廣州市從化區某國家森林公園邊坡地質災害治理工程設計方案

吳 舒

廣東省海洋地質調查院 廣東 廣州 510080

崩塌、滑坡地質災害在景區道路邊坡中十分常見[1]。在景區開發過程中，往往重視景區路面建設，卻忽視了道路邊坡的防護措施，沒有及時采取有效的邊坡支護措施導致道路邊坡坡面裸露、長期受雨水沖刷。久而久之，道路邊坡就出現崩塌、滑坡等地質災害，最終影響景區的正常運營。本文以廣州市從化區某國家森林公園邊坡地質災害治理工程為例，探討景區道路邊坡地質災害治理的有效措施。

1 工程概況

擬治理邊坡位于廣州市從化區某國家森林公園內，坡頂和坡腳均為公園上山道路，在強降雨天氣期間發生滑坡地質災害導致坡面土體連帶竹林滑落至坡腳道路上，堵塞公園道路。滑坡主滑方向為70°，水平投影長度約42m，寬約30m，最大高差約30m，滑坡體積約7000m3，屬小型滑坡。

1.1 地質環境條件

1.1.1 地形地貌

擬治理邊坡處于丘陵地貌中，總體地勢北西高南東低，整體坡度40～55°，山體由花崗巖構成，表層土體風化強烈，景區開發初期修建上山道路進行了大范圍的挖方和填土。坡腳道路標高405.09～406.17m，坡頂道路標高435.25～436.93m，最大高差約30m，原坡面植被茂密，植被以竹子為主，坡腳可見中～微風化花崗巖出露。

1.1.2 水文地質條件

擬治理邊坡所在區域地下水類型主要為第四紀松散巖類孔隙水，其主要賦存于邊坡體內花崗巖風化殘積而成的砂質黏性土中，富水性弱。擬治理邊坡所在區域氣候溫暖濕潤，雨量充沛，大氣降水是該區域內地下水的主要補給來源，山間谷地基巖裂隙水的側向補給、渠道水網的滲入補給也是該區域內地下水的重要補給來源。

1.1.3 工程地質條件

根據鉆孔資料以及綜合地質調查，擬治理工程范圍內巖土層自上而下依次劃分為砂質黏性土、強風化花崗巖、中風化花崗巖和微風化花崗巖，各巖土層的工程地質特征如下：

1) 砂質黏性土：褐色、褐紅色、褐黃色、灰白色，土質均勻，粘性一般，可塑，主要由粉粒、粘粒和及大量砂礫組成，遇水迅速軟化，組織結構全部破壞，由花崗巖風化殘積而成，該層主要分布于坡頂道路下方以及坡面，其揭露厚度為5.10～5.60m，平均5.27m，平均標準貫入試驗擊數為17.1擊。

2) 強風化花崗巖：褐色、褐紅色、褐黃色、灰白色，巖石風化強烈，巖芯呈半巖半土狀，遇水易軟化，局部夾大量石英、花崗巖碎塊。該層分布于坡頂道路下方以及坡面，其揭露厚度為1.10～8.20m，平均3.92m。

3) 中風化花崗巖：褐色、褐黃色、灰色，巖質較硬，巖芯不完整，多呈堅硬塊狀，裂隙發育，中粗粒結構，塊狀構造。該層在場地內均有分布，其揭露厚度為1.10～2.70m，平均1.83m。

4) 微風化花崗巖：褐黃色、灰色，巖質較硬，巖芯較完整，多呈短柱狀，中粗粒結構，塊狀構造，該層在場地內均有揭露，坡腳可見微風化花崗巖出露，其揭露厚度為1.00～4.30m，平均2.96m。

1.2 邊坡穩定性分析

現場調查可見坡腳有土體和中～微風化花崗巖的交界面出露，巖石裂隙中有水流出，水在巖土交界面中能起到潤滑的作用，誘發巖體上方土體滑動。坡面的砂質黏性土又是具有遇水易軟化、崩解的特征。上述兩種因素是滑坡地質災害的誘因。

景區內削坡修路形成的邊坡坡度較大，景區道路較陡，地表徑流條件較好，大量雨水匯集到道路上和排水溝內，但又因排水溝局部低洼、堵塞，在強降雨天氣期間常見排水溝內雨水外溢至路面，加之道路內側高外側低，且道路外側沒有截排水措施，導致雨水大量匯集到路面后再次溢出沖刷道路外側邊坡，引發此次滑坡地質災害。

綜上所述，擬治理邊坡在強降雨天氣下，極易發生滑坡地質災害。

按《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）第3.2條規定判斷，該邊坡屬土質邊坡，邊坡工程安全等級為一級。

按《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T 0219-2006）第5.1條規定，該邊坡防治工程等級為一級。

2 邊坡治理工程設計

2.1 工程方案設計

擬治理工程設計遵循“固腳、強腰、排水”的治理原則[1]，根據滑坡地質災害的成因以及恢復景區道路和植被的需求分析，采用“混凝土擋土墻+錨桿（索）+鋼筋混凝土格構梁+梁間綠化+截排水系統”為主體的治理方案，設計方案詳細內容如下：

1、混凝土擋土墻：設置于坡頂道路路肩，墻寬0.4～0.8m，墻高5.9～10m，采用C30混凝土現澆，并采用預應力錨索錨固墻身，擋土墻每隔10m設置沉降縫。泄水孔按梅花形交錯布置，間隔2m。墻后回填砂石，夯實后澆筑C15混凝土路面。擋土墻頂部高出地面0.6m以攔截路面雨水和保障行車安全。

2、錨索：采用4×7φ5鋼絞線，錨索全長15～18m，自由段長度6m，水平間距2.5m，垂直間距2.0m，鉆孔直徑150mm，成孔角度20°。

3、鋼管樁：設置于混凝土擋土墻基底，成孔直徑φ300，置入φ219×6鋼管，全長10m。

4、削坡坡率：1：1.80～1：1.13，并清除邊坡表面凸出土體，支護面與兩側坡面接壤要平緩過度。

6、格構梁：梁寬300mm，梁高400mm，采用C30混凝土現澆，梁間培土綠化。

7、在坡頂和坡腳設置排水溝，溝內徑0.5m×0.5m；沿坡面設置跌水臺階。

8、綠化應選擇適宜本地生長和根系發達的草種并做好養護，成活率不低于90%。

圖1 邊坡支護設計剖面圖

2.2 設計方案穩定性計算

2.2.1 計算方案

擬治理邊坡坡面形態、巖土層差異不大，故選取一個設計剖面進行一般工況和地震工況條件下的邊坡穩定性分析和坡頂混凝土擋土墻穩定性分析。

根據設計邊坡的邊坡形態、土層分布、地下水位、錨桿（索）設置等情況，采用簡化Bishop法計算設計剖面在上述兩種工況條件下的安全系數[2]。擋土墻穩定性計算是采用庫倫土壓力理論計算安全系數。

2.2.2 荷載組合

一般工況：在低水位條件下，考慮巖土體自重。

地震工況：在高水位條件下，考慮巖土體自重，抗震設防烈度按7度考慮。

2.2.3 設計參數

計算所選的巖土物理力學參數是以勘查報告為依據，并參考有關規范及地區經驗確定。巖土物理力學參數詳見表1。

表1 巖土物理力學參數

2.2.4 穩定性計算結果

根據上述計算方案、荷載組合以及設計參數，分析設計剖面穩定性和擋土墻穩定性，結果詳見表2。

表2 安全系數計算

2.3 截排水設計

通過綜合考慮該工程所在地的降雨量、匯水面積、地形地貌等因素計算雨水流量和截排水溝設計流量，以此來確定截排水溝的斷面幾何尺寸[3]。通過對比雨水流量和截排水溝流量計算結果（表3和表4），確定截排水溝的設計流量能滿足本工程的排水要求。

表3 設計流量計算

表4 截排水溝參數及流量計算

3 結語

采用“混凝土擋土墻+錨桿（索）+鋼筋混凝土格構梁+梁間綠化+截排水系統”的治理方案，能夠形成有效的邊坡整體防護效果。截排水系統能匯集雨水避免雨水繼續沖刷坡面；坡頂混凝土擋土墻能防止坡頂的松散巖土體繼續坍塌、保護坡頂道路；格構梁與錨桿能有效控制坡面整體位移，格構梁間植草綠化能防治水土流失也有利于美化景區環境。

此方案所采用的支護措施常應用于道路邊坡和建筑邊坡的地質災害治理工程中，相關的施工工藝已經應用得非常成熟，能有效控制坡面位移，支護結構耐久性好，地質災害治理效果顯著。