工程地質勘察在治理工程設計中的應用

楊宇祥

（廣東省核工業地質局二九二大隊，廣東 河源 517000）

礦產資源的開發與利用以及人類的各項工程活動均可誘發地質災害，如滑坡、崩塌等。為了有效防止災害發生，需要進行工程地質勘察[1]。本文以某滑坡區災害為例，分析工程地質勘察在治理工程設計中的應用。

1 研究區工程地質條件

根據已有滑坡災害地質特征可知，區內主要出露第四系填土層及第四系坡殘積層粉質粘土，下伏侏羅系嵩靈組礫巖、流紋巖及輝綠巖脈，各巖土工程性質特征由上到下分述如下：

第1層：第四系填土層。素填土（層序號①）：灰黃色、黃褐色，稍濕，稍密-中密。其成分以含礫粉質黏土為主，該土質較為均勻，基本完成自重固結，屬原便道壓實填土。該層僅在地質災害中部的簡易土路附近一帶揭露，揭露層厚為0.50m～0.80m，平均厚度為0.65m，層面標高為395.62m～397.82m。

第2層：第四系坡殘積層。粉質黏土（層序號②）：黃褐色、紅褐色，硬塑-堅硬，局部呈可塑狀[2]。其成分以粉黏粒為主，局部含少量中粗砂及礫石。該土質較均勻，手捏粘手，切面稍粗糙，韌性及干強度中等。該層在工程場地內大面積揭露，揭露層厚為1.50m～15.30m，平均厚度為5.58m，層面標高為373.67m～418.06m，該層進行18次標貫試驗，其實測標貫擊數為8～23擊，平均值為12.78擊。

第3層：侏羅系嵩靈組基巖層。強風化礫巖（層序號③1）：褐紅色、暗紅色，該巖風化強烈，巖體極破碎，礫質成分以變質砂巖為主，巖芯呈碎塊狀、角礫狀為主，巖塊錘擊易碎，個別手可折斷，合金鉆頭干鉆難鉆進。該層在工程場地內局部揭露，揭露層厚為3.20m～26.80m，揭露平均厚為11.90m，層面標高為393.18m～414.76m，該層進行6次標貫試驗，其實測標貫擊數為67～94擊，平均值為76.67擊。根據巖石風化程度、原位試驗結合本地區勘察經驗判定，巖石屬于極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

中風化礫巖（層序號③2）：褐紅色、暗紅色，礫狀結構，泥鐵質膠結，膠結緊密，礫質成分以變質砂巖為主，一般粒徑為20mm～50mm，含量約占70%，膠結物及砂約占30%。該巖體節理較發育，巖體較完整，巖芯呈柱狀為主，局部巖芯呈塊狀，巖芯錘擊易斷、聲啞斷，合金鉆頭鉆難鉆進。該層在工程場地內僅1個鉆孔揭露，揭露層厚為21.70m；層面標高為404.43m。根據巖石風化程度、原位試驗結合本地區勘察經驗判定，巖石屬于較軟巖，巖體完整，巖體基本質量等級為Ⅲ級。

第4層：侏羅系嵩靈組基巖層。全風化流紋巖（層序號④1）：灰白色、白色，原巖結構已完全破壞，巖芯粉土狀、半巖半土狀，巖芯浸水軟化崩解，合金鉆頭干鉆可鉆進，屬極軟巖。該層在工程場地內局部揭露，揭露層厚為1.40m～6.20m，揭露平均厚為3.80m，層面標高為380.06m～387.72m，該層進行3次標貫試驗，其實測標貫擊數為35～42擊，平均值37.67擊，該層取3組土樣。根據巖石風化程度、原位試驗結合本地區勘察經驗判定，巖石屬于極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

強風化流紋巖（層序號④2）：灰白色、褐色，該巖風化強烈，巖體極破碎，巖芯呈半巖半土狀、角礫狀為主，巖塊錘擊易碎，個別手可折斷，合金鉆頭干鉆難鉆進。該層在工程場地內局部揭露，揭露層厚為11.30m～15.40m，揭露平均厚為13.35m，層面標高為382.58m～386.02m。根據巖石風化程度、原位試驗結合本地區勘察經驗判定，巖石屬于極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

第5層：侏羅系嵩靈組基巖層。全風化輝綠巖（層序號⑤1）：灰黃褐、褐色，原巖結構已完全破壞，巖芯粉土狀、半巖半土狀，巖芯浸水軟化崩解，合金鉆頭干鉆可鉆進，屬極軟巖。該層在工程場地內局部揭露，揭露層厚為2.20m～7.30m，揭露平均厚為4.60m，層面標高為368.07m～383.21m，該層進行7次標貫試驗，其實測標貫擊數為32～39擊，平均值為35.71擊。根據巖石風化程度、原位試驗結合本地區勘察經驗判定，巖石屬于極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

強風化輝綠巖（層序號⑤2）：灰黃褐、褐色，該巖風化強烈，巖體極破碎，巖芯呈碎塊狀、角礫狀為主，巖塊錘擊易碎，個別手可折斷，合金鉆頭干鉆難鉆進。該層在工程場地內局部揭露，揭露層厚為4.80m～16.60m，平均厚度為8.80m，層面標高為364.37m～411.56m，該層進行10次標貫試驗，其實測標貫擊數為56～86擊，平均值為68.20擊。根據巖石風化程度、原位試驗結合本地區勘察經驗判定，巖石屬于極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

中風化輝綠巖（層序號⑤3）：灰綠色、黃褐色，隱晶質結構，塊狀構造，該巖風化裂隙極發育，巖體破碎，巖芯呈塊狀、短柱狀為主，局部巖芯呈碎塊狀，巖芯錘擊易斷、聲啞，合金鉆頭難鉆進。該層在工程場地內僅鉆孔ZK9號孔揭露，揭露層厚為19.50m；層面標高為406.76m。根據巖石風化程度、原位試驗結合本地區勘察經驗判定，巖石屬于較軟巖，巖體較破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ級。

2 治理工程設計

2.1 坡形坡率設計

災害區地段較陡，需要削坡，滑坡區自然坡面大部分地段比較平緩，僅有部分地段需削坡：

（1）A1-A10地段施工削坡，分一級坡，設計坡率為1:0.8，坡高為4m～12.38m，長度為81.1m。

（2）B6-B17地段設計坡率為1:1，分一級坡，坡高為9.47m，長度為46.1m；

2.2 支擋結構設計

（1）壓腳工程。坡腳滑坡出口地段施工臨時壓腳工程，首先采用大塊石料拋石坡腳，采用蛇皮袋裝土石料堆積拋石堆上，形成底寬為3m，頂寬為1m，高為5m的自然斜坡壓腳墻。

（2）抗滑樁。在邊坡腰部設置一排抗滑樁，樁頂標高設置為380.5m，采用37根旋挖灌注樁，截面為圓形，直徑為1.2m，樁長為15m，間距為3m，嵌固深度大于3m，采用C30水下混凝土澆筑；每排各樁身直徑設置冠梁連接，規格為0.8m×1.2m。

（3）坡腳設置擋土墻。坡腳擋土墻高度為4m，墻底寬為1.8m，墻頂寬為0.8m，出露為3m，基礎埋深為1.0m，采用C30混凝土澆筑，墻身設置2排泄水孔。河堤設置高度為4.7m，底寬為1.8m，墻頂寬為0.8m，出露為3.5m，基礎埋深為1.2m，采用C30水下混凝土澆筑，墻身設置1排泄水孔。

（4）坡面采用錨桿+格構梁加固。錨桿采用直徑28mmHRB400級鋼筋，間距為2.0m×2m，間距方格網布置，崩塌區格構梁錨桿長為12m，坡腳格構梁錨桿長為6m，9m，12m。9m錨桿抗拔力設計值60kN，6m錨桿抗拔力設計值40kN，12m長錨桿抗拔力設計值90kN。坡面施工格構梁，形成錨桿加固體系，格構梁截為面300mm×300mm，嵌固到坡面為15cm，外露為15cm。

（5）原垮塌路段采用樁板墻+硬底化恢復道路。①垮塌路段施工支撐樁，樁身采用旋挖灌注樁，共33根，截面為圓形，直徑為0.8m，樁長為8m，間距為2m，采用C30混凝土澆筑。②垮塌路段樁間施工樁間板，板厚為0.3m，高度為2.0m，埋入土深為0.5m，配筋采用C25素混凝土澆筑。③樁板后回填土石方，壓實后頂部施工平臺硬底化，垮塌地段平臺寬度1.6m，設置防護欄，厚0.3m，配筋采用C20砼澆筑。

2.3 排水系統設計

（1）坡頂設置截水溝，截面尺寸為0.5m×0.5m，壁厚為15cm，配筋采用C25素混凝土澆筑，各段均向山腰排水溝排水，匯水至東側溝谷。

（2）樁后設置一排截水溝，采用矩形截面，截面尺寸為0.5m×0.5m，壁厚為15cm，配筋采用C25素混凝土澆筑，向東西兩側跌水溝排水，接入坡腳排水系統。

（3）坡腳設置排水溝，采用矩形截面，截面尺寸為0.5m×0.5m，壁厚為15cm，配筋采用C25素混凝土澆筑，向南側排水，接排水涵管。

（4）S1～S2、S21～S22段設置排水涵管，采用直為徑0.8m的C30水泥砼管，接河溝排水。

（5）S10～S15、S3～S14，S7～S16段設置跌水溝，構筑豎向排水，截面尺寸為0.8m×0.6m，壁厚為15cm，配筋采用C25混凝土澆筑。

（6）跌水溝坡腳設置消能池，消能池截面為1.5m×1.5m×1.5m，壁厚為20cm，采用C25鋼筋混凝土澆筑。

（7）平臺硬底化設置呈2°～3°往截、排水溝傾斜，山腰段靠近邊坡邊緣設置0.2m×0.2m的擋水欄。

2.4 坡面防護

（1）格構梁間三設置維網植草防護。

（2）原垮塌路段施工平臺設置成硬底。

2.5 土石方工程

坡面需要進行挖方平整，挖土方為7069.2m3，回填土方為283.5m3，棄土方為180.3m3。削坡主要集中在邊坡北側及坡腳東側，采用機械與人工相結合的方式，部分超挖凹陷處需回填壓實，土方需無樹根、雜草的雜質，盡量選用抗剪強度高和透水性強的礫石和砂土。若選用粘性土做填料時，宜摻入適量的砂土或碎石；填土時必須分層壓實。人工挖溝槽主要為排水溝、跌水溝、擋土墻、格構梁溝槽人工挖方，采用人工和機械相結合的方式。

3 結語

綜上所述，工程地質勘察是治理工程設計的基礎，治理工程設計前必須查明治理區域的各類巖土體結構、物理力學性能等，因此，加強工程地質勘察是提高治理方案設計合理性的基礎。