復雜地質土質高邊坡施工技術導則

鄧科 孫浩尹

摘要：基于分析土石方工程中挖方復雜地質的土質高邊坡施工技術導則。首先分析邊坡安全等級、場地地質環境復雜程度、邊坡工程勘察等級等基本設計參數及要求以及邊坡施工場地水文氣象特征。通過已分析的基本參數，會同各參建單位主要技術負責人員、外部技術專家，對邊坡施工可能存在的變形情況進行深度剖析，制定施工重點技術管控措施，確保復雜地質的土質高邊坡施工安全可靠性、穩定性。

關鍵詞：復雜地質;土質高邊坡;變形分析;技術管控

隨著我國經濟和科學技術的飛速發展，各類基礎設施建設為支撐經濟發展引擎的新動力，工程項目無疑是基礎設施建設中最重要的環節，而土石方工程中，挖方復雜地質的土質高邊皮施工技術，是土坡施工作業中最重要，也是最困難的施工環節，如果處理不當，畢竟會造成邊坡的變形失穩、滲水、滑坡、塌方等地質災害，不僅會導致施工進度延期，帶來經濟損失，在后期投入使用的過程中更是帶著風險交付，威脅到使用者的生命和財產安全，高邊坡的處理必須引起足夠的重視，并在施工過程中不斷關注。

例如在電力工程建設中，換流站工程場平土石方施工主要特點有場地占地面積大、土石方量大，挖填高差大特點。根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）要求，土質邊坡高度超過15m屬于土質高邊坡。由于換流站建設特點，在地質條件復雜的場地區域將涉及土質高邊坡施工。

以目前正在建設的白鶴灘-江蘇（浙江）直流輸電工程布拖換流站為例，該項目施工要求整個施工過程中，要盡量減少擾動面積，避免對耕地面積的占用，減少拆遷，合理安排施工工序，在施工過程中，采用人工與機械相結合，整個開挖、放線和牽張架線過程中必須堅持水土保持的施工工藝，要求對土石方平衡，施工的整個組織、工藝、方法和監管進行全面有效的分析和平價，優化施工工藝，預防為主，保證安全質量，防治水土流失。通過對項目現場的勘察，發現，在挖方區邊坡為全土質邊坡。邊坡型式以自然放坡為主，抗滑樁零星支擋為輔的支擋方式，最高坡高約36m。邊坡安全等級為一級，場地地質環境復雜程度為中等復雜，邊坡工程勘察等級為一級，邊坡設計采用動態法設計。站址地質主要為超高含水率軟塑、流塑狀黏性土，降雨集中在5-10月份雨量，占全年89%，暴雨多出現在每年6-9月份。邊坡按照逆作法施工至最低處邊坡時，坡面出現變形，變形裂縫具有如下特征：（1）圍繞邊坡尚未開挖到位區域呈弧形展布;（2）變形體后緣裂縫為張拉裂隙，前緣有明顯剪出口;（3）變形體后緣裂縫未發現明顯的剪切跡象，裂縫兩側未發現明顯下錯。

根據現有邊坡形態和變形跡象推斷：邊坡變形區首先發生推移型變形，隨后誘發了其它區域的牽引式變形。

由上述變形特點分析，產生變形的主要原因有以下幾點：

1.土質邊坡地質復雜

邊坡出現變形與坡體的地貌和水文條件有著密不可分的關系，一般而言，坡體出現變形主要是由于土壤的地巖層、結構面和臨空面等組合，而形成的空間形態關系，但是從施工的工藝上來說，不同的地質土質施工對其邊坡造成的影響程度也是不同的，但是就邊坡而言，坡體越脆弱，其施工方式對坡體的安全影響程度就越大，例如在該換流站工程場地中，變形區域邊坡為全土質邊坡，開挖深度較大，最高達到36m，屬高邊坡。地質的作業環境也比較復雜，作業場地中含大量淤泥質、泥炭質土，這些土質呈軟塑、流塑狀。土體含水率超高，在土質邊坡開挖坡面形成過程中，坡面存在多處滲水點，給施工作業帶來很大的挑戰。

由于前期征地、雨季、疫情影響，加之邊坡開挖線不確定因素，施工有效時間較少。根據站址氣候分析，施工黃金時間主要為當年12月至次年5月。隨著疫情的有效控制，復工復產有序開展之后，，施工主要開挖面為邊坡開挖，開挖速度較快，但是在坡面永久防護及排水措施尚未形成，前緣形成較陡邊坡，形成了易于應力集中的轉折區域。加之地質條件復雜，臨時防護措施不完整，降雨集中，雨水滲入坡面對土質邊坡存在影響。這些復雜的地質因素給施工工作帶來一定的影響，需要對施工環境進行全面、深入的信息采集和數據分析，完成有效的建模模型，針對性的開展施工工藝設計，推進邊坡施工工程有序展開。

2.開挖方式

前期施工中受邊坡坡頂開挖區域征地原因以及設計開挖線、邊坡勘察報告未出具等原因，施工首先開挖的距離邊坡較遠的區域。后續施工設計完成邊坡詳勘并確定開挖邊線，并在局部變形區域增加抗滑樁。按照建筑邊坡工程技術規范，邊坡開挖應嚴格按照自上而下逆作法開挖，邊坡開挖一級支護一級。從降低放坡的高度和保護原有的植被生態角度出發，在開挖的過程中，選擇抗滑柱的設計方案，由于工程施工和進度要求等移速，在抗滑樁的底部將增加混泥土樁，以加強抗滑樁的穩定性，同時，為施工降低成本，抗滑樁的間距在5米左右，凈距2.8米，在抗滑樁中間加裝擋板，在頂撞上有2級邊坡，開挖按照1：1，34的坡比進行放坡，每10-12米設一級，馬道寬度設置為2米，并在山體內部設置40cm排水溝，在坡面方案設計中，使用錨桿加混泥土格夠墻以及植被進行覆蓋。

施工中采用的逆作法施工，由于施工作業區域屬于土質高邊坡，施工作業過程會對坡體產生較大的影響，因此，恰當有效的施工工藝顯得尤為重要，逆作法通過預加工的方式，能夠在很大程度上較小或者削弱施工作業隊坡體的影響，作為一種常用的施工工藝，逆作施工法在現代工程施工中扮演著舉足輕重的角色，經過多種建筑工體的檢驗，尤其在建筑地下工程中，是被普遍認可的成熟、有效的施工方法。因此，在該白鶴灘-江蘇（浙江）直流輸電工程項目中引入這種施工作業方法到邊坡施工工程中是合適且合理的，逆作施工方式與傳統的邊坡施工方式最本質的區別在于，分層開挖，邊開挖邊加固，也有一些工序中會出現先加固后開挖的情況，具有異曲同工之處，其施工作業最大的好處就是坡體變形的規律與開挖導致的坡體位移有這明顯的差異。

3設計條件

邊坡原始地質較差且屬于全土質高邊坡，邊坡變形影響區域加固措施需慎重，如增設抗滑樁、格構錨桿等措施。按照原方案采用格構植草護坡工藝，僅能防止邊坡表面沖刷，深部滑移并不能起到有效治理。由于邊坡土質含水率超高，邊坡開挖形成中，存在多處滲水點。根據含水率及滲水現象，應在坡面合理設置泄水孔，減少邊坡內部水壓聚集從而減少變形。

通過上述工程舉例分析，在今后復雜地質高邊坡施工中，應主要注意的問題有以下幾點：

1.嚴格按照設計及規范要求施工

遇到該類地質較差類土質邊坡，應嚴格按照設計及規范要求進行合理開挖施工。若遇到詳勘不全、征地影響及圖紙開挖線不確定等因素，無法嚴格按照設計及規范要求開挖，應合理進行土方開挖順序調整，如按照逆作法采用臨時放坡等措施。邊坡開挖需編制專項方案報送公司技術部門及監理、業主單位審批且務必報送設計單位審批。

雖然開挖放坡放坡較緩，分層開挖可能風險未達到專家論證標準，但考慮開挖地質、開挖總高度等因素，施工方案將很有必要組織專家論證。待審批合格后嚴格按照方案開挖。

2.嚴格落實邊坡支護、支擋措施

由于土石方開挖均采用機械化作業，開挖效率高，速度快。而邊坡永久支護如鋼筋混凝土格構、混凝土馬道需在邊坡坡面形成后才進行且施工較慢。在實際的施工過程中，常見的施工問題是土層開挖與邊坡支護進度不配套，由于邊護施工滯后而導致二次回填或搭架子的現象屢屢出現，增加施工各組別之間的協調難度。另外，在施工中還可能出現的問題是成孔的注漿不到位，導致錨桿的受力無法達到設計要求，這種問題的出現主要原因是深基坑支護鉆孔穿過的土質不同，有殘渣沉淀的現象，而且注漿的隨意性相對較大，這就導致了施工質量的缺陷。因此，在此期間應做好土質邊坡臨時支護、支擋措施，如苫蓋防雨布、設置臨時排水溝、坡面臨時泄水孔等措施，確保坡面排水有組織進行，降水無直接滲透進坡面。

3.施工過程加強邊坡臨時監測，出現異常及時預警

在該直流輸電工程布拖換流站項目中，對水土保持的指標要求非常高，在監測上包括擾動土地的監測、水土流失情況監測和水土保持監測以及土壤侵蝕背景值監測等，在檢測時間和頻次上都明確了具體的要求，而針對本次邊坡異常發現情況，項目組及時對數據展開分析，優化建模參數，指導施工工序，協調工種進度，而且在每日邊坡監測數據中，我部首先發現位移變形，因此，邊坡監測在地質較差、開挖深度較高的土質邊坡中相當重要。需要引起項目施工的高度重視。

在遇到場平施工中對原始土體擾動前應按照邊坡監測規范、沉降觀測規范等要求設置監測點對挖方、填方邊坡開展監測，對高挖方土質邊坡、地質較差邊坡應加強監測工作。

4.過程中嚴格按照信息法施工要求執行

信息法施工是將動態設計、施工、監測及信息反饋為一體的現代化施工法。對復雜地質、高邊坡、穩定性差邊坡工程，施工期的穩定安全控制更為重要和困難。開展信息法施工在《建筑邊坡工程技術規范》GB50330-2013中有單獨章節進行專項說明，由此可見信息法施工重要性。

結束語

在高邊坡施工工程項目中，不同的施工開挖工藝對邊坡的影響程度不一，其所造成的破壞程度也存在明顯的差異，如前文所述，受制于地質地貌、水文環境和地質結構的影響，在施工開挖之前，建立準確有效的地質模型，分析施工技術工藝，將會對邊坡的施工工藝提出更有針對性和指導性的建議。邊坡施工設計是預測性的方案，同時也應該包含風險型設計的內容，即在設計方案中，應該考慮可能出現的各種異常，包括在施工過程中的不確定因素可能帶來的施工風險，因此，在設計方案中，應該對相關的設計指標，例如對坡體的力學指標進行適當的折減、減弱巖體的長期蠕變可能到來的影響。同時，考慮到在實際的施工過程中，如果不按照設計方案工序或者施工要求，將對坡體以及整個項目建設產生影響，這些風險分析也應該列入到項目施工設計方案中去。

綜上所述，復雜地質土質高邊坡施工中，為避免邊坡變形、確保作業安全以及邊坡形成后運行質量，在設計階段應根據地勘報告詳細分析，充分考慮保證邊坡穩定的各項措施。過程中嚴格按照設計文件及規程規范要求作業，并做好各階段監測工作，確保施工安全、質量。

參考文獻

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作者簡介：

鄧科 （1987-3），男，漢族 四川成都人，職稱中級，學歷： 碩士。研究方向：土建施工。

孫浩尹（1988-6），男，漢族 四川成都人，職稱中級，學歷： 碩士。研究方向：土建施工。