重慶市某供水處理廠場地環(huán)境邊坡穩(wěn)定性研究

【摘 要】在場地現(xiàn)場踏勘及室內(nèi)試驗分析的基礎上，確定了重慶市某供水廠區(qū)的巖土物理力學參數(shù)。選取對場地影響較大的邊坡及天然陡崖進行穩(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。并對邊坡治理提出了防治措施建議。

【關鍵詞】環(huán)境邊坡；物理力學參數(shù)；穩(wěn)定性；防治措施

1 .項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個建筑物（1F～3F）、構(gòu)筑物組成。供水處理廠區(qū)按設計整平高程整平后，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。本文通過實地勘測及室內(nèi)實驗分析等手段，對場地穩(wěn)定性進行評估分析，并提出預防措施。現(xiàn)場踏勘工始于于2008年09月28日，主要完成實物工作量見表1。

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。年平均風速1.3m/s，實測極大風速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風化帶裂隙中，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、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. 巖土物理學參數(shù)

壓水試驗和抽水試驗等水文地質(zhì)測試結(jié)果表明，地下水、地基土對基礎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)實驗結(jié)果，選取適宜的巖土物理力學參數(shù)。

3.1 土力學參數(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《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）[2]，進行標準貫入試驗，對9件土樣進行測試結(jié)果按統(tǒng)計方法數(shù)理分析，其物理力學指標見表2。

3.2 巖石力學參數(shù)

場地內(nèi)強風化基巖因厚度小，力學性能差，未取巖樣作測試工作，僅提供經(jīng)驗值。中等風化基巖取得巖芯樣35組，根據(jù)室內(nèi)巖石試驗成果數(shù)據(jù)，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）中相關公式進行數(shù)理統(tǒng)計，結(jié)果見表3。結(jié)果顯示，強風化砂巖地基承載力特征值500kPa，中等風化砂巖地基承載力特征值3790kPa，抗拉強度平均值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 中等風化砂巖的巖土物理力學參數(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、坡向為65°/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’剖面對邊坡進行分析評價，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）。

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巖石碎塊后對坡體巖面噴錨防風化處理或采用重力式擋墻支擋。M30砂漿與砂巖的粘結(jié)強度特征值qe取400kPa（經(jīng)驗值）、M30砂漿與泥巖的粘結(jié)強度特征值qe取180kPa（經(jīng)驗值），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、坡向為155°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，對供水廠區(qū)影響較小。

5. 預防措施

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，需要重點注意事項如下：（1）場地內(nèi)回填時，回填分層碾壓至相應的場地整平高程。對人工填土進行夯實、碾壓等技術處理，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。基坑臨時開挖允許坡率：土層1：1，強風化基巖1：0.75，中等風化基巖1：0.50。局部放坡條件差的的采用分段開挖或臨時支護措施。（3）邊坡開挖時，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）基礎持力層施工到位后應及時封閉，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，因此應對于鋼筋、鋼管采取防腐措施。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國建設部.《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部.《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）.中國計劃出版社，1999，p0-60.

作者簡介：陳昶任，男，1978年04月生，學士學位，巖土工程勘察。