，由粉粒、粘粒組成，成份均勻性差，局部含碎石呈可塑～硬塑狀，布于整個(gè)場地，層厚為0.25～4.97m。侏羅系砂巖為淺黃～淺青灰色。主要由石英、長石、云母及暗色礦物組成，局部含泥質(zhì)高，中～粗粒結(jié)構(gòu)，巨層層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)。該層分布于整個(gè)場地，為場地主要巖層。泥巖為淺褐灰～紫紅色，由粘土礦物組成，局部砂質(zhì)含量高。泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造。巖質(zhì)較硬。該層主要分布于供水處理廠區(qū)，為場地次要巖層。

3. 巖土物理學(xué)參數(shù)

壓水試驗(yàn)和抽水試驗(yàn)等水文地質(zhì)測試結(jié)果表明，地下水、地基土對基礎(chǔ)混凝土的腐蝕性破壞極弱，而地表水對砼無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，存在水對取水頭部中鋼筋及鋼管腐蝕性破壞。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取適宜的巖土物理力學(xué)參數(shù)。

3.1 土力學(xué)參數(shù)

由于雜填土和沖洪積粉質(zhì)粘土分布較少，對工程無利用價(jià)值，故不提供地基承載力。而殘坡積粉質(zhì)粘土分布范圍較廣，但厚薄不均。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）[1]和規(guī)范《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）[2]，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，對9件土樣進(jìn)行測試結(jié)果按統(tǒng)計(jì)方法數(shù)理分析，其物理力學(xué)指標(biāo)見表2。

表2 粉質(zhì)粘土物理力學(xué)參數(shù)

3.2 巖石力學(xué)參數(shù)

場地內(nèi)強(qiáng)風(fēng)化基巖因厚度小，力學(xué)性能差，未取巖樣作測試工作，僅提供經(jīng)驗(yàn)值。中等風(fēng)化基巖取得巖芯樣35組，根據(jù)室內(nèi)巖石試驗(yàn)成果數(shù)據(jù)，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)中相關(guān)公式進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3。結(jié)果顯示，強(qiáng)風(fēng)化砂巖地基承載力特征值500kPa，中等風(fēng)化砂巖地基承載力特征值3790kPa，抗拉強(qiáng)度平均值0.75MPa。內(nèi)摩擦角33.4°,內(nèi)聚力0.68MPa，變形模量3283MPa，彈性模量3370MPa，泊松比0.21。

表3 中等風(fēng)化砂巖的巖土物理力學(xué)參數(shù)

4. 穩(wěn)定性分析

4.1 挖方邊坡

場地西側(cè)整平后存在最大高度6.18m的環(huán)境邊坡，南側(cè)與擬建道路相接，僅存在最大高度為1.85m的填土邊坡。西側(cè)環(huán)境邊坡長約105.9m、高0～6.18m、坡向?yàn)?5°/245°的，命名為1號邊坡，主要為挖方邊坡。坡長81.70m，坡高0～6.31m，坡向65°，邊坡結(jié)構(gòu)由砂、泥巖及上覆約0.31m粉質(zhì)粘土組成。選擇邊4-4’剖面對邊坡進(jìn)行分析評價(jià)，邊坡結(jié)構(gòu)為砂巖的巖質(zhì)邊坡，根據(jù)巖體內(nèi)裂隙產(chǎn)狀，巖層產(chǎn)狀及邊坡要素作赤平投影圖（圖1）。

圖1 1號邊坡赤平投影圖

由赤平投影圖可知，Ⅰ組裂隙與邊坡傾向同向，對邊坡穩(wěn)定性起控制性作用；Ⅱ組裂隙、Ⅲ組裂隙及巖層傾向與邊坡傾向呈大角度斜交或反交，對邊坡穩(wěn)定性影響較小；破壞模式為沿Ⅰ組裂隙傾向滑移。巖體屬整體塊狀結(jié)構(gòu)，屬Ⅲ類欠穩(wěn)定邊坡。建議邊坡按剔除邊坡表面松動(dòng)巖石碎塊后對坡體巖面噴錨防風(fēng)化處理或采用重力式擋墻支擋。M30砂漿與砂巖的粘結(jié)強(qiáng)度特征值qe取400kPa（經(jīng)驗(yàn)值）、M30砂漿與泥巖的粘結(jié)強(qiáng)度特征值qe取180kPa（經(jīng)驗(yàn)值），巖體破裂角取81°。

2號邊坡位于水廠南側(cè)，長72.70m、高0～1.85m、坡向?yàn)?55°的填土邊坡，填土穩(wěn)定性差，由于邊坡較低，建議采用重力式腳墻支擋，以壓實(shí)填土做持力層。

4.2 天然陡崖

擬建供水處理廠區(qū)北側(cè)存在砂巖陡崖，陡崖中裂隙不發(fā)育，主要為構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙，未見卸荷裂隙。陡崖（砂巖）高0.52～19.56m，距供水廠區(qū)北側(cè)最近距離為8～17m，測得兩組裂隙產(chǎn)狀為70°∠81°，150°∠77°，裂隙寬2～10mm，延伸小于1～3m。陡巖現(xiàn)狀穩(wěn)定，且距供水廠區(qū)較遠(yuǎn)，對供水廠區(qū)影響較小。

5. 預(yù)防措施

由于在鉆探深度范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層、地下采空區(qū)等不良地質(zhì)作用，建筑場地現(xiàn)狀整體穩(wěn)定，場地環(huán)境邊坡經(jīng)有效治理后，適宜修建擬建工程。施工過程中，需要重點(diǎn)注意事項(xiàng)如下：（1）場地內(nèi)回填時(shí)，回填分層碾壓至相應(yīng)的場地整平高程。對人工填土進(jìn)行夯實(shí)、碾壓等技術(shù)處理，避免地面產(chǎn)生開裂變形。（2）基坑開挖地段，放坡分段跳槽開挖施工。基坑臨時(shí)開挖允許坡率：土層1∶1,強(qiáng)風(fēng)化基巖1∶0.75，中等風(fēng)化基巖1∶0.50。局部放坡條件差的的采用分段開挖或臨時(shí)支護(hù)措施。（3）邊坡開挖時(shí)，推行信息化施工方法，建議從上至下分級段采用逆作法施工，控制爆破。（4）基礎(chǔ)持力層施工到位后應(yīng)及時(shí)封閉，避免長期爆曬降低承載力。（5）勘察區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，地下水貧乏；地表水對處于電站常水位下鋼管、構(gòu)筑物對砼無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，因此應(yīng)對于鋼筋、鋼管采取防腐措施。

[1] 中華人民共和國建設(shè)部.《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）.中國建筑工業(yè)出版社（北京），2009，p1-330.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部.《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）.中國計(jì)劃出版社，1999，p0-60.

陳昶任，男，1978年04月生，學(xué)士學(xué)位，巖土工程勘察。