豐順縣豐良鎮(zhèn)仙洞中學后山崩塌成因機制及治理手段

黎世政

(廣東省核工業(yè)地質局二九二大隊,廣東 河源 517000)

1 引言

崩塌位于廣東省梅州市豐順縣東北部豐良鎮(zhèn)仙洞村仙洞中學后山邊坡，2019年6月11—12日，受特大暴雨影響，教師宿舍、教學樓、學校食堂后山邊坡引發(fā)兩處山體崩塌(BT1：體積約30.00 m3，BT2：體積約50.00 m3)，所幸未造成人員傷亡，崩積物已被校方清除，并在坡腳進行圍蔽，嚴禁師生前往或靠近。該邊坡長約150.00 m，潛在崩塌寬度約8.00 m，厚度約5.00 m，潛在崩塌體體積約2 000.00 m3；崩塌直接威脅在校師生約160人的安全，潛在經(jīng)濟損失560萬元。崩塌潛在規(guī)模為中型，險情等級為大型。崩塌位置見圖1。

圖1 邊坡航拍照

2 崩塌原因分析

根據(jù)已經(jīng)發(fā)生和潛在崩塌地質災害的特征與邊坡巖土體近期變形特征分析，崩塌地質災害的成因可分為內在因素和外部因素。內在因素與地質環(huán)境條件密切相關，主要為邊坡所在地的地形地貌條件、地層巖性以及崩塌體物質結構條件等；外在因素主要有降雨和坡頂修建墳墓，坡腳削坡建房等人類工程活動。

2.1 內在因素

(1)地形地貌條件。豐良鎮(zhèn)仙洞中學后山邊坡最高約8.0～15.0 m，長度約150.0 m，邊坡坡向約190°，坡頂相對平緩，坡度約20.0°～30.0°，坡頂植被發(fā)育，主要以雜樹、雜草為主；邊坡坡面陡峻，坡度約50.0°～70.0°，局部達80°，坡面裸露，邊坡坡腳與坡肩高差約8.00～15.00 m。坡頂局部沖溝發(fā)育，未見裂縫，水土流失較嚴重。該邊坡體坡面裸露,坡面陡峻成了邊坡發(fā)生失穩(wěn)崩塌基本條件。

(2)地質條件。崩塌區(qū)主要巖性為第四系坡殘積層(Q4del)，基底巖石主要為晚侏羅世(J3γδπ)凝灰?guī)r。崩塌體的巖土體主要是第四系坡殘積層，為晚侏羅系凝灰?guī)r風化剝蝕產(chǎn)物坡殘積而成，結構較松散，含較多的半巖半土狀風化巖體，透水性較好，土體顆粒之間黏結力較差，同時邊坡存在較陡的臨空面，在極端天氣條件下極易發(fā)生崩塌體。

2.2 外在因素

(1)降雨對崩塌影響的分析。崩塌體區(qū)地下水補給主要為大氣降水，雨水大量下滲進入坡殘積層至全風化巖界面，地下水導致殘積層土體軟化，造成土體強度降低；巖土體容重(飽和)增大，崩塌體的重量增大，造成崩塌體的下滑力增大；同時，地下水的滲入，產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力，對崩塌體產(chǎn)生浮托力；由于地下水對滑動面上的浸泡，使基床與邊坡崩塌體之間的摩擦力降低，邊坡整體安全系數(shù)減小。因此，在地下水的作用下崩塌體更容易傾倒或滑移。

(2)人類工程活動。因修建教學樓、宿舍樓等，需對該邊坡進行開挖，形成了目前較為陡直的邊坡，且坡面裸露無植被，在連續(xù)降雨的天氣下，坡面松散的坡殘積土層含水率達到飽和或近飽和狀態(tài)下，極有可能再次發(fā)生崩塌。

3 邊坡治理手段

3.1 治理標準及參數(shù)

本邊坡體屬一般建設項目，場地地質環(huán)境屬簡單類型；根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范》(GB50330—2013)，該邊坡屬土質邊坡，坡高8～15 m，破壞后果為嚴重，綜合確定該邊坡防治工程等級為Ⅰ級。本地質災害治理工程安全運行年限按50年標準計，一般工況下，永久邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取1.35。

經(jīng)過室內試驗、現(xiàn)場原位試驗并結合本地區(qū)勘查經(jīng)驗，得到的該邊坡體各巖土體的設計參數(shù)建議值如表1所示。

表1 邊坡治理設計巖土參數(shù)表

3.2 治理方案

該場地為學校功能用地，綜合考慮工程資金、施工條件、施工空間以及學校訴求，根據(jù)“安全、綠色、實用”的設計思路，設計采用“分級放坡+擋土墻+錨桿+格構梁+防護網(wǎng)+三維網(wǎng)植草+植生袋+排水系統(tǒng)+監(jiān)測系統(tǒng)”方案進行邊坡支護。

3.3 邊坡穩(wěn)定性計算

該場地邊坡屬土質邊坡，邊坡穩(wěn)定性受土體強度控制，采用圓弧滑動法計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)，采用理正巖土軟件邊坡穩(wěn)定分析模塊，對治理后邊坡整體穩(wěn)定性進行計算。

邊坡加固后整體穩(wěn)定性計算選取1-1′剖面及2-2′剖面，其計算結果及評價見表2。

表2 加固后的穩(wěn)定性計算結果表(飽和工況)

3.4 治理工程手段描述

(1)擋土墻工程。坡腳布設混凝土擋土墻：高4 m，埋深1 m，頂寬0.6 m，底寬1.4 m?；炷翉姸鹊燃墳镃25，基礎置于原狀土上，地基承載力不小于160 kPa。澆筑擋墻主體前，應先鋪一層10 cm厚C20混凝土打底，上表面留粗糙接觸面，然后進行鋼筋扎制和支擋墻模板。每隔10～15 m設置1道變形縫，縫寬2 cm，并用PVC泡沫板填塞，沿內外頂三方填塞深度不小于15 cm。

(2)錨桿+格構工程。由于邊坡巖土體強度較差，需要在坡面打入錨桿來加固邊坡，錨桿長度6～9 m，間距為3 m×2.5 m。格構梁規(guī)格為300 mm×250 mm，格構梁為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，采用C25混凝土，埋入坡面以下150 mm。

(3)截排水系統(tǒng)。為最大限度降低邊坡崩塌發(fā)生率，在進行邊坡施工時需建設排水系統(tǒng)。經(jīng)過對該邊坡地質和地貌的勘察，該邊坡排水系統(tǒng)建設包括以下三個方面：

① 坡頂部分：在邊坡頂端設置截水溝，防止雨水沖刷坡面，及時對雨水進行引流，減小邊坡土層對降水的吸收量。

② 建立縱向跌水溝。為了能夠將積水及時排出，在邊坡施工前，需要按照排水要求在邊坡兩側建設跌水溝，并與排水溝連通。

③坡腳部分。為了能夠將積水及時排出，在坡腳設置排水溝，把坡面匯水及坡頂截水及時排泄出去，以防止對坡腳的沖刷。

④ 擋土墻墻體上設置泄水孔。為保證邊坡的穩(wěn)定性，需要在擋土墻上設置3排呈梅花狀分布的泄水孔。第一排泄水孔位置需要高于地面0.5 m，使坡面土層積水及時排泄出來。泄水孔間距2 m×1 m，采用50 mm的PVC管。

(4)坡面綠化。坡面格構間需要進行三維網(wǎng)植草，人工將坡面清理后，鋪設厚7 cm耕植土，灑水濕潤后，自上而下鋪設三維網(wǎng)，采用U型釘和鋼釘固定。

平臺噴播植草，除無需鋪設三維網(wǎng)外，其他工藝與三維網(wǎng)植草一致。

(5)監(jiān)測工程。

①監(jiān)測目的是為保證施工安全及工程動態(tài)設計和優(yōu)化設計提供科學的依據(jù)，節(jié)約工程投資，并評價工程質量。所以監(jiān)測系統(tǒng)設計遵循以下原則：第一，可靠性性原則；第二，關鍵部位重點監(jiān)測；第三，信息反饋原則。

②邊坡監(jiān)測內容包括：監(jiān)測點水平位移、沉降，設置控制標準值、預警值、報警值。

③共設置8個位移監(jiān)測點和沉降監(jiān)測點。

④該邊坡監(jiān)測點設置在擋墻頂部和格構梁頂部，監(jiān)測精度 2 mm。

⑤監(jiān)測期限為施工期及施工完成后兩年。監(jiān)測周期與降雨量相應，在治理工程施工前每30 d觀測1次，施工期間根據(jù)具體情況每2～5 d觀測1次，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后5～7 d觀測1次，竣工后試用階段一年內每月觀測1次，雨季應加密監(jiān)測頻率。

⑥監(jiān)測單位應及時整理每次監(jiān)測數(shù)據(jù)、資料，提出邊坡變形動態(tài)及趨勢，并匯總成監(jiān)測報告分別報送業(yè)主及設計單位。遇險情危急情況，可首先通過電話(或電傳)報告，過后補送正式報告。

4 結論

綜上所述，邊坡崩塌治理過程中，需要對各種可能導致邊坡崩塌的因素進行分析，導致崩塌的因素包括地質、氣象以及人為因素等方面。邊坡崩塌的治理可以通過建設坡腳擋土墻、排水系統(tǒng)及錨桿支護系統(tǒng)和加裝防護網(wǎng)等方式來加強邊坡的穩(wěn)定性，并在施工完成后進行邊坡復綠。