新建土質邊坡防護加固方案設計及安全管理措施

0 引言

邊坡尤其是土質邊坡失穩時常發生，邊坡失穩是多種因素綜合作用下的結果，不同環境下影響邊坡失穩的因素不同，對于具體工程，首先要分析邊坡失穩機理，選擇合適的防護加固措施，并對防護加固施工可能會出現的危險源進行識別并提出安全管理措施。

1 工程概況

邊坡位于邵武市金塘工業園金塘大道西側，邊坡長度約220.00m，高度約65.00m，呈南北走向，現狀坡度約33～63°，坡體已基本開挖成階梯狀（坡率1∶1.50～1∶0.50），根據坡體出露巖性，屬土質邊坡。

坡底外20多米處為綠益新企業廠區，坡頂為茂密杉木林地，坡面無植被，邊坡破壞后果嚴重，邊坡工程安全等級一級。邊坡支護結構的設計使用年限應大于被保護的坡底建（構）筑物設計使用年限，為永久性邊坡，設計年限為50年。

2 邊坡穩定性分析

2.1 邊坡特征

削坡完畢已有兩年，現存在部分土質邊坡滑塌（主要位于第五階邊坡），第一階至第三階處有一拱起石坡，主要為碎塊狀強風化片巖和中風化片巖，第一階至第四階有做臨時排水，第四階往上則無臨時排水。邊坡開挖時間較長，坡面受雨水沖蝕嚴重，形成多道深切沖蝕溝，以及個別沖蝕空洞，宜及時進行治理，防止沖蝕范圍擴大形成滑坡地質災害。

本次勘察未發現不良地質作用及地質災害。

2.2 邊坡穩定性的環境因素

邊坡所處的環境因素對邊坡穩定性造成影響，對大多數邊坡而言，邊坡巖土體組成、降雨入滲、人類活動、地震等影響著邊坡穩定性[1]。

圖1 邊坡位置示意圖

圖2 邊坡現場示意圖

圖3 邊坡滑塌處示意圖

2.3 邊坡安全穩定性評價

該邊坡屬為土質邊坡，根據土力學原理，土質邊坡破壞形式多為圓弧狀，采用瑞典圓弧法對邊坡穩定性進行計算，計算軟件選用理正巖土工程分析計算軟件6.5PB2。

對天然狀態與降雨地表水下滲時兩種不同工況下邊坡穩定性進行計算，計算過程考慮邊坡竣工后坡頂的加載，不考慮地震力的影響。邊坡穩定性驗算的公式為：

根據邊坡實際情況，選擇5-5′、10-10′剖面，根據巖土設計計算參數，采用簡化Bishop圓弧法進行最危險滑動面優化搜索，得出最不利滑動面的邊坡穩定性系數[2]，計算結果詳見表1。

表1 各剖面穩定性計算結果

根據上述計算結果，參照福建省地表《巖土工程勘察規范》（DBJ 13-84-2006）中一級邊坡穩定安全系數要求，見表2。5-5′剖面天然狀態下、飽和狀態下穩定安全系數分別為0.941、0.687，小于1.00，處于不穩定狀態；10-10′剖面天然狀態下穩定安全系數為1.068，處于基本穩定狀態，飽和狀態下穩定安全系數為0.775，處于不穩定狀態。

表2 地標邊坡穩定安全系數取值

綜上，天然狀態下該邊坡處于不穩定～基本穩定狀態，在強降雨地表水入滲下，邊坡體達飽和狀態后，均處于不穩定狀態。需采取措施對邊坡進行防護加固。

3 防護加固工程設計

3.1 設計原則

邊坡防護加固工程設計的目的是采用合理有效防護措施對邊坡進行加固，抑制邊坡形變產生、發展，惡化進而導致邊坡發生滑塌等破壞，保證邊坡的長期穩定和安全[3]，邊坡防護加固措施見表3。

表3 邊坡防護加固措施

3.2 設計方法

根據《建筑邊坡支護設計規范》（JTG D30-2015）要求，安全等級為一級，永久邊坡一般工況下穩定安全系數為1.35。根據初步設計規劃方案，結合場地的工程地質條件、周邊環境條件及工程需要，總體防護加固工程設計方法見表4。

表4 不同狀態邊坡防護加固設計方案

本工程由于土質較差且穩定安全系數較高，則通過計算，利用預應力錨索框架將所有斷面的安全穩定系數提升到1.35以上。

3.3 主要設計內容

①邊坡加固方式。

本次設計邊坡共有九級，各級的坡率為（1:50-1:0.5），采取的防護加固措施為：預應力錨索框架梁+梁內液壓噴播客土植草灌。

邊坡第一級至第三級中間段有一碎石邊坡拱起，將其削至與邊上坡率相同后，采用系統錨桿加掛TBS鍍鋅網植草灌。

對于有裂縫處需以混凝土補齊。

滑塌部分消去浮土后，沿著消去后采用寬柱預應力錨索框架梁，框架內液壓噴播植草灌，不宜回填。

邊坡體沖刷形成的沖蝕溝、空洞，因面積不大，液壓噴播植草灌即可。

②排水系統。

于坡頂外低洼處設置梯形截水溝，水通過急流槽、跌水井流入坡底邊溝，每個平臺均設置排水邊溝與急流槽相連，流入坡底邊溝，在坡體設置仰斜式排水孔與泄水孔，將山體內的水導出，最后于坡底沿廠房用地紅線外三米處布設一?100cm圓管涵至現狀道路雨水井。

4 安全管理措施

4.1 施工危險源識別及安全措施

在高邊坡施工中存在的危險源：機械傷害、觸電傷害、及暴雨后可能出現的滑塌和滑坡。

其中危險點及危險部位主要位于原先就有滑塌空洞的部位，如K0+100-K0+145第四層邊坡滑塌處，K0+162-K0+170第二層邊坡滑塌處。

采用安全措施主要有：

①施工時應對這些危險源予以公示，并在其部位懸掛安全警示標志；

②邊坡治理前應按設計要求完善排水系統，防止地表水和地下水對施工造成影響；

③做好汛期防水、邊坡保護措施、防止邊坡坍塌造成事故。

對邊坡易風化崩解的土層，應先做好施工安全防護，邊開挖邊支護。

表5 邊坡防護設計計算指標

圖4 邊坡加固設計平面圖

4.2 安全管理措施

①地下水對邊坡變形和滑坡病害影響較大，加固施工要在雨季來臨前完成施工，確保邊坡穩定和安全。

②采用動態設計結合信息化施工方式進行加固，加固工程措施根據開挖過程中實際揭露的地層信息和邊坡結構條件進行必要的調整和改善，從而達到經濟、合理、安全可靠的目的。

③邊坡底距廠房僅20余米，為了盡量減少或避免施工過程給廠房生產等造成不利影響，施工單位應編制詳細、合理、可行的施工組織設計方案，滿足工程施工進度要求。在邊坡工程施工前，應詳細設計施工方法、施工過程、勞動組織和安全質量管理，施工過程做好各項安全防護工作，嚴防安全事故的發生[4]。

④如發現安全隱患應及時處理并通知設計單位進行相關處理。

⑤施工單位現場施工時應注重施工地質條件的觀察，若現場地質條件與設計有偏差，應及時通知設計單位對加固措施進行變更設計。

5 結語

本文以邵武市金塘工業園金塘大道西側土質邊坡為例，根據邊坡工程概況及特性，提出采用預應力錨索框架梁+梁內液壓噴播客土植草灌方式對邊坡土體進行加固，并通過優化邊坡排水系統實現邊坡防護加固，根據工程施工可能出現的危險源進行識別提出安全管理措施，確保邊坡防護加固施工的順利進行。