永安市燕南街道辦南翔路幼兒園崩塌穩定性分析及治理方案

鄒仙榮

（福建省第二地質勘探大隊，福建永安366000）

永安市燕南街道辦南翔路幼兒園崩塌穩定性分析及治理方案

鄒仙榮*

（福建省第二地質勘探大隊，福建永安366000）

隨著國民經濟的發展以及地質災害預警系統的建立，地質災害的防治已成為國家發展戰略的一個重要課題。重力式擋土墻作為崩塌治理的一種最常用的形式，由于其設計難度較低，周期短，而且積累了大量的工程經驗，故在我國建筑、鐵路、公路以及地質災害的治理各領域上的應用日益廣泛。就永安市燕南街道辦南翔路幼兒園崩塌的形成原因、工程地質條件及穩定性進行分析與評價，并提出重力式擋土墻+1∶1放坡+三維網掛網綠化+截排水系統的綜合治理方案。

崩塌；穩定性分析；重力式擋墻

1　問題的解決及選題的依據

本崩塌點地處福建省中西部的永安市，位于燕南街道辦南翔路幼兒園后山，日益降水量的增加使得該邊坡的下滑速度加快，對幼兒園師生的生命財產造成很大的威脅；人工開挖邊坡破壞原有坡形,開挖后卸荷，邊坡坡度較陡，易形成坍落及淺層滑移；該區邊坡的坡形較陡,坡面、坡頂的第四系地層及全—強風化層,在強降雨等作用下,開始滑動。

由于表層土及風化土水理性質很差，在暴雨等作用下，土體易被沖蝕剝落；由于邊坡開挖前緣臨空，在降雨等不良因素作用下易產生滑動，因此現開挖后邊坡破壞的主要形式為滑塌。

2　崩塌概述

崩塌就是指陡坡上的巖石、土體等失穩，突然脫離母體向下坍塌的現象，這種災害又被稱為塌方，多是突發性的，由于災害發生時猝不及防，故而往往會造成嚴重的人員傷亡，帶有嚴重的社會影響。

3　工程概況及崩塌形成原因

擬治理工程位于福建省永安市燕南街道辦南翔路幼兒園后山，原始地貌屬低山丘陵地貌，2009年12月，由于永安市燕南街道辦南翔路幼兒園的建設，教學樓后山形成現有總長度約180m、高約10～25m、坡度約45°～55°的人工挖方邊坡。該邊坡于2012年10月發生巖土質崩塌，滑塌方量約50m3，現已清除；2013年3月該人工邊坡再次發生巖土質崩塌，崩塌方量約30m3；近年來，受幾次強降雨的影響，該邊坡又發生多次小規模的崩塌，嚴重威脅坡腳1幢3層教學樓及484名師生的生命財產安全。目前現狀邊坡處于臨界平衡狀態，坡頂已出現裂縫。該邊坡的自然平衡狀態已經受到破壞，在雨水等其他外力作用下更會加速破壞。

4　工程地質條件

4.1地形地貌特征

該崩塌區屬低山丘陵地貌，處于殘丘丘頂及其坡地地帶，丘頂呈渾圓狀，高程為+216.77m。山坡走向南西—北東向，坡腳地面高程185.5～186.3m，山坡坡高約30m，山坡坡角18°～23°，坡面上分布巖土層為粉質粘土層、殘積砂質粘性土，坡腳地段為強風化基巖出露，植被發育良好。坡腳前緣50m分布1幢3層教學樓，教學樓為框架結構。

由于學校工程建設開挖形成人工挖方邊坡，邊坡總長約180m，高度約10～25m，邊坡坡度約45°～55°。該邊坡于2012年10月在教學樓后側發生巖土質崩塌，土方量約50m3，崩塌體分布高程為189.35～210.67m；而后于2013年3月教學樓西側亦發生巖土質崩塌，崩塌方量約30m3，崩塌體分布高程為192.67～201.76m。

4.2巖土體特征

根據時代成因及物理力學性能劃分，邊坡處分布了6個工程地質層。各巖土層的巖性特征、埋深、厚度及分布情況見表1。

表1　巖土體特征表

4.3水文地質條件

該邊坡地下水類型主要為基巖裂隙潛水，賦存于基巖風化帶內，接受大氣降水的補給，向地勢低的北東方向徑流，其富水性弱，水位埋藏較淺，水文地質條件簡單。邊坡坡面及坡頂未見地下水位，僅在坡腳有揭露地下水，穩定水位4.60～4.70m，水位變化幅度0.50～ 1.00m。場地環境地質條件屬濕潤區弱透水土層，場地環境類型為Ⅱ類，邊坡范圍內地下水對混凝土結構具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土中鋼筋不具腐蝕性，對鋼結構具有微腐蝕性；場地土對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

4.4場地環境條件

由于學校工程建設開挖形成人工挖方邊坡，該邊坡于2012年10月在教學樓后側發生巖土質崩塌，土方量約50m3，而后于2013年3月教學樓西側亦發生巖土質崩塌，崩塌方量約30m3。近年來，受幾次強降雨的影響，該邊坡又發生多次小規模的崩塌。

4.5區域穩定性及地震評價

根據區域地質和勘查資料表明，地表上覆第四系殘坡積層，下伏嶺兜群下渡組地層，巖性為流紋質凝灰熔巖。無較大斷裂破碎帶通過，亦無新構造活動痕跡，地質構造簡單。

永安市抗震設防烈度為Ⅵ度，設計基本地震加速度值為0.05g。

5　穩定性分析與評價

5.1崩塌體分布特征、規模、類型

該邊坡于2012年10月在教學樓后側發生巖土質崩塌，土方量約50m3，崩塌體分布高程為189.35～ 210.67m；而后于2013年3月教學樓西側亦發生巖土質崩塌，崩塌方量約30m3，崩塌體分布高程為192.67～ 201.76m，近年來，受幾次降雨的影響人工邊坡又發生多次滑塌，上述變形跡象表明該崩塌體現在正處于崩塌變形期，受降雨等不利因素影響，可能發生更大規模的崩塌。學校教學樓后山人工挖方邊坡寬度約180m，高度10～25m，坡度45°～55°，出露的巖土體為粉質粘土、殘積砂質粘性土、全風化凝灰熔巖、砂土狀強風化凝灰熔巖，殘坡積層及強風化層遇水極易軟化和崩解，臨空狀態下易發生崩塌，嚴重威脅坡腳1幢3層教學樓及484名師生的生命財產安全。

綜上所述，該處屬小型滑移式崩塌。

5.2崩塌產生機理分析

該崩塌區失穩原因分析主要有以下因素：

（1）巖土體特征：邊坡上出露的巖土體為粉質粘土、殘積砂質粘性土、全風化凝灰熔巖、砂土狀強風化凝灰熔巖，殘坡積層及強風化層遇水極易軟化和崩解，且土體抗剪強度降低。

（2）大氣降雨：強降雨階段由于降雨對坡面巖土體的沖刷、沖蝕，導致巖土體含水量增加甚至飽和，重度增大，結構軟化，加大下滑力；雨水下滲至巖土體的節理、裂隙中對巖土體內部結構又進行潛蝕破壞，改變了巖土體抗剪強度，從而增大斜坡滑塌的可能性。

（3）人類工程活動：崩塌區原為低丘緩坡地形，其山體植被發育，自然穩定性較好。坡腳由于學校教學樓建設，形成高約10～25m，坡度約45°～55°的人工挖方邊坡，形成高陡臨空面，改變了坡體原有的應力狀態，且未采取支護措施，為邊坡失穩創造有利條件。

5.3崩塌穩定性計算

根據影響邊坡穩定性的各種因素和邊坡內巖土層的物理力學性能、厚度及其界面坡度等，綜合判斷邊坡可能產生的破壞模式為：邊坡局部崩塌，滑動面為圓弧形。各巖土體物理、力學性能計算參數見表2。

表2　巖土體物理、力學性能參數表

邊坡穩定性定量評價利用理正計算軟件（6.0版）邊坡穩定性模塊，巖土質崩塌采用“簡化畢肖普”法進行穩定性評價和推力計算。該崩塌區位于地震設防烈度Ⅵ度區，本次計算未考慮地震作用。計算結果見表3。

表3　穩定性計算成果表

圓弧形滑動面穩定系數計算公式如下：

式中：Fs——邊坡穩定系數；

N——分條條塊重量垂直潛在滑動面的分量，kN/m3；

T——分條條塊重量水平潛在滑動面的分量，kN/m3；

c——邊坡土體粘聚力，kPa；

Φ——邊坡土體內摩擦角，（°）；

l——潛在滑弧長度，m。

根據《滑坡防治工程勘查規范》(DZT 0218-2006)第12.5.5條，邊坡穩定程度等級劃分見表4。

由表4可知：邊坡穩定系數不小于1.3。由表3可以看出：該邊坡在教學樓后山、教學樓西側二個位置穩定系數均小于1.3，表明該邊坡處于欠穩定狀態，這與目前崩塌現狀發生的崩塌、山體變形是一致的。在暴雨、人為等外界不利因素的影響下，將可能進一步滑塌，形成更大規模的崩塌。因此該崩塌應進行工程治理。由于崩塌前緣為學校，根據《建筑邊坡工程技術規范》GB50330-2013，本工程為一級邊坡。

表4　邊坡穩定程度等級劃分表

5.4危害性預測

該人工挖方邊坡在天然狀態下處于欠穩定狀態，但在強降雨、人類工程活動等其它誘發因素作用下，邊坡易發生崩塌，嚴重威脅坡腳1幢3層教學樓及484名師生的生命財產安全。

6　崩塌治理方案的建議

重力式擋土墻作為崩塌治理的一種最常用的形式，由于其設計難度較低，而且積累了大量的工程經驗。

重力式擋土墻可用石砌或混凝土建成，一般都做成簡單的梯形。它的優點是就地取材，施工方便，經濟效果好。所以，重力式擋土墻在我國鐵路、公路、水利、港灣、礦山等工程中得到廣泛的應用。

由于重力式擋土墻靠自重維持擋土墻在土壓力作用下的平衡穩定，因此，體積、重量都大，擋土墻高度不大，本地又有可用石料時，應當首先選用重力式擋土墻。

重力式擋土墻一般不配鋼筋或只在局部范圍內配以少量的鋼筋，墻高在6m以下，地層穩定、開挖土石方時不會危及相鄰建筑物安全的地段，其經濟效益明顯。

根據該崩塌形態特征及成因分析，建議采取如下綜合治理措施方案：重力式擋土墻+1∶1放坡+三維網掛網綠化+截排水系統。

（1）擋土墻：人工邊坡坡腳設置擋土墻，墻高5.00～ 6.50m。

（2）放坡：擋土墻上方按坡率1∶1進行兩級放坡，馬道平臺寬2m。

（3）掛網綠化：邊坡坡面上掛三維網，進行噴播綠化。

（4）截排水系統：在坡頂和坡面上設置多道截排水溝，以攔截和疏導地表匯水，減少地表水下滲；坡腳設置仰斜排水孔，將地下水引出坡體。

一般重力式擋土墻的設計，須考慮以下5個問題：

（l）抗滑移穩定性；

（2）抗傾覆穩定性；

（3）墻身的強度；

（4）地基的應力；

（5）地基的整體穩定性。

關于墻身的強度，一般毋需驗算，如有必要，僅驗算最危險截面，即墻身和基礎結合處的強度就可以了。如地基為抗剪強度較低的軟土或基底下有軟弱夾層時，除驗算基底和下臥層的應力外，還需做地基穩定性驗算。切割坡腳而砌筑擋墻，應加強工程地質勘察工作，特別注意山坡下是否存在容易發生滑塌的地質構造。

7　結論

本文闡述和分析了崩塌的危害程度并制定了治理方案，從而預防了山體崩塌所導致的地質災害；該崩塌現在正處于欠穩定狀態，受降雨、人為等不利因素影響，可能發生更大規模的崩塌，嚴重威脅坡腳1幢3層教學樓及484名師生的生命財產安全，迫切需要對該地質災害進行治理；通過穩定性計算分析結合崩塌形態特征及場地現有施工條件，制定以重力式擋土墻+1∶1放坡+三維網掛網綠化+截排水系統的綜合治理方案。治理的成敗關鍵在于圓弧滑動面搜索的精確程度；重力式擋土墻在該崩塌中的成功運用，使工程能就地取材，縮短了工期，節約了成本。

[1]陳仲頤.土力學[M].清華大學出版社，1995.

[2]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0261-2014滑坡崩塌泥石流災害調查規范[S].中國標準出版社，2015.

[3]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0218-2006滑坡防治工程勘查規范[S].中國標準出版社，2006.

[4]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0219-2006滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].中國標準出版社，2006.

TV554

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1004-5716(2016)11-0001-04

2016-06-21

2016-06-21

鄒仙榮（1973-），女（漢族），福建連城人，工程師，現從事巖土工程工作。