順層巖質(zhì)邊坡施工中加固措施探討

周鑫正，孫乾征

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局104 地質(zhì)大隊(duì)， 貴州都勻 558000）

在貴州地區(qū)順層巖質(zhì)邊坡分布非常普遍，且很多人都認(rèn)為順層巖質(zhì)邊坡變形機(jī)理簡(jiǎn)單，治理起來也方便，最初順層巖質(zhì)邊坡加固與預(yù)加固措施也并未引起人們的足夠重視，不合理的順層巖質(zhì)邊坡加固現(xiàn)象也較普遍，順層巖質(zhì)邊坡演變?yōu)榛率吕矔r(shí)有發(fā)生，例如2014年8月27日，貴州省福泉市小壩順層滑坡地質(zhì)災(zāi)害造成23人遇難，22人受傷；2017年9月23日，貴州省三荔高速荔波段發(fā)生順層滑坡事故，造成3人死亡，3人失蹤，3人受傷，除此之外仍存在大量的順層邊坡變形現(xiàn)象，下面就結(jié)合幾個(gè)工程案例談下順層邊坡的加固與預(yù)加固措施。

1 軟硬相間順層巖質(zhì)邊坡加固

軟硬相間順層巖質(zhì)邊坡在開挖后易沿著軟弱巖層發(fā)生變形，邊坡破壞的模式為滑移—拉裂，以都勻市某公路邊坡為例，該邊坡巖體組成為泥灰?guī)r與粘土巖互層，邊坡從2020年4月開始開挖，開挖完成60天左右，當(dāng)?shù)卮迕竦咎锍霈F(xiàn)一些小的裂縫，由于稻田的水并未下滲，未引起施工方的重視，到2020年9月，當(dāng)?shù)卮迕窨煲账?，發(fā)現(xiàn)稻田里沒有水，且裂縫變大，向后及四周延伸到附近的坡體，施工方委托我單位進(jìn)行工程治理，根據(jù)滑坡變形特征及所處地質(zhì)環(huán)境條件，我單位給出“分級(jí)放坡+框架錨桿+框架錨索+截排水溝+生態(tài)修復(fù)”綜合治理方案。具體簡(jiǎn)述如下：為了修整邊坡便于施工，同時(shí)減小下滑力，對(duì)邊坡采取分級(jí)放坡措施，形成三級(jí)邊坡，馬道均為2m，一級(jí)邊坡高8m，坡率為1：0.85，二級(jí)邊坡高8m，坡率為1：1，三級(jí)邊坡高5m，坡率為1：1.5，一級(jí)與三級(jí)邊坡采取9m框架錨桿進(jìn)行支護(hù)，二級(jí)邊坡采取13m～19m框架錨索進(jìn)行支護(hù)，在三級(jí)邊坡與滑坡后緣設(shè)置截排水溝，在一、二、三級(jí)框架間碼植生袋起生態(tài)修復(fù)的效果。在施工時(shí)，要嚴(yán)格按照逆作法，邊坡開挖應(yīng)從上向下，同時(shí)遵循邊開挖邊支護(hù)，開挖完成立即支護(hù)等原則。

圖1 滑坡后緣裂縫

圖2 滑坡加固示意圖

2 薄層巖體順層巖質(zhì)邊坡加固

薄層巖體順層巖質(zhì)邊坡在開挖后易在應(yīng)力集中部位發(fā)生潰曲破壞，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)該位置大約在邊坡三分之一處，根據(jù)《工程地質(zhì)分析原理》，在薄層巖體或者延性較好的碳酸鹽類層狀巖體中，當(dāng)順層巖質(zhì)邊坡滑移面的綜合內(nèi)摩擦角小于滑移控制面的傾角時(shí)，滑移面上部巖體易沿著滑動(dòng)面滑移，但因滑移面未臨空，在下滑的過程中受阻，導(dǎo)致坡腳附近順層巖板承受縱向壓應(yīng)力，巖體發(fā)生彎曲變形，甚至發(fā)生潰曲破壞，邊坡破壞的模式為滑移—彎曲，以福泉市某礦山邊坡為例，該邊坡巖體由薄層狀變余板巖組成，且采礦邊坡高，邊坡斜長(zhǎng)大，非常容易發(fā)生變形破壞。礦山為了擴(kuò)大工業(yè)場(chǎng)地與采礦規(guī)模，需對(duì)原工業(yè)廣場(chǎng)后的斜坡進(jìn)行削方，削方的坡率為1：1，在削方一段時(shí)間后，坡腳工業(yè)廣場(chǎng)與坡頂出現(xiàn)裂縫，礦山業(yè)主委托我單位進(jìn)行工程治理，我單位給出“錨噴+框架錨索+截排水溝+生態(tài)修復(fù)”綜合治理方案。具體簡(jiǎn)述如下：原邊坡為四級(jí)邊坡，馬道均為2m，四級(jí)邊坡采取錨噴進(jìn)行支護(hù)，錨桿長(zhǎng)3m，三級(jí)邊坡也采取錨噴進(jìn)行支護(hù)，錨桿長(zhǎng)6m，二級(jí)邊坡與一級(jí)邊坡均采取15m框架錨索進(jìn)行支護(hù)，在四級(jí)邊坡后緣設(shè)置截排水溝，在一、二邊坡框架間碼植生袋起到生態(tài)修復(fù)的效果。目前施工完成已經(jīng)一年多，未發(fā)現(xiàn)邊坡繼續(xù)出現(xiàn)變形。

圖3 滑移—彎曲破壞示意圖

圖4 滑坡加固示意圖

3 上硬下軟順層巖質(zhì)邊坡加固

上硬下軟順層巖質(zhì)邊坡在貴州是最常見的，也是最容易發(fā)生變形破壞的，大多發(fā)生在中等傾角的巖層中，當(dāng)邊坡開挖坡度較大、較陡時(shí)，邊坡坡角大于巖層的傾角，由于支護(hù)不及時(shí)，隨著時(shí)間的推移，下部軟弱巖層在外界因素影響下會(huì)不斷發(fā)生惡化，由于邊坡開挖的高度大、坡度陡，為上部硬巖變形提供了有利臨空面，上部硬巖在重力作用及降雨條件下非常容易沿著下部軟弱巖層發(fā)生順層滑移-剪切破壞，滑面為直線型。以都勻市某礦山邊坡為例，礦山為高速公路臨時(shí)料場(chǎng)，在開山采礦時(shí)，施工方從坡腳向上開挖，在料場(chǎng)取礦接近尾聲時(shí)，料場(chǎng)左側(cè)邊坡發(fā)生滑塌，右側(cè)邊坡坡頂出現(xiàn)多處裂縫。為了保障料場(chǎng)礦山后期的恢復(fù)，業(yè)主委托我單位進(jìn)行工程治理。我單位給出“錨墩錨索+支頂柱+截排水溝+生態(tài)修復(fù)”綜合治理方案。具體簡(jiǎn)述如下：對(duì)邊坡底部采取10根支頂柱防止滑坡變形，根據(jù)下滑力計(jì)算支頂柱截面積為1m×2m，由于支頂柱順著巖層設(shè)置，主要承受壓應(yīng)力，因此采取構(gòu)造配筋，同時(shí)加大支頂柱底部，來滿足地基承載力要求，為了防止支頂柱與巖體接觸部位的壓應(yīng)力集中，在支頂柱與巖體接觸部位設(shè)置15m～20m長(zhǎng)錨墩錨索，在滑坡后緣設(shè)置截水溝，在兩根支頂柱之間客土撒草，栽種爬藤植物，在支頂柱上方的巖質(zhì)邊坡鋪設(shè)攀爬網(wǎng)便于爬藤植物的生長(zhǎng)，邊坡治理工作將近一年，未發(fā)現(xiàn)邊坡繼續(xù)出現(xiàn)變形。

圖5 滑移—彎曲破壞示意圖

圖6 滑坡加固示意圖

4 關(guān)于順層邊坡施工問題探討

（1）治早治小的探討

在順層邊坡開挖中，大多數(shù)單位都可能遇到邊坡的變形，遇到邊坡變形并不可怕，可怕的是，明知道邊坡出現(xiàn)了變形，卻認(rèn)為是小問題，不嚴(yán)重，甚至有些單位已經(jīng)請(qǐng)了其他單位進(jìn)行咨詢，咨詢單位也已經(jīng)給出建議了，但仍舊不管不問，最終導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)更大的變形，造成更嚴(yán)重影響的時(shí)候，才意識(shí)到事情的嚴(yán)重性，這時(shí)不僅耽誤工期，還需要花費(fèi)更大的資金進(jìn)行治理。建議在邊坡變形初始階段，就應(yīng)該立即委托相關(guān)單位，查明變形破壞的原因，并請(qǐng)咨詢單位給出意見，按照咨詢單位的意見盡快施工治理，防止邊坡變形擴(kuò)大。

（2）分段開挖與及時(shí)支護(hù)的探討

目前分段開挖與及時(shí)支護(hù)理念也普遍深入人心，大多數(shù)工程師也都知道分段開挖利于坡體穩(wěn)定，但是具體原因可能不太清晰，多數(shù)文獻(xiàn)提到了是邊坡拱效應(yīng)的原因，但是拱效應(yīng)具體怎么應(yīng)用到工程方面，目前沒有明確的規(guī)定，《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范GB 50330-2013》9.2.9條及條文也提到了：影響拱效應(yīng)的因素復(fù)雜，目前理論研究還不能做出定量計(jì)算。可見邊坡拱效應(yīng)確定較難，在不同的地區(qū)、不同地層巖性的邊坡，拱效應(yīng)的產(chǎn)生也不同，具體怎么確定還需繼續(xù)努力研究。在施工時(shí)，分段開挖也要考慮與工期或者施工難易程度的關(guān)系，確保兩者達(dá)到最佳平衡。及時(shí)支護(hù)就是防止巖土體參數(shù)繼續(xù)發(fā)生惡化，在邊坡沒有發(fā)生變形之前就根據(jù)先關(guān)要求進(jìn)行支護(hù)，這樣做不僅節(jié)省資金，而且還能防止邊坡因擱置出現(xiàn)變形。

（3）預(yù)加固的探討

提到預(yù)加固這個(gè)問題，我總能想到未雨綢繆，提前防備這些詞，根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，許多邊坡如果采取了預(yù)加固措施，可能就不會(huì)發(fā)生變形，也不會(huì)造成人員傷亡。但是預(yù)加固理念在工程師心中并未占到一席之地，好多人抱著僥幸的心里，認(rèn)為開挖的邊坡并不危險(xiǎn)，預(yù)加固沒有必要，不僅浪費(fèi)錢，而且耽誤工期。我們所說的預(yù)加固是，知道邊坡在開挖時(shí)可能出現(xiàn)變形或者開挖后也需要防護(hù)的邊坡才進(jìn)行預(yù)加固，來防止邊坡出現(xiàn)變形或者減少開挖量，以達(dá)到優(yōu)化施工的目的，例如都勻市某公路邊坡，原設(shè)計(jì)邊坡開挖達(dá)到十一級(jí)，然后進(jìn)行框架錨索+框架錨桿+截排水+生態(tài)修復(fù)的防護(hù)措施，不僅破壞生態(tài)，而且造價(jià)極高，如果采取預(yù)加固措施，在邊坡未開挖之前，在設(shè)計(jì)道路線邊預(yù)設(shè)置一排抗滑樁，然后在抗滑樁上部形成二級(jí)邊坡，并進(jìn)行相關(guān)支護(hù)即可滿足要求，不僅減少對(duì)生態(tài)的破壞，而且造價(jià)節(jié)約很多。