邊坡工程勘察中關于水的重點工作內容探討

肖仙旺

（福建巖土工程勘察研究院有限公司，福建 福州 350108）

水是邊坡變形失穩的重要因素，也是邊坡工程的天敵，據統計，水害直接或間接造成的邊坡工程事故達70%以上，文章闡述的水包括大氣降水、地表水體、地下管線滲漏的水及場地的地下水。在勘察工作中應給予足夠重視，精心勘察，精心分析，提供完整的勘察資料，為設計單位提供準確的設計依據。

邊坡工程勘察中關于對水的重點工作內容應包括收集當地氣象水文資料、查明場地周邊地下管線水的滲漏情況、查明場地地下水水文地質條件、評價地下水對建筑材料的腐蝕性。現對邊坡工程勘察工作中有關水的重點工作內容敘述如下。

1 搜集當地氣象、水文資料

在邊坡工程勘察工作前期應該充分搜集當地的氣象、水文資料。氣象資料的重點包括搜集場地區域最大降水量和二十年一遇及五十年一遇的最大降水量，特別是雨期、暴雨強度；水文資料包括鄰近場地的河、湖及水庫歷史最高水位和二十年一遇及五十年一遇的水位資料。場地氣象、水文條件對邊坡的影響主要表現為以下三個方面。

首先，大氣降水對邊坡土體有沖刷侵蝕作用，在邊坡工程勘察前期的工作應重點搜集區域地形圖、衛星航片等，對邊坡工程產生影響的匯水面積、排水坡度、長度和植被等情況進行計算和分析，并調查邊坡周圍山洪、沖溝和河流沖淤等情況，從而為邊坡工程設計提供排水設施的位置、數量和斷面尺寸的重要依據。

其次，大氣降水會對邊坡土體物理力學指標產生影響，雨水滲入邊坡土體會在破碎帶、潛在滑動帶等易儲水位置聚積，不僅軟化了巖土體，還增加了地下水位和潛在滑帶土的孔隙水壓力，因此減小了巖土體的抗剪強度和阻滑力，造成了淺在滑動面以上土體飽水后增大下滑力和滑體重力，已開裂的坡體裂縫浸水后還可產生靜水壓力[1]。在提供邊坡土體的設計計算相關物理力學指標時應提供天然狀態指標及飽和狀態指標，確保設計計算時能根據當地降水量情況并按不同工況（如天然狀態、飽和狀態）進行驗算，因此搜集區域最大降水量，特別是雨期、暴雨強度，為邊坡工程設計提供計算工況的重要依據。

最后，查明場地周邊的水文資料，特別是河、湖及水庫等地表水體對邊坡體的影響。地表水體水位的漲落將改變邊坡體內的水文地質條件，在地表水位上升后將引起地下水位的抬升，潛在滑動帶浸水的范圍進一步擴大，土體的強度降低，阻滑力也減小；在水位驟降時將產生動水壓力，下滑力增大，因此常造成岸邊的坍塌，如圖1所示。河流的長時間下切和側蝕沖刷坡岸，不僅會增加坡岸的高度，還會侵蝕坡腳，削弱坡腳的支撐力，從而改變坡體的應力狀態，造成坡腳的剪應力集中，形成崩塌、滑坡災害[2]。據統計，從1979年10月9日至19日，在三門峽庫區從三門峽到潼關段塌岸近150m，塌毀耕地約20km2，造成揚水站塌入庫中。截至2001年，僅在三門峽市庫區已造成塌岸段總長度達119.8km，其中嚴重的庫段達78.9km。建庫以來，庫岸坍塌的面積約67.58km2，坍塌的土方量達20.22億m3，淹沒耕地3280萬m2，塌毀機電灌站53座、機井69眼。塌岸導致沿岸植被嚴重破壞，一方面造成國家土地遭受損失，加劇了水土流失；另一方面也使岸邊移民進行多次的搬遷，影響了其正常的生產和生活，增加了水利工程的投資。因此，鄰近地表水體的邊坡勘察應收集河、湖、水庫的水位變化情況、水庫水位調度資料等，以此為鄰水邊坡工程的設計提供地表水體的動力地質作用，并為岸線變遷的影響、沖刷、岸坡穩定性提供依據。

圖1 河岸坍塌

2 查明場地周邊地下管線水的滲漏情況

城市中心，特別是老舊小區地下管網錯綜復雜，由于時代久遠管道老化、地面靜動荷載的影響、管道基礎不均勻沉降、溫差等造成滲漏，同時邊坡施工過程土方開挖卸荷、施工震動等引起土體的變形也進一步將造成鄰近地下管線變形滲漏（特別是管線接頭、薄弱處），地下管線水的滲漏使該區域土體飽和、軟化，抗剪強度降低，若邊坡開挖面臨近該區域，極易形成滑塌。2019年6月8日南寧東葛路某基坑發生的坍塌事故，經住建部組織多位專家的分析，該基坑邊坡坍塌事故主要是由于基坑支護施工過程產生土體變形，坡頂市政水管長期的滲漏，造成了基坑周邊土體被掏空，土體在滲漏的水的作用下軟化，加劇變形導致水管爆裂，引發基坑錨索結構失效，最終造成基坑邊坡坍塌事故。這次事故形成的塌方區域長約60m，寬約15m，塌方量約4500m3，這也是一起由于地下管線滲漏加劇基坑變形、破壞的典型案例。為此，勘察時應查清地下管線的分布及水滲漏情況，并預測邊坡變形，提出對鄰近已有管線的監測、加固等方案和建議，為邊坡工程設計提供地下管線加固、監測及坡體排水系統設置的依據。

勘察過程中對場地周邊已有地下管線及水滲漏情況探測的常用方法如下：探測地下管線常采用電磁法；探測大口徑金屬管線采用直接法（也稱充電法）；對于地下金屬管線的無損檢測、埋深較淺的金屬管線及帶有金屬骨架的管線（如電力電纜、電信電纜等）采用感應法；探測非金屬管線采用示蹤法或探地雷達法；探測地下管線滲漏常采用聲震法、紅外法、示蹤元素法、探地雷達法等。勘察過程中，應根據工程特點選擇合適的探測方法。

3 查明場地地下水水文地質條件

邊坡工程勘察應重點查明場地地下水水文地質條件，包括水位、水量、類型、主要含水層分布情況、補給、動態變化情況以及巖土的透水性和地下水出露情況，從而為邊坡穩定性計算模型的建立、設計計算參數的選用提供依據。

地下水按埋藏條件可分為上層滯水、潛水和承壓水三種類型。（1）上層滯水主要分布于上部松散土層的包氣帶中，如邊坡上部填土層中，無統一水面，水位隨季節變化，一般在邊坡治理時將會清除這部分土體，因此對邊坡體穩定性影響較小。（2）潛水分布于松散的土層、基巖的裂隙破碎帶及巖溶地區，一般具有統一的自由水面，為無壓或低壓力水，水面受降水等氣象因素的影響變化較明顯。同一場地的地下水位的變化具有一定的規律性或基本相同，地下水的補給以降雨為主，同時還受上部含水層的入滲補給和場地外同層地下水的徑流補給。潛水是邊坡工程勘察中經常遇到的地下水類型，因此邊坡勘察時若揭露該類型地下水，應重點查明地下水水位、水量、主要含水層分布情況、補給及動態變化等情況，并提出地下水疏排措施，從而為邊坡體排水措施類型、位置、尺寸的設計、邊坡滲流壓力的計算提供依據。（3）承壓水主要分布于松散的地層中，如斷裂破碎帶、向斜、基巖構造盆地以及巖溶等地區，一般埋藏于相對隔水層的下部，具有承壓性。地下水水頭隨場地位置變化而變化，受當地氣候因素影響較小，同一場地內的水頭相對穩定，水量由含水層或含水構造的滲透性、性質等決定，承壓水一般埋深較大，水頭較高，水量也較大，邊坡體工程由于地勢原因，一般較少遇到該類型地下水，但邊坡體存在斷裂構造、巖溶時也會遇到該類型地下水，該類型地下水由于具有較高承壓性、水量大等特點，處理難度大，常需要設置滲流溝、輸水隧洞的排水措施，起到降壓、疏干作用[3]。

在邊坡工程勘察鉆探過程中，對鉆孔揭露的地下水水位觀測包括初見水位和穩定水位的觀測。邊坡工程場地位于山邊，受地勢影響地下水水力梯度較大，且地下水位在邊坡土體的開挖后排泄條件發生變化，也引起地下水位變化，如圖2所示。為此，有揭露地下水的邊坡工程宜對場地地下水水位進行長期觀測，特別是邊坡開挖后要對地下水位重新觀測，以確定邊坡實際水位，為邊坡工程設計工況的確定、設計參數選用提供重要的依據。

圖2 某邊坡工程開挖前后地下水位變化對比圖

地下水常以泉水形式出露，在邊坡工程勘察中應調查泉水出露位置的地形地質條件，測定泉水出露的位置、高程，觀測泉水的流量，測定水溫的變化，并與氣溫相對比。當泉水流量小于1.0L/s時，可用容量法（用量筒或水桶）測定其流量，一般測量3次取其平均值；當流量在1.0～10.0L/s時，用三角堰測定；當流量大于10.0L/s時，用梯形堰測量，但堰板位置應能控制流水流量和回水不影響泉水出口的天然流量。水溫用一般溫度計測量。井水是地下水出露的另一種形式，場地附近有水井時，要調查了解水井開挖時穿透的地層情況及各層厚度，測定井的位置、井口高度、水位、水溫及其變化。

4 評價地下水對建筑材料的腐蝕性

在工程勘察中要對地下水的腐蝕性給予足夠重視，不能忽視地下水對邊坡工程的支擋結構及對支擋結構材料的腐蝕性，如錨桿（索）注漿體由于長期受拉而松弛，或在溫差作用下出現開裂，或注漿體由于施工缺陷造成保護層厚度不足，就會在地下水作用下加劇錨桿桿體的腐蝕。根據鄭靜等[4]的相關研究結論表明，在強腐蝕環境條件下，應力腐蝕對錨筋斷裂荷載的影響達到了24.90%，應力腐蝕對錨索錨筋力學性能的影響較大，因此邊坡工程勘察中應準確評價地下水對混凝土結構、鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕性。在勘察工作中要規范采取地下水試樣、室內水樣化驗分析、成果分析評價等各個環節，從而為邊坡設計提供建筑材料防護依據[5]。

5 結束語

在邊坡工程勘察中要對水給予足夠的重視，不僅要做好勘察前期氣象水文資料的收集工作，還要在勘察過程中精心勘察現場，查明地下管線水的滲漏情況，查明場地水文地質條件，準確評價地下水對建筑材料的腐蝕性，仔細分析成果資料，確保勘察成果詳實可靠，進而為邊坡工程的治理設計提供真實數據，達到安全與經濟完美結合的目的。