浮石鄉(xiāng)中心城南小學滑坡穩(wěn)定性評價與治理方案

江西省煤田地質(zhì)勘察研究院 張小興，張影，徐曉明

山體滑坡是山區(qū)時常出現(xiàn)的自然災(zāi)害，引發(fā)的原因往往是連續(xù)強降雨，導致山體土層滲水，出現(xiàn)水土流失，進而導致山體滑坡的出現(xiàn)。山體滑坡危害大、發(fā)生速度快，但是通過提前觀察可以有效治理，或者疏散周邊群眾，避免造成生命財產(chǎn)損失。對于山體滑坡的治理，首先需要評估其穩(wěn)定性情況，根據(jù)穩(wěn)定性和滑坡風險制定合理的治理方案，主要采用的技術(shù)包括錨桿格構(gòu)護坡、噴射混凝土澆筑和修筑鋼筋混凝土擋墻等，而對于治理方案的選擇需要從施工難度、治理效果、建設(shè)工期和施工成本等角度加以考量。浮石鄉(xiāng)中心城南小學滑坡治理取得了成效，在保障周邊群眾和學校安全的同時，消除了長期存在的安全隱患，使其變得再無后顧之憂。

一、項目背景簡介

本文涉及的不穩(wěn)定斜坡位于江西省贛州市南康區(qū)浮石鄉(xiāng)中心城南小學東側(cè)山體，中心小學緊鄰邊坡坡腳。雖然邊坡到目前未發(fā)生過滑坡，但由于連續(xù)多天降雨，于2019年4月12日上午切坡坡面出現(xiàn)多處滲水現(xiàn)象。學校領(lǐng)導發(fā)現(xiàn)后，立即向當?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)反映情況，鄉(xiāng)鎮(zhèn)領(lǐng)導立即向區(qū)礦管局匯報情況。經(jīng)過區(qū)領(lǐng)導和專業(yè)人員對現(xiàn)場進行穩(wěn)定性評價，認為該滑坡存在較大垮塌風險，需要立即采取治理措施。2019年9月，贛州市南康區(qū)教育科技體育局委托江西省煤田地質(zhì)勘察研究院承擔贛州市南康區(qū)浮石鄉(xiāng)中心小學不穩(wěn)定斜坡治理工程勘查設(shè)計工作。

該研究院承接任務(wù)之后，立刻開展測量工作，測量的內(nèi)容為浮石鄉(xiāng)中心城南小學不穩(wěn)定斜坡范圍及影響區(qū)域，南北長190m，東西寬為168m，面積約為0.032km2。1:200縱剖面線3條，剖面線總長為122m。本次勘查布設(shè)鉆孔7個，鉆探總深度為108.3m，13個調(diào)查點。為控制滑坡隱患體后緣地層，在滑坡后緣布置ZK7。為了查清楚滑體厚度、滑坡帶、滑床、物質(zhì)組成及發(fā)生滑坡的可能性，在滑體上沿各剖面線布設(shè)ZK4、ZK5、ZK6。為了查清楚邊坡整體穩(wěn)定性情況，查清坡腳地質(zhì)巖層發(fā)育情況，并考慮到預(yù)計工程部署，在邊坡坡腳布設(shè)鉆孔ZK1、ZK2、ZK3。

二、浮石鄉(xiāng)中心城南小學滑坡穩(wěn)定性評價

（一）穩(wěn)定性分析方法與模型

由于本次勘查發(fā)現(xiàn)地下水較淺，且降雨期間坡面有泉水滲出，水量較大，但因坡頂不存在張節(jié)理，所以邊坡不會受到靜水壓的影響，在穩(wěn)定性計算中則不考慮該因素，本次的邊坡穩(wěn)定性可以按照以下平面滑動法模型計算，計算時沿橫斷面方向取1m寬的巖塊作為計算的基本斷面，不計兩側(cè)摩阻力。

計算公式如下：

γ：巖土體的重度（kN/m3）；

C：結(jié)構(gòu)面的黏聚力（kPa）；

φ：結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角（°）；

A：單位長度結(jié)構(gòu)面的面積（m2）；

V：巖土體的體積（m3）；

β：結(jié)構(gòu)面的傾角（°）；

根據(jù)滑坡的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征、變形機制及穩(wěn)定性，確定兩種工況下進行穩(wěn)定性計算。經(jīng)過計算，在自重工況下，安全系數(shù)為1.25，在自重+暴雨工況下，安全系數(shù)為1.15，即選擇非暴雨情況施工安全性更高。

（二）穩(wěn)定性計算

穩(wěn)定性驗算：通過現(xiàn)場試驗及經(jīng)驗值確定結(jié)構(gòu)面天然工況下內(nèi)摩擦角φ取26°，暴雨工況下內(nèi)摩擦角φ取23°，黏聚力天然工況下黏聚力C取11kPa，暴雨工況下黏聚力C取9kPa。結(jié)構(gòu)面傾角根據(jù)剖面線和巖層產(chǎn)狀的夾角關(guān)系，計算得出結(jié)構(gòu)面在剖面方向的傾角為25°。表1是天然工況和暴雨工況的穩(wěn)定性計算結(jié)果。

根據(jù)表1中的計算結(jié)果可以得出，該不穩(wěn)定斜坡在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定——穩(wěn)定狀態(tài)，浸水飽和情況下處于不穩(wěn)定、欠穩(wěn)定、基本穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 天然工況和暴雨工況下的穩(wěn)定性計算結(jié)果

（三）其他滑坡穩(wěn)定性影響因素

1.軟弱夾層

根據(jù)野外勘查情況，切坡坡面在高1-1.7m范圍內(nèi)出露一段泥質(zhì)軟弱夾層，從主教學樓東側(cè)2剖面開始，沿切坡面向南延伸至3剖面線位置，軟弱夾層沒有貫通至坡頂。軟弱夾層在遇水情況下易液化發(fā)生塑性變形，導致上部巖體應(yīng)力集中，且軟弱夾層對上下層的強風化層起到了潤滑的作用，將加劇上部巖體發(fā)生下滑，因此，軟弱夾層的存在加劇了邊坡發(fā)生滑坡的可能性。

2.地下水

根據(jù)勘查資料，降雨期間坡面有4處泉水出露，位于主教學樓東側(cè)2剖面線附近。項目區(qū)北部有一條近似東西走向的水溝，水量較小，勘查過程中坡腳鉆孔見較淺水位，可見地下水總體較為豐富。當暴雨天氣來臨并持續(xù)一段時間之后，該邊坡的坡面會成為地下水的集中排泄區(qū)，導致邊坡土體出現(xiàn)大量裂隙，巖體破碎，進一步增加了滑坡的風險。在地下水流的沖擊作用下，土壤被沖刷而下，造成較為嚴重的滑坡。

三、治理方案

（一）治理內(nèi)容設(shè)計

根據(jù)前期勘察結(jié)論及對該滑坡穩(wěn)定性的計算判斷，結(jié)合當?shù)匾酝幕轮卫斫?jīng)驗，本著人民群眾生命財產(chǎn)安全處于第一位的原則，選擇對該滑坡進行防護治理，以避免對坡腳群眾的房屋、土地、學校和交通出行造成影響。具體 包括以下治理內(nèi)容：

1.削坡減載

對該處存在滑坡風險的邊坡，采用削坡減載的方法，對滑坡的整體進行削坡減載，削去坡面上的一部分，從而減少坡腳承受的荷載壓力，并且還能夠避免暴雨和地下水造成坡頂滑坡，帶動坡腳出現(xiàn)問題。鑒于邊坡所處的周邊環(huán)境生態(tài)情況，本次施工不采取削方減載工程。

2.排水工程

根據(jù)勘查報告中對邊坡失穩(wěn)的成因分析，水是邊坡發(fā)生崩滑的重要影響因素，因此，容易實施且見效快的排水工程對任何一個邊坡的預(yù)防和治理都是不可缺少的。影響本滑坡區(qū)的水源主要來源于大氣降水，邊坡出露巖土較為破碎。該邊坡破壞模式分析為在連續(xù)降雨或強降雨的情況下，大量雨水使得殘坡積及強風化泥巖充水飽和，在邊坡勢能作用下，因自重及應(yīng)力條件改變發(fā)生下滑，宜在坡頂修建截水溝，坡體設(shè)置排水管，形成一個統(tǒng)一排水網(wǎng)絡(luò)，使邊坡以上來水不流入?yún)^(qū)內(nèi)，邊坡體內(nèi)降的水通過排水管盡快排出坡體，減少其對邊坡穩(wěn)定性的影響。

3.坡面加固工程

根據(jù)現(xiàn)場勘查分析，隱患邊坡主要以滑移式滑坡為主，通過類比以往相似工程治理方案以及充分參考相關(guān)規(guī)范，邊坡坡面治理適宜采取有效護坡，具有較強的加固作用，減緩坡面巖土體風化速度，避免其被雨水直接沖刷。本次設(shè)計通過錨桿格構(gòu)以及噴射混凝土來加固坡體。

4.坡腳支護

在做好邊坡排水工程、坡面加固等主體工程后，本次設(shè)計在北部段切坡較矮處坡腳修建鋼筋混凝土擋墻支擋。

5.復綠工程

在做好邊坡排水工程、坡面加固等主體工程后，還應(yīng)對邊坡進行復綠，達到與周邊自然環(huán)境、人文居住環(huán)境相協(xié)調(diào)。

6.其他工程

在做好邊坡排水工程、坡腳支護、坡面加固等主體工程的同時，還應(yīng)建立和落實群測群防的地質(zhì)災(zāi)害治理體系，加強對滑坡的監(jiān)測和預(yù)警，將可能的災(zāi)害損失降到最低，確保人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。根據(jù)施工成本、施工周期、治理效果等因素，制定了滑坡治理方案為：錨桿格構(gòu)護坡+噴射混凝土護坡+鋼筋混凝土擋墻+截排水溝+復綠工程。

（二）工程施工情況

本方案設(shè)計B段、C段邊坡坡面采用錨桿格構(gòu)+噴射混凝土護坡，合計護坡面積1804m2。

1.錨固工程

根據(jù)上文計算的穩(wěn)定性結(jié)果，結(jié)合該邊坡其他可能引發(fā)滑坡的因素，最終選擇設(shè)計邊坡自上而下錨桿最大排數(shù)為7排，從標高140.5m處往上一直到坡頂，均勻設(shè)置錨桿。錨桿的水平間距和垂直間距約為2.5m，將其安裝架設(shè)在格構(gòu)節(jié)點處，下方三根錨桿的長度略短于上方四根，為9m，入射角度均為25°，上面4排錨桿長度均為12m，入射角度均為25°。錨桿配置Φ32的HRB350螺紋鋼筋，錨固段直徑200mm，全黏結(jié)灌漿，錨桿使用封錨處理末端，避免泄漏。使用的注漿材料包括純水泥漿，型號為M30，采用普通硅酸鹽水泥配制而成，水灰比接近0.5（±0.05），并且根據(jù)水泥的用量適當加入少量膨脹劑，約為二十分之一到十分之一。在正式施工之前，先對錨桿進行抗拔試驗，試驗結(jié)果達標后方可進行實際施工。

2.正方形鋼筋混凝土格構(gòu)護坡設(shè)計

在該邊坡南段上部需要建設(shè)正方形鋼筋混凝土格構(gòu)護坡結(jié)構(gòu)，施工高度位于標高143.0m以上。該正方形鋼筋混凝土格構(gòu)護坡機構(gòu)的主要作用是防護邊坡上部滑坡，在該邊坡南段，坡頂上部沒有達到削坡減載的需求，但是又存在一定的風險性。正方形鋼筋混凝土格構(gòu)護坡結(jié)構(gòu)的施工工序為平整坡面，鋼筋混凝土骨架施工和前期養(yǎng)護。首先，平整坡面。即清除坡面上的危石、松土等，順便填補坡面上存在的凹坑，將坡面整理平滑，以便于后期的鋼筋混凝土格構(gòu)建設(shè)。正方形鋼筋混凝土骨架施工則是先開挖骨架溝槽，在坡面上開挖深度較淺的溝槽，用于安裝骨架，然后將組裝好的骨架安裝放置在溝槽中，之后回填溝槽，用混凝土砌筑格構(gòu)，形成混凝土格構(gòu)層，最后再進行綠化恢復，將草皮、植被等回歸原位，減少對環(huán)境的破壞。

3.鋼筋混凝土擋墻

根據(jù)邊坡坡高、坡度、所處位置及危害程度大小，在A段設(shè)置擋土墻50m。擋墻地面以上均為3m高，墻踵埋深1.01m，墻趾埋深0.5m，基底向邊坡側(cè)內(nèi)傾11°，底寬2.48m，擋土墻頂寬0.8m，墻趾寬為0.8m，墻背直立，墻面坡比1:0.25。擋墻墻頂根據(jù)坡面地形控制，擋土墻采用混凝土結(jié)構(gòu)，標號為C30。墻內(nèi)設(shè)置主筋，主筋鋼筋直徑Φ16@200，鋼筋型號HRB400，連接主筋采用Φ10圓鋼，點焊封閉，間距200。墻體預(yù)留一排泄水孔，材料可用φ100mmPVC管，水平間距為2m。擋墻間隔10m設(shè)置變形縫一道，縫寬30mm，使用瀝青麻筋或瀝青木板等柔性材料，沿墻胸、背、頂三面填深度為200mm。

4.復綠工程

為使工程與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，邊坡坡面格構(gòu)框架內(nèi)撒播草籽，撒播面積1640m2；在B段邊坡11號—23號樁間擋墻前側(cè)磚砌花壇，內(nèi)填0.4m高的填土，用于種植攀爬植物綠化坡面。攀爬植物可選用爬山虎，種植間距0.5m/株，每段花壇種植7株，共需84株。在該邊坡治理過程中，植被損壞并不嚴重，因為部分植被已經(jīng)被暴雨沖刷脫落，但是仍舊需要恢復坡頂和坡腳的綠化，以保護生態(tài)環(huán)境。

四、小結(jié)

綜上所述，經(jīng)過一系列治理，該邊坡取得了非常滿意的治理效果。成功以相對較低的成本在最短時間內(nèi)完成了對滑坡的治理，為今后的滑坡治理起到了一定參考作用，并且在該邊坡的治理過程中，僅僅使用不到一個月的時間就完成了施工建設(shè)，施工過程中也沒有對周邊地區(qū)的居民和道路交通產(chǎn)生影響，施工完成后又經(jīng)歷了一次暴雨天氣，邊坡治理工程充分發(fā)揮其作用，沒有出現(xiàn)任何滑坡跡象。本次邊坡治理的施工技術(shù)和方法都較為科學合理。在實際的滑坡預(yù)防和治理中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的治理方法，以提高質(zhì)量和效果，保障周邊地區(qū)的群眾安全和生態(tài)環(huán)境。