巖質邊坡治理不應忽略拉裂變形控制

方玉樹

（1陸軍勤務學院，重慶 401311；2巖土力學與地質環境保護重慶市重點實驗室，重慶 401311）

0 引言

關于是否和如何進行邊坡變形計算，《建筑與市政地基基礎通用規范》（GB 55003—2021）（以下稱《地基通用規范》）的規定情況是：

第2.2.6條規定：“邊坡工程設計應包括……支擋結構……變形……計算。”

第8.2.1條規定：“邊坡支擋結構設計計算或驗算應包括……對邊坡變形有控制要求的支擋結構變形分析計算。”

第8.1.2條規定：“邊坡工程設計應根據不同的工況進行整體穩定性分析與驗算。”

不難看到：前兩條對支擋結構變形計算的要求是矛盾的（第一條的要求面向所有邊坡支擋結構，第二條的要求針對對邊坡變形有控制要求的邊坡支擋結構，這將給強制性規定的執行和監督執行造成困擾），但這兩條都只要求對邊坡中的支擋結構進行變形計算（這與《地基通用規范》第7.1.3條“對于支護結構安全等級為一級、二級的基坑工程，應對支護結構變形及基坑周邊土體的變形進行計算”的規定不匹配，如果要求計算基坑周邊土體變形，也應要求計算邊坡土體變形）；第三條未涉及邊坡變形計算。

1 分析

對于有高粘聚力的邊坡（主要是巖質邊坡），這樣的規定對于保證房屋建筑與市政設施及其附屬構筑物的安全和正常使用是遠遠不夠的。

（1）未要求控制邊坡巖土體拉裂變形造成一些高陡邊坡既無需支護也無需放坡

巖體完整性較高時，若無外傾結構面及其交線，高度為數十米的直立巖質邊坡，很難發生剪切破壞因而無需進行抗滑支護，但在進行邊坡治理時，仍然需要將坡率降到一個較小的水平或者進行支護。之所以如此，是因為：完整性較高的巖質邊坡較高又較陡時，坡頂還可能會發生拉裂變形。隨著時間的增長，拉裂變形會逐漸加大加深最后可能會發生垮塌，也就是說，邊坡可能由拉裂變形演變為失穩。當然失穩也可能不會發生，但邊坡拉裂變形本身就會造成經濟損失、社會或環境影響乃至危及人的生命，因而具有危害性。

由于勘察時切坡還未實施或還沒有到位或到位時間還不長，拉裂還未發展甚至還未發生因而危巖還未形成，無法通過勘察期間的危巖穩定性評價和設計階段的危巖治理設計加以控制。《地基通用規范》第2.1.10條、第3.2.2條、第8.1.3條要求進行崩塌防治的規定對此不適用。因此，對于直立巖質邊坡特別是永久直立巖質邊坡，無論是否需要進行抗失穩治理，一般都需要考慮控制邊坡拉裂變形，要么支護，要么放坡。

筆者估計，重慶地區對數量龐大的巖質邊坡采取支護或放坡措施進行處理，一半是出于控制邊坡拉裂變形的需要。

如果不要求控制拉裂變形，完整性較高且無外傾結構面及其交線的高陡巖質邊坡，是不需要進行放坡或支護的。而無支護結構時，《地基通用規范》進行支護結構變形計算的規定便用不上。

對于采取放坡措施控制邊坡拉裂變形，《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2013）（以下稱《邊坡規范》2013版）[1]雖未明文要求，但其提供的一個巖質邊坡坡率允許值經驗表（表1）事實上主要是用于控制巖質邊坡拉裂變形的，因為：在無外傾結構面或其交線的情況下，完整性較高的直立巖質邊坡在表中相應高度范圍內均可保持抗滑穩定。

表1 《邊坡規范》2013版提供的巖質邊坡坡率允許值

需要說明的是，《邊坡規范》2013版的相關規定是矛盾和混亂的[1]，諸多矛盾和混亂現象之一是對高度超過表1的巖質邊坡要求通過穩定性分析確定坡率允許值，這意味著：對高度不超過表1的巖質邊坡要求放坡，對高度超過表1的巖質邊坡反而允許直立。重慶地區對穩定性滿足要求的巖質邊坡采取放坡措施是從《邊坡規范》2013版矛盾和混亂的規定中選擇不執行那些偏危險之規定的結果。

（2）對支護結構進行變形計算難以達到控制有支護邊坡拉裂變形的目的

一些邊坡因穩定性不滿足要求又不具備放坡條件而需要進行支護，此時雖然具備了執行《地基通用規范》進行支護結構變形計算規定的條件，但進行支護結構變形計算難以達到控制有支護邊坡拉裂變形的目的。這是因為：邊坡拉裂變形是邊坡巖土體局部破損的發生和發展，不像建筑物平地地基變形計算那樣有現成的半經驗半理論計算方法，而對所有高粘聚力邊坡進行數值分析又不現實。

對于采取支護措施控制邊坡拉裂變形，《邊坡規范》2013版雖未明文要求，但其第6.2.3條的部分規定（“對無外傾結構面的巖質邊坡，應以巖體等效內摩擦角按側向土壓力方法計算側向巖石壓力”，當有外傾結構面時，側向巖石壓力應取此結果與沿外傾結構面滑動的主動巖石壓力的較大值）事實上主要是用于控制巖質邊坡拉裂變形的，因為：在無外傾結構面及其交線的情況下，完整性較高的直立巖質邊坡在30m高度范圍內均可保持抗滑穩定，更不用說存在主動巖石壓力了（主動巖石壓力在穩定系數小于1時才可能大于0）。

需要說明的是，《邊坡規范》2013版的相關規定是矛盾和混亂的[2]，諸多矛盾和混亂現象之一是其第6.3.4條和附錄B要求以巖體粘聚力和巖體內摩擦角計算巖質邊坡側向巖石壓力，這意味著，對巖質邊坡中的二階（即坡頂為一級臺階式）直立邊坡和坡面傾斜、坡頂水平且無超載的邊坡，又不考慮采取支護措施控制拉裂變形了；因坡頂無臺階邊坡是坡頂有臺階邊坡的特例，坡面直立是坡面傾斜的特例，所以，其第6.3.4條和附錄B的規定也意味著，對坡頂水平且無超載的直立巖質邊坡不考慮采取支護措施控制拉裂變形。重慶地區對穩定性滿足要求的巖質邊坡采取支護措施是從《邊坡規范》2013版矛盾和混亂的規定中選擇不執行偏危險的規定之結果。

《地基通用規范》及其精神不包含《邊坡規范》2013版第6.2.3條的上述規定。《地基通用規范》第2.2.2條第4款規定：“在確定……支擋結構截面、……支擋結構內力、確定配筋和驗算材料強度時，……擋土墻土壓力以及滑坡推力，應按承載能力極限狀態下作用的基本組合，采用相應的分項系數……。”因《地基通用規范》中土不包括巖石，該款中的“擋土墻土壓力”是不包括主動巖石壓力的，即使計算主動巖石壓力符合《地基通用規范》第2.2.2條第4款的精神，也與《邊坡規范》2013版第6.2.3條的上述規定無關，原因在于：《邊坡規范》2013版第6.2.3條的上述規定是用虛假的“巖體等效內摩擦角”計算虛假的“主動巖石壓力”的。當采用計算主動土壓力的做法計算完整性較好且無外傾結構面及其交線的直立巖質邊坡主動巖石壓力（即用巖體粘聚力和巖體內摩擦角進行計算）時，結果為負值。因此，若無特別說明（例如：明確要求受巖體強度控制的主動巖石壓力按巖體等效內摩擦角計算），執行《地基通用規范》及其精神不會導致執行《邊坡規范》2013版第6.2.3條的上述規定。

也許有人認為，《地基通用規范》第8.1.4條要求進行邊坡變形監測的規定可以彌補該規范忽略拉裂變形控制的不足。這種認識是不正確的。變形監測不能代替變形控制設計。正因為如此，《地基通用規范》通過第4.4.7條第1款要求對地基變形有控制要求的工程結構進行沉降變形監測的同時，又通過第4.1.1條第2款要求在設計時對地基變形有控制要求的工程結構進行地基變形計算。

2 建議

筆者主張：

（1）將邊坡治理區分為抗失穩治理和抗變形治理（其中，坡頂無建筑物時的抗變形治理為有較高粘聚力邊坡的抗拉裂變形治理，坡頂有建筑物時的抗變形治理為抗地基側向變形治理），實行抗失穩和抗變形雙控；抗失穩支護結構巖土荷載計算采用按穩定性公式反算法；抗變形（包括抗拉裂變形）支護結構巖土荷載計算采用靜止巖土壓力修正法；抗失穩放坡坡率通過穩定性計算來決定；抗拉裂放坡坡率采用查抗拉裂坡率允許值經驗表的方法確定（高度超過允許值表范圍時通過數值分析等方法綜合確定）；

（2）對基坑邊坡（指臨時邊坡）的治理也采用上述做法，只是治理強度低于環境邊坡（指永久邊坡）。

上述主張詳見拙著[2]。

擋墻背后全為低粘聚力土且不視為坡體時，擋墻設計也分為抗失穩設計和抗變形設計，只是擋墻土體荷載都采用土壓力法計算，抗失穩時采用主動土壓力法，抗變形時采用靜止土壓力修正法、靜止與主動土壓力平均法。