某土岩混合边坡破坏模式及支护措施探讨

某土岩混合边坡破坏模式及支护措施探讨

发表时间：2018-01-10T15:14:54.617Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第23期作者：段荣福

[导读] 随着城市建设的发展，建筑边坡的高度和规模越来越大。

建材广州地质工程勘察院广东广州 523129

摘要：土岩混合边坡的可能破坏模式包括土质边坡的近似圆弧滑动方式、岩质边坡的软弱面控制的折线滑动或楔形体滑动方式和堆积体的浅层破坏直线滑动方式，对具体工程的不同部位需找出其控制性因素加以判定。局部注浆加固和设置深层泄水孔对处理土岩混合边坡局部问题是行之有效的方法。

关键词：土岩混合边坡；深层泄水孔；注浆加固；边坡支护

1概述

随着城市建设的发展，建筑边坡的高度和规模越来越大。对于山体开挖形成的人工边坡，其性质大多属于土岩混合边坡，其破坏方式有别与土质边坡的圆弧滑动破坏方式和岩质边坡的软弱面控制破坏方式。目前对土岩混合边坡破坏理论和计算模式的研究滞后于工程实践。通过本工程条件分析和方案选择，希望能为类似工程提供借鉴作用。

2工程概况和地质特点

某边坡位于广东省佛山市，山体最高处79m，自然坡度约30°-45°，开挖局部山体所得空间用于建造五星级酒店。酒店建筑依山体走势呈W型，边坡开挖面高度为20m-68m，沿W型坡底线长度约620m。边坡整体倾角约45°-60°，下部爆破开挖。受开挖难度、爆破震动和山体自然坡度等制约，在12m高度处留一宽度4m台阶，上部不再设置台阶，中部山体于45m高度处设置一平台，宽度约15m。

图一边坡平面图

本边坡为典型土岩混合边坡，其地质条件为：上部3-5m为坡积土，其下为强风化泥岩，厚度约10-20m，局部夹块石，再下为中风化泥岩，裂隙较发育。W型山体中部和两侧为山脊，中部两侧为山谷，左侧山体岩层为顺倾向，岩层面与水平面夹角约40°，右侧山体岩层为逆倾向，中部突出山体风化严重。从局部地质构造分析，右侧山谷处为一褶皱带，岩体扭曲和切割严重。土方开挖完成后两侧山谷和中部山体两侧有少量山水渗出。

3 边坡支护方案设计

3.1边坡破坏模式分析

土质边坡破坏的主要形式为近似圆弧滑动和坡面浅层滑动，岩质边坡的破坏形式主要为由结构面控制的滑动或结构面切割形成的楔形体滑动以及岩层面间薄弱夹层控制的平面滑动，土岩混合边坡可能的破坏形式为上述可能破坏形式的组合体。

根据本边坡地形地势和地质特点分析，边坡可能的破坏方式主要为坡面浅层滑动破坏、由岩层面和结构面控制的深层破坏及局部近似圆弧破坏，分述如下：左侧山体上部为浅层滑动破坏，下部为顺倾岩层面控制的深层破坏；中部山体两侧地质条件较差，可能为近似圆弧滑动破坏，中部山体右侧可能有顺倾岩层面控制的深层破坏；右侧山谷处褶皱切割作用强烈，存在块石滚落可能；右侧山体岩层为逆倾向，边坡体存在上部浅层滑动破坏和局部小结构面控制的楔形体破坏可能。

3.2边坡支护方案的选择

根据上述边坡可能的破坏形式选择相应的支护方案，具体措施为：对坡面浅层浮土和由于爆破松动的块石进行清除，调查出露的结构面和楔形体，对难以支护或影响施工安全的引导其自行垮塌；对坡面进行全面积锚杆支护；为控制深层破坏采用预应力锚索+腰梁支护；采用坡顶截水沟+竖向排水沟+坡底排水沟+坡面泄水孔组成边坡截排水系统。采用坡顶水平位移点+坡面水平位移点+锚索应力计组成边坡监测系统。对台阶以下部分中风化岩层非爆破开挖形成的垂直边坡采用挂网喷砼面层+格构梁+预应力锚索支护方式。

3.3支护方案参数设计

根据计算及类似工程经验，全面积布置锚杆长度为8-10m，间距为2m×2m，预应力锚索竖向间距8m设置1排，水平间距3m，长度20m-35m，腰梁400mm×400mm，喷C20混凝土厚度100mm，挂Φ10钢筋网200mm×200mm。坡面泄水孔间距2m×2m。坡顶钢筋混凝土截水沟600mm×600mm，竖向排水沟600mm×1200mm。

3.4信息化施工

根据动态设计信息化施工原则，对施工过程进行监测。根据监测数据和施工中出现的问题及时修改设计方案和施工参数。施工中出现以下问题。

1、中部山体左侧岩土体监测位移过大，有滑动迹象。经分析该区域土体性质较差，下部岩体风化严重，岩层倾向为逆倾向，开挖后遇暴雨，存在浅层滑动可能。处理措施为：暂停该区域支护施工，待其自然垮塌后重新修坡支护。处理效果：5天后该部位出现浅层滑动，清除滑坡体后进行支护施工，效果良好。

2、中部山体右侧坡顶平台监测位移过大，坡顶出现裂缝。该区域土体性质较差，下层岩体风化严重，岩层倾向为顺倾向，节理发育，存在浅层滑动、近似圆弧滑动和顺岩层面平面滑动的可能。原则上清除该区域松散岩土体为最佳方案，后于业主协商为了整体景观效果尽量保留坡顶平台。处理措施：坡顶沿裂缝进行静力注浆，待变形温度后沿裂缝布置两排树根桩。树根桩要穿过潜在滑动面，长度约20m，

用钻机成孔，孔径110mm，每孔放置三条Φ25钢筋。处理效果：监测数据显示注浆两天后变形趋于稳定，随后施工树根桩，完成后进行支护结构施工顺利完工。

3、右侧山谷和中部山体右侧坡面有山水渗出，水量不大。该区域为小褶皱带，岩体扭曲和切割严重，岩体裂隙较大。处理措施：坡底平台上方3m、8m和13m位置设置三排深层泄水孔，水平间距5m，长度20m，倾角为向上15°。处理效果：深层泄水孔施工完成后坡面不再大面积渗水。

3.4 边坡支护效果

该边坡支护完工两年来经历数次特大暴雨检验，变形稳定，支护效果良好。

4.结论

（1）土岩混合边坡破坏兼具土质边坡和岩质边坡的破坏特征，对于具体工程应在现场细致的地质调查的基础上分区域判定可能的破坏模式，然后采取相对应的支护措施。

（2）在土岩混合边坡中局部注浆和设置深层泄水孔有可能对边坡安全起决定性作用，应引起重视并灵活应用。（3）对于土方开挖形成的建筑边坡，由于目前勘察措施的局限性，难以找出全部的潜在滑动面，完全按照土质边坡进行支护设计存在较大风险或造成过度支护，坚持动态设计显得尤为重要。

参考文献

[1]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）；

[2]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）

[3]《土质边坡稳定分析-原理、方法、程序》，中国水利水电出版社，2003

[4]《岩质边坡稳定分析-原理、方法、程序》，中国水利水电出版社，2005