遼源市某小區巖質邊坡穩定性評價及治理研究★

王子健 鮑碩超

(1.中國建筑材料工業地質勘察中心吉林總隊，吉林 長春 130000； 2.吉林建筑大學土木工程學院，吉林 長春 130000)

1 概述

遼源市位于吉林省東南部，是東部長白山余脈與西部松遼平原的過渡地帶。由于地質環境條件復雜，加之雨季降水集中，常有不同程度的地質災害發生。當地滑坡災害的防治顯得尤為重要。邊坡穩定性問題一直是工程地質災害中重要的一環，特別是當邊坡位置特殊，位于居民密度較大的城市中時，應當特別引起注意。

在我國，對滑坡治理的研究經過了很長的時間，滑坡工程治理的方法有很多[1，2]，例如離散單元法[4]、有限元方法、剛體極限平衡法[5]等，對于不同成因及環境條件下的邊坡的治理方案也不盡相同。本文針對遼源某小區中一巖質邊坡進行成因機制及穩定性分析，并根據其特殊的環境條件設計了相應的支護方案，為市區人口及建筑密度較大地區的邊坡評價設計工作提供參考。

2 邊坡概況及破壞機制

2.1 區域地質條件

研究邊坡位于吉林省遼源市某住宅小區內，距遼源火車站700 m。該處原始地貌為構造剝蝕丘陵，沿該小區49號,50號樓分布，呈鋸齒狀、緩傾斜狀，地勢總體呈西北高、東南低趨勢，坡度約25°～35°，該地多條沖溝縱橫分布。

研究區地處長白山余脈與松遼平原過渡帶，位于華北板塊的龍崗復合地帶，南部為哨晚山晚元古代—古生代陸表海；北部為龍崗地塊北緣西保安—青龍村震旦—古生代陸緣構造帶。在濱太平洋活動階段有分為松遼中生代晚期陸陸內盆地東緣隆起帶和遼渭盆地。海拔一般在200 m～350 m之間，相對高度為50 m～100 m。研究區地貌形態屬低山丘陵和一級階地，場地地層自上而下由第四系全新黏性土和華力西晚期花崗巖構成。通過勘察發現，研究區無地表水，勘察期間場地勘察深度范圍內所有鉆孔未見地下水，基巖裂隙水賦存于基巖裂隙中。

2.2 邊坡變形特征及破壞機制

研究邊坡底部有居民樓2棟。邊坡較陡，坡度為65°～70°左右，局部呈直立狀，邊坡延長120 m，平均高度10 m，最高處高差12 m。邊坡坡面已進行過混凝土噴射治理，但混凝土坡面已有多處開裂及剝落，坡頂時有碎石滾落，嚴重威脅居民人身安全，如圖1～圖3所示。

隨著季節變化及降水影響，邊坡巖體風化程度加劇，受大氣降水、風向、凍融等自然風化的長期作用下，裂隙逐漸變大，導致邊坡失穩，坡面混凝土鼓脹破壞，極易脫落，邊坡巖體易發生崩塌地質災害。

研究邊坡主要為土質、強風化巖邊坡，邊坡破壞面基本為圓弧滑動面；此外強風化巖邊坡結構面也可產生平面滑動。根據現場踏勘，場地地形復雜，地質條件較復雜，小斷裂、褶曲不發育，巖層產狀：傾向130°～265°、傾角15°～28°，巖體完整性較差，節理裂隙發育，巖層順坡向結構面較少，對于坡面的穩定性影響一般。因此，綜合分析可知，該邊坡變形破壞模式為滑移拉裂。

3 邊坡穩定性評價

根據前文的介紹，由于邊坡結構較為簡單，根據該邊坡特征，本文采用極限平衡法中的圓弧滑動與直線滑動法分別對邊坡穩定性進行計算評價。計算中，所采用的巖土體參數如表1所示。

采用兩種方法對邊坡穩定性安全系數進行計算，計算結果如表2所示。

表1 邊坡巖土物理力學性質參數

表2 現狀條件下邊坡穩定性計算結果

由表2可知，研究邊坡無論是在哪種計算方法下，在現有條件下均處于不穩定狀態，急需支護治理。

4 邊坡支護設計

由于研究邊坡坡度較陡，且位于住宅區中，與居住人口較密集的建筑物距離十分相近，因此對邊坡支護方案的設計應當綜合考慮邊坡與環境條件，因地制宜，選擇治理方案。在充分考慮了技術上可行，經濟合理的原則，采取少投入多回報，注重綠化恢復治理的指導理念。根據本次治理工程實際情況，綜合考慮治理方法為設置截排水工程→清理危巖體工程→廢石清運工程→錨桿加固工程→金屬網防護工程→混凝土噴射工程。

4.1 排水工程

為了防止雨水匯流對坡面的沖刷侵蝕，加快地表水疏干，在坡頂及坡腳分別設置截水溝和排水溝。根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》中的規定，對該邊坡的截排水溝進行了計算設計，設計尺寸如圖4,圖5所示。

在下水井口附近，合理避讓居民區地下管線的前提下，設置兩處沉淀池，排水溝經過沉淀池，使截排水溝中攜帶的泥沙沉淀后，排入下水井。為保障周圍行人安全，沉淀池上部加設一道隔柵。安排人員及時、定時進行清理沉淀池，避免下水井堵塞，沉淀池尺寸如圖6所示。

4.2 清理危巖體工程

為了徹底消除崩塌地質災害的產生，從源頭上對危巖體進行清理，坡腳清理厚度3 m，并削坡至坡角為60°，以減小邊坡對建筑物及居民的危害。根據邊坡剖面計算出縱剖面平均清理面積45 m2，邊坡長度120 m，共需清理危巖體體積5 400 m3。

4.3 廢石運輸工程

由于邊坡周圍場地狹小，清理的廢石由人工裝膠輪車運輸至周圍空地堆放，運輸量5 637 m3，運輸距離100 m。堆放夠一次機械運輸量后，將清理危巖體工程產生的廢石及時清運至選定的棄石場。

4.4 錨桿加固工程

對清理后斜坡，采取錨桿掛設主動防護網治理工程，其中錨桿需滿足主動防護網對其抗拉需求。經計算，巖石與錨固體粘結強度特征值如表3所示。因此，錨桿設置在危巖體清理區域，面積共計1 920 m2，錨桿間距2 m，共設480根。按長度5 m計算，錨桿長度共計2 400 m。

表3 巖石與錨固體粘結強度特征值

4.5 金屬網防護工程

危巖體清理工程完畢后，對斜坡掛設主動防護網。主動防護網設置區域為危巖體清理斜面。防護網采用高強度鋼絲格柵，鋼絲網徑300 mm×300 mm，鋼絲格柵網(內網)網徑50 mm×50 mm，防護面積1 920 m2，主動防護網主要參數指標見表4。

表4 主動防護網主要參數

4.6 混凝土工程

為避免危巖體清理后新鮮巖石的風化，本次治理工程將在危巖體清理掛網后進行斜坡混凝土的噴射工程，混凝土泵規格：泵排量60 m3/h，混凝土規格：低流C25，碎石粒徑40 mm。由于混凝土噴射面積較大，建議施工過程中現澆混凝土自下而上連續進行，并留設后澆帶。混凝土噴射部位為危巖體清理區域，噴射厚度0.1 m，噴射混凝土量192 m3。

5 結論

通過以上研究，得出如下結論：

1)研究邊坡坡度較陡，局部近直立，坡面噴射的混凝土已有多處開裂及剝落，坡頂時有碎石滾落，破壞機制為滑移拉裂。嚴重威脅居民人身安全，急需進行穩定性評價與治理工作。

2)利用極限平衡法，分別采用圓弧滑動法與直線滑動法對邊坡的安全系數計算評價，計算結果表明，無論是哪種方法下，邊坡均處于不穩定狀態，安全系數較低，需要進行支護。

3)由于邊坡形態與位置較為特殊，位于人口較密集的住宅區中，且距離建筑物非常近，綜合考慮邊坡變形及周圍環境特點，設計了設置截排水工程→清理危巖體工程→廢石清運工程→錨桿加固工程→金屬網防護工程→混凝土噴射工程的治理方案。

4)治理工程施工結束后，坡面穩定，不再有碎石滾落現象發生，達到了較好的治理效果，保障了當地居民的人身財產安全。