邊坡修復工程的案例淺析

梁洪波

（廣東省地質局第六地質大隊，廣東江門529040）

1 工程概況

該邊坡位于江門市第一中學景賢學校明志樓、二教樓東側。邊坡為原山體邊坡經人工削坡而成，坡長約150m，坡高約10～15m，坡度較陡（70°～80°），為土質邊坡，于1997年3月已采用砼掛鋼筋網護坡和噴錨護坡。坡面現狀長滿爬山虎、騰葉茂盛，另有2處坡面砼暴露，沿坡腳修筑單磚護腳墻，護腳墻高1.05m、墻厚16cm。邊坡坡頂邊沿線距離景賢學校明志樓、二教樓較近約3～5m，明志樓、二教樓采用挖孔樁基礎。該坡頂修建3m高的透風圍墻，坡腳為環山水泥路，環山路以下屬居民住宅密集區。

把本次邊坡分為2個區段：Ⅰ坡段為本次邊坡調查范圍內由北側起點向南60m，主要為原山脊地形，呈凸型；Ⅱ坡段為由山脊拐點起向南90m的范圍，本區段邊坡大致呈直線型。

經現場調查及收集資料，發現Ⅰ坡段坡腳處發生了由噴砼內長期滲水，灌木發育，其根系已破壞坡面砼，雨水下滲至坡腳而出現的變形破壞現象。坡腳的土體擠壓使防護磚墻明顯外傾，外傾角約10°，防護墻多處開裂，裂縫主要呈縱向和橫向分布，裂縫寬度最大為1.1cm，最大錯位位移量為1.5cm。

在Ⅱ坡南側，2017年8月受臺風“帕卡”影響，可見2處明顯豎向開裂，方向大致相同，間隔約1.2m，坡面水泥砼局部已經破裂，且有鼓脹現象，見長期滲水痕跡，表明坡面砼有逐漸與坡面分離跡象。坡面可見大塊青苔，大塊青苔的出現說明了坡體有排水不暢和滲水現象，坡體可見明顯線性流水線。

2 穩定性分析和評價的主要內容和重點

該項工作的展開首先是穩定性分析和評價，這是一個比較經典的土質邊坡，土質為單一的硬塑狀殘積成因粉質粘土。

按滑面的形態，滑動又可分為4種：（1）平面滑動。邊坡巖體沿單一地質斷裂面即斷層面或節理裂隙面等的剪切位移，而滑體的兩端多呈拉斷破壞。此時邊坡傾角（α）、地質斷裂面傾角（β）及其內摩擦角（φ）之間的關系為α＞β＞φ。（2）圓弧滑動。邊坡巖體沿著近似弧形滑面的位移，多發生在土坡或類似均質的多組節理巖體邊坡中。（3）臺階狀滑面。沿2組以上節理而成臺階狀的滑面，呈剪切及拉斷的破壞形式。實際所見的滑面多呈曲折的復合形態，主要取決于地質斷裂面及邊坡面的組合關系。（4）楔形破壞。邊坡巖體中2組或更多的地質斷裂面互相交切而成的四面楔形體或多面體的失穩，失穩的形式多為滑移或傾倒。這4種典型的破壞模式均可做力學計算。此處邊坡以圓弧滑動為主要計算模式。

當坡頂有荷載作用時，尤其是邊坡的穩定性。當坡頂有一棟圖書館（明志樓），一棟5層教學樓（二教學樓）時，荷載大，對邊坡的安全系數影響大，是必須考慮在內的計算因素。

本次定量分析方法對邊坡穩定性驗算是采用北京理正軟件設計研究院的《邊坡穩定分析系統》中的圓弧滑動法對邊坡進行計算分析，驗算邊坡產生大型滑動破壞的可能性。

參數的選擇是重點：計算參數根據勘察分析與搜集資料，同時綜合考慮邊坡形態、組成物質、各土層的工程力學性能及相關工程經驗等因素按邊坡穩定性計算參數選用表（表1）進行選取，因坡體的長度，可分為5個剖面進行計算。選用參數詳見表1。

將巖土參數錄入理正巖土6.5軟件，用于計算安全系數，詳細操作見圖1。

表1 邊坡穩定性計算參數選用表

圖1 理正巖土6.5計算內容和過程

以下為計算的詳細的內容與參數配置，其穩定性采用圓弧滑動法（簡化Bishop法）計算，潛在滑動面由計算軟件自動搜索得到，尤其是粘聚力C和內摩擦角φ值對計算結果影響最大，應根據當地經驗并符合規范選用參數，基本很難一次到位，要不斷調試計算。剖面2（0+60）計算的過程及結果見圖2。

多次反復計算后我們將得到全部剖面的計算結果，用于對整個邊坡狀況進行判斷，其判斷依據來源于《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2013）。計算結果詳見表2。

上述計算結果表明：在一般工況和地震工況下,1-1′、2-2′剖面邊坡處于穩定狀態；3-3′～5-5′剖面邊坡處于基本穩定狀態。

此時我們已經對此項邊坡的安全系數了然于胸，但也證明了此邊坡確實需要進行修復。既然原邊坡是采用的噴錨支護，在原有基礎上進行補強也不失為一種經濟有效的方式。由于邊坡巖土層為上殘積粉質粘土，屬于遇水易軟化的土質邊坡。邊坡坡面長滿的爬山虎，有一定的集水作用，可保持邊坡表層長期處于濕潤狀態；加之在南方多雨的天氣影響下，雨水沿坡面向坡內下滲，使邊坡巖土體遇水軟化、孔隙水壓力上升而導致邊坡局部失穩變形。針對邊坡現狀的實際情況，建議在Ⅰ坡段采用“格構梁+預應力錨索”的方案進行加固處理，Ⅱ坡采用錨桿進行局部錨固。值得重視的是，一定要弄清楚原有基礎的樁基位置和大小，避免補強的錨桿影響原有建筑的樁基礎。

3 噴錨支護的設計重點

3.1 參數的選擇依然是重要

這直接影響到支護的效果，是驗證設計是否合格的關鍵，否則就要不停嘗試和調整，直至達到合理的預期。

圖2 理正巖土6.5計算出的結果

表2 邊坡穩定性安全系數計算成果表

參照《錨桿噴射混凝土支護技術規范》（GB50330-2013），邊坡安全等級為一級。可由《巖土錨桿(索)技術規程》（CECS22-2005）選用錨桿的各項參數，此處我們可以試用錨索、錨桿間距為2.5m×2.5m的間隔進行預估。格構梁的規格為300m×300mm，均以混凝土現澆，砼強度為C25。格構梁縱筋為HRB400級別鋼筋，fy=360MPa，其余為HPB300強度級別鋼筋,fy=270MPa。均為較常用的設計參數，均以計算出來的穩定安全系數為核心選用設計參數，以此用來驗算安全系數，驗證穩定安全提高多少，是否達到大于一級邊坡1.35的安全標準，并有一定的安全儲備。1道完整的剖面設計見圖3。

錨桿應同等長度并等距布置于坡面，有利于坡體的受力均衡，也方便坡體的安全穩定系數計算，我們再細致到錨桿的結構設計，其詳細的粗細及配筋可見圖4。

3.2 錨桿施工時需要注意的工藝問題

（1）錨桿孔直徑為110mm，采用潛孔鉆機風動干鉆成孔，孔位測放力求準確（避開建筑物基礎樁），垂直方向誤差小于10mm。錨孔施工長度要比錨桿設計長度增加50cm。錨桿孔內必須清理干凈。

（2）錨孔采用一次注漿，注漿壓力宜控制在0.2～0.5MPa之間。材料采用42.5MPa普通硅酸鹽水泥及干凈中細砂。砂的含泥量小于3%，粒徑以0.3～0.5mm為宜。灰砂比為1∶1，水灰比為0.4。

由點到面，邊坡錨桿的整體平面設計詳見圖5。

4 結語

圖3 設計剖面的錨桿具體布置及長度

圖4 錨索格構梁配筋圖

圖5 錨桿平面布置需要均勻且受力均衡

對于有些使用年限，處于破舊狀態的邊坡進行修復工程，在計算安全系數時，需要考慮已有支護手段的影響，并納入計算的考慮因素，如原有的錨桿和噴砼護坡。也要考慮經濟效益，如果全部拆除重建的話，顯然于經濟性和安全性上不合事宜，不但浪費原有的支護成果，也影響坡上建筑物的安全，顯然不是首選。盡量做到與原有方式類似，并考慮坡上建筑物的基礎形式，避免錨桿打穿已有建筑的樁基礎，做到安全穩定。對于局部的破損，采用“打補丁”式的補強手段，節省了資金的同時，也不大搞大建，避免影響原有邊坡的土體。通過安全系數的判斷，選擇合理的錨桿、錨索間距，并不斷調試和驗證，試算是否達到預期效果。