論施工組織設計在斜坡治理工程中的重要性

鄧 敏 劉 勇

(1.湖北地礦建設勘察有限公司，湖北 武漢 430072； 2.武漢地質勘察基礎工程有限公司海南分公司，海南 海口 570100)

1 工程概況

某斜坡走向NE55°，延長約400 m，主滑方向145°；斜坡平面面積約5.5×104m2，體積約30×104m3。斜坡后緣山頂高程526.7 m～595.2 m，地勢北東高南西低；前緣坡腳為省道，路面高程488.6 m～490.8 m，過往車輛行人流量大，省道兩側為居民住宅樓。數年來每逢雨季，斜坡坡體中下部頻繁發生淺層坍滑，對當地交通出行、民心安定、社會發展造成極其惡劣影響。

2 斜坡地質環境條件

工程區屬亞熱帶溫濕季風氣候，四季分明，雨量充沛。降雨較集中的月份為5月～8月四個月，其降雨量占全年降雨量的60%左右，降雨量最多的月份為7月，多年月平均降雨量達346.88 mm。

區內主要構造為鶴峰向斜，位于縣城中部至西部，從溪坪經石龍洞、新莊、容美、太坪、毛壩直抵分水嶺，向西同來鳳向斜連成一體。縣境內延伸約45 km，槽部地層以嘉陵江組為主，縣城附近為巴東組中、下段紫紅色砂泥巖地層[1]，東部兩翼存在次級構造單元。

區內地下水分為松散土體孔隙水、基巖裂隙水兩種類型。孔隙水主要賦存于①殘坡積碎石土中，補給來源為大氣降水及地表散水，無統一自由水面，水量大小隨季節變化。裂隙水主要賦存于②三疊系中統巴東組二段基巖裂隙中，水量受裂隙切割等因素控制。

3 斜坡特征分析

3.1 形態特征

斜坡前后緣相對高差38 m～106 m；坡腳前緣因開挖建房、切坡修路，形成前緣臨空陡坎；坡面因耕植改造多呈階梯狀；總體上斜坡坡面呈線型，后緩前陡，平均坡度45°～50°；坡面縱向沖溝發育，平時流量貧乏，雨后陡增。

3.2 結構特征

根據現場勘察資料，坡體物質主要由以下2層構成：

②三疊系中統巴東組二段基巖(T2b2)。紅褐色厚層泥巖夾青灰色中薄層砂巖，逆向，產狀330°∠50°，表部強風化，裂隙發育。以泥巖出露為主，巖質軟易風化；砂巖相對較硬，表層因節理裂隙發育極為破碎；強風化層厚度5 m～10 m。

3.3 變形特征

斜坡變形主要發生在坡體中下部，高程495 m～530 m，表現為多處小型坍滑和平行于斜坡走向的拉裂縫。坍滑體縱向長約15 m～40 m，橫向寬約6 m～25 m，方量約90 m3～1 000 m3。裂縫延伸長度4 m～15 m，張開2 cm～10 cm，外側下座1 cm～50 cm。根據統計變形主要發生于坡體淺部碎石土覆蓋層物質內，隨著表層剝離，會造成下部強風化層風化加劇，進而可能引發強風化層內部的淺層變形滑移。

3.4 變形成因分析

1)地形地質因素。斜坡前緣臨空，山高坡陡，碎石土覆蓋層結構松散，孔隙發育，下部泥巖為相對隔水層，結合面易軟化，力學強度降低，為斜坡產生漸進式變形破壞提供有利條件。

2)降水因素。斜坡區變形多集中發生于汛期雨季，表明大氣降水是其主要的誘發動力因素之一。密集而強烈的降雨，使得土體內地下水豐富，孔隙水壓力隨之升高；斜坡土體由于飽水而重度增加，增大了下滑力；力學強度降低，抗滑力減小，誘發坡體變形下滑。

3)人類工程活動。斜坡前緣坡腳開挖建房、切坡修路，形成高約10 m～18 m的陡坎，坡度約60°，提供了較好的臨空面；坡體上居民開荒種地，灌溉用水增加了地表水入滲量；人類工程活動破壞了原坡體的穩定平衡，對斜坡穩定性造成不利影響。

4 斜坡防護方案

根據斜坡變形范圍、特征及可能破壞模式，采用以格構錨桿支護為主，輔以坡腳重力式擋土墻防護、地表排水的綜合治理方案，具體布置如下：

1)格構錨桿工程：在高程492 m～531 m范圍內，采用格構錨桿分三級進行坡體防護，支護面積約20 000 m2。清坡順自然坡度進行，分級處留置馬道。工程完工后，格構內培土綠化。

2)擋土墻工程：在格構錨桿下部省道內側布置重力式擋土墻，穩固坡腳，擋土墻長約376 m。

3)排水工程：在斜坡后緣、各級馬道內側以及坡腳擋土墻外側共布置10條橫向截水溝，并于坡面沖溝發育位置布置4條縱向排水溝，形成排水體系，排水溝總長約1 700 m。

5 施工組織設計不當引發次生災害

山地工程不同于常規建筑工程，受施工條件限制，不僅施工面積大，高差也大，使得施工難度系數增大。施工材料和機械設備運轉、斜坡上施工作業面、安全防護措施等都是施工進場前必須經過詳細安排、部署，并制定切實可行的施工組織設計方能實施的。

本項目因工程規模較大，工期緊，為加快施工進度，方便施工材料、機械設備場內運轉，施工單位自行調整了施工便道。斜坡北東高南西低，施工單位以斜坡南西側山體作為便道入口，自西向東以格構錨桿支護工程頂部高程為路線，進行施工便道開挖，歷時兩月余完成便道打通，如圖1所示，圖中白線為便道所在位置，箭頭指向北東向。

便道打通后，施工單位自東往西開展邊坡支護施工，僅一個多月時間，便道上方斜坡出現多處不同程度的變形，對便道下方施工作業人員的安全造成威脅，更甚者可能對下方省道及兩側居民帶來嚴重危害，工程不得不停工。

隨后，設計人員入場踏勘，發現整個便道沿線，一半以上都產生了變形跡象；當時正值梅雨季節，雨水充沛，幾輪暴雨過后，變形區有明顯增大跡象。設計人員多次進出，確定便道上方斜坡體內除多處局部垮塌外，還發育有兩處滑坡。鑒于問題的嚴重性，施工、設計、監理配合建設單位立即展開應急搶險預案。

在應急治理方案編制過程中，其中一處滑坡在降雨后產生下滑，部分滑坡堆積物散落在便道上，同時便道下方已經施工的格構錨桿被破壞，見圖2。

6 便道上方增加工程量

針對便道上方產生的次生災害，最終采用削方、預應力錨索、鋼軌樁、格構錨桿、擋土墻等支護措施，結合排水、坡面植草綠化，具體布置如下：

1)削方工程：對兩處滑坡體主滑區進行削方減載，削方工程量約23 655 m2。

2)鋼軌樁工程：在已經發生下滑的滑坡體前緣選用43 kg/m鋼軌樁進行抗滑，鋼軌樁總長2 025 m。

3)預應力錨索工程：對另一處滑坡采用500 kN級預應力錨索支擋，錨索共計6 500 m。

4)格構錨桿工程：對滑坡之外的開挖坡面進行格構錨桿支護，護坡面積約1 980 m2。

5)擋土墻工程：沿便道內側坡腳全段布置，擋土墻長約400 m。

6)排水工程：在工程外圍及擋土墻外側共布置四條截排水溝，引入便道下方工程排水體系，截排水全長約為1 015 m。

7)綠化工程：對裸露坡面進行植草養護，綠化面積約7 250 m2。

結合當季當地工程材料信息價格，便道上方增加工程量施工預算總費用約1 200萬元，便道下方斜坡治理工程合同價約1 600萬元。由此可見，新增工程量約為原工程量的75%，占比極大。

7 結語

雖然最終工程在參建各方的協同合作下順利完工，但由于施工組織設計不當引發次生災害造成的工程停工、工期延期、費用負擔以及可能引起的毀滅性破壞后果等負面影響是不可磨滅的。本工程施工組織設計在技術上存在以下失誤：1)對斜坡巖土體力學特性認識不足；2)于斜坡中部開挖，違背了邊坡治理“砍頭壯腰壓腳”理念；3)未能對坡體進行及時的封閉支護，以致于巖土風化、變形日益嚴重。

施工組織設計是用以指導施工組織與管理、施工準備與實施、施工控制與協調、資源的配置與使用等全面性的技術、經濟文件，是對施工活動的全過程進行科學管理的重要手段，應結合工程特點、施工環境條件編制，施工單位應當重視施工組織設計。