浅谈“逆作法”施工对边坡支护的作用

邓弟平， 李观波

(核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川成都 610000)

随着我国经济的飞速发展，山地工程日益增加，尤其是在西南地区更为突出，这些山地工程项目建设过程中，受场平施工影响，在建设场地内或周边会形成挖方或填方建筑边坡[1]。而这些边坡，特别是“高填深挖”的人工边坡对整个项目的建设有着至关重要的影响。若处理不当，将会引起边坡变形失稳，诱发滑坡、崩塌等地质灾害，造成安全、质量事故，同时也会引发增加工程投资、延长施工工期等不良的经济或社会影响。因此，边坡工程在整个工程建设中必须予以充分重视和特别关注。

边坡的变形破坏与坡体的地貌条件、水文条件和其它外力影响有关，主要受控于地层岩性、结构面和临空面的组合所形成的空间形态关系[2]。但从某种意义上讲，施工方式对边坡所造成的影响程度是不同的，坡体结构越脆弱，施工方式的影响程度就越大。

1 逆作法施工在边坡施工中的保护作用

施工开挖对坡体的影响很大，应寻求一种特殊的施工开挖工艺或方法显得尤为重要，逆作法施工能很大程度上减小或削弱施工开挖对坡体所造成的不良影响，对边坡工程能起到预加固的作用。逆作法本是建筑地下工程的一种新型、成熟、有效的施工方法。鉴于边坡工程和建筑地下工程异曲同工之处，因此，将逆作法施工的理念引入到边坡工程中是合适的。逆作法作为一种特殊的、新型的施工方法，它与传统的施工方法有着本质的区别，其核心内容是“分层开挖，边开挖边加固或先加固后开挖 ”[3]，是一种能够对边坡进行有效的预加固处置的施工方法。这种施工方法与一般施工方法有差异，二者的坡体变形规律与开挖诱发的位移和卸荷区范围也有着明显的差异。

2 典型案例分析

2.1 八二一中学边坡失稳破坏事故

2.1.1 工程概况

八二一中学边坡位于广元市利州区，地处低山丘陵区，场地原始地貌为斜坡地貌。坡体内为规划学校操场，操场场平开挖完成后，在场地北侧形成人工边坡。上部土质边坡采用“放坡+格构锚杆”进行支护，下部岩质边坡采用“桩板墙”进行支挡。但该边坡在治理过程中由于不利的坡体结构、不当的施工顺序、施工质量存在缺陷等原因，施工过程中边坡出现失稳破坏，造成了较大的经济损失和不良的社会影响。

2.1.2 边坡坡体结构特征

该边坡长约130 m，坡向为220 °，最大坡高约22 m。坡体组成物质主要为粉质黏土和泥岩，局部夹薄层粉砂岩。粉质黏土位于边坡上部，呈硬塑状态，厚约2～10 m ，岩土接触面平缓 ；下部岩质边坡出露地层主要为侏罗系中统泥岩，泥质胶结，薄-中厚层构造，局部夹薄层粉砂岩，岩层产状为：200 °∠25 °，为顺层岩质边坡，发育2组节理裂隙：L1：20 °∠42 °，L2：272 °∠75 °，表层岩体风化作用强烈，岩体多成块状或片状(图1)。

2.1.3 设计要求施工顺序

根据边坡坡体结构特征，该边坡具有不利的坡体结构，边坡施工开挖存在诱发边坡变形或失稳的可能性。因此，设计要求在边坡施工过程中应严格采用“先支护后开挖、自上而下分层开挖”的逆作法。其中工况1：土质边坡第一层放坡开挖；工况2：第一层边坡格构锚杆施工；工况3：土质边坡第二层放坡开挖；工况4：第二层边坡格构锚杆施工；工况5：抗滑桩施工；工况6：边坡开挖至抗滑桩设置预应力锚索以下0.5 m处；工况7：预应力锚索施工、张拉和锁定；工况8：边坡开挖至设计场平标高(图2)。

图1 工程地质剖面示意

图2 设计要求施工顺序示意

2.1.4 施工过程简述

2012年8月进场施工，未按设计要求的施工顺序和方法进行施工，施工过程中采用大开挖的方式一挖到底，且未及时进行加固处理，在经历多次强降雨之后，上部土质边坡发生变形，坡口出现明显张性裂缝。2012年11月完成格构锚杆施工，上部土质边坡变形得到有效控制。2013年1月完成A1、A3、A5、B1、B3和B5抗滑桩施工，之后停工4个月。2013年6月复工，完成A2、A4、A5、A6抗滑桩的施工。由于前期未按设计要求采用逆作法施工，边坡大开挖后未及时进行有效加固，在长达半年之久的应力释放和重分布过程中，坡体强度不断降低，难以抵抗边坡卸荷作用，坡体沿外倾软弱结构面形成滑移面并逐步贯通，边坡西侧出现蠕滑拉裂变形并逐渐达到极限平衡状态。2013年8月A1、A3抗滑桩桩身出现多条细小裂纹。随着时间推移，边坡变形加剧并向边坡东侧延伸，2013年9月A1、A3抗滑桩裂纹发展成裂缝，抗滑桩与挡土板出现明显错位，A2、A4、A5、A6和B1抗滑桩也出现裂缝，坡体沿着泥岩和粉砂岩界面发生整体滑动，形成上、下两级滑动面。边坡发生滑移后，滑坡推力增大，抗滑桩无法抵挡增大的滑坡推力，2013年10月4日凌晨12点左右，边坡西侧岩、土体沿泥岩与粉砂岩界面发生整体失稳破坏形成滑坡，并将出现裂缝的7根抗滑桩剪断。

2.2 邻水县经开区大佛寺片区安康花园边坡

2.2.1 工程概况

该边坡位于广安市邻水县城南镇大佛寺片区，地处低山丘陵区，场地原始地貌为斜坡地貌。坡脚为安康花园安置房，设置有两层地下室，受坡脚建(构)筑物场平施工和地下室基坑开挖影响，在建设场地东侧形成人工边坡。针对该边坡采用“锚拉桩+挡土板”进行支护。

2.2.2 边坡坡体结构特征

该边坡为土岩混合边坡，长约150.0 m，最大坡高约18 m，坡向283 °，地层由上至下依次为人工填土层、粉质黏土层及下伏基岩。人工填土层主要分布在坡顶已建小区，厚度约2.5～4.8 m，为坡顶已建小区的地基回填土，填筑时间约20 a。粉质粘土层厚度约3.5～5.3 m，可塑为主。下伏基岩为泥岩，泥状结构，中厚层构造，岩层倾角平缓(图3)。

2.2.3 设计要求施工顺序

由于边坡周边环境较为复杂，边坡坡顶6 m范围内为已建小区及挡土墙，挡土墙高约6.0 m，挡土墙底部即为安康花园安置区内的消防车道，消防车道外侧为两层地下室，地下室开挖深度约8.0 m，地下室开挖后将会形成高约18 m的边坡。因此，设计要求在边坡施工过程中应严格采用“先支护后开挖、自上而下分层开挖”的逆作法。其中工况1：抗滑桩及桩顶冠梁施工；工况2：边坡开挖至抗滑桩设置第一道预应力锚索以下0.5 m处；工况3：第一道预应力锚索施工、张拉和锁定；工况4：边坡开挖至抗滑桩设置第二道预应力锚索以下0.5 m处；工况5：第二道预应力锚索施工、张拉和锁定；工况6：边坡开挖至地下室底板标高(图4)。

图3 工程地质剖面示意

图4 设计要求施工顺序示意

2.2.4 施工过程简述

鉴于该边坡复杂的周边环境，设计文件明确并强调了合理施工顺序的重要性，施工单位在施工过程中严格按照设计要求的施工顺序进行施工，最终确保了施工质量和施工工期。

2.3 小结

以上边坡工程实例，既有失败的教训，也有成功的经验。八二一中学边坡工程，由于周边环境较为简单，坡顶无重要的建(构)筑物，施工过程中没有引起重视，均未按设计要求，而采用不合理的施工顺序，错误的施工方法进行施工，最终导致边坡出现变形，甚至是失稳破坏，造成了经济损失和其它不良影响；而邻水县经开区大佛寺片区安康花园边坡工程，由于周边环境复杂，坡顶有重要的建(构)筑物，施工过程中能严格按照设计要求的施工顺序和施工方法进行施工，确保了边坡稳定和施工安全，顺利地完成了工程项目的建设。

通过对上述工程实例分析，更充分、更直观地反映了施工开挖对边坡带来的影响是不可避免的，也是显著的。因此，在边坡工程中采用“分层开挖、边开挖边加固或先加固后开挖”的逆作法施工方法显得尤为重要，能很大程度上减小施工开挖对边坡所带来的不良影响，确保边坡工程的施工及运营安全。

3 结束语

(1)施工开挖对边坡的影响程度不一，所造成的变形破坏模式和规模各异，与边坡的地貌条件、水文地质条件、坡体结构因素等密切相关，建立真实可靠的地质模型对边坡治理设计和施工具有指导性和针对性。

(2)边坡的变形破坏原因多样，既有可能是地质资料有误或设计方案不甚合理，也有施工顺序和方法不当等原因，边坡治理设计报告中应充分明确施工顺序、施工工艺等，提出“分层开挖、边开挖边加固或先加固后开挖”的逆作法施工理念，并强调应严格按照设计要求进行施工，严禁一挖到底而不及时加固。

(3)边坡治理设计是预测性设计，是风险性设计，在设计过程中应考虑施工过程中存在的各种不确定因素，建议对坡体的力学指标进行适当的折减，以减弱岩土体长期蠕变、不按设计要求施工等对边坡所造成的不利影响。

(4)边坡的勘察设计应充分贯彻“动态设计、信息化施工”的原则，鉴于岩土工程具有复杂性、可变性、风险性、不确定性等特性，难以全面掌握边坡的可靠地质资料，根据施工揭露的地质情况，修改和完善边坡设计是必要的和允许的。