怒江沿岸某高陡岩体建筑边坡支挡方案的反思

聂 磊

(漳州市翔云岩土工程有限公司，福建漳州 363000)

1 概况

拟建建筑边坡相关的拟建项目位于怒江西岸的一个县镇附近，一条县镇公路从项目区北东侧通过；拟建场地位属于中高山地貌，场地地形高差较大，西南高北东低，整个陡峻山体实际相对高差达200m以上；根据地勘报告钻孔所揭露地层情况，场地地表为(Q4pd)根植土、下部由坡洪积层(Q4dl+pl)角砾、坡积层(Q4dl)块石，基岩为石炭系第二段(Cb)变粒岩；拟建项目距离怒江河岸约5m，本河段河水历史最高水位低于本项目场地15m，受洪水威胁小，①层根植土、②层角砾、③层块石为透水层，④层中风化变粒岩属于裂隙含水层，地下水主要受大气降水补给，并向低洼处径流排泄，本项目勘察范围内未揭露地下水。

本项目边坡按照建筑总图要求的最大支挡高度近20m(即抗滑桩部分)，抗滑桩部分根据建筑总图设计及现场地形大致分为3大段，具体见边坡支挡平面布置图(图1西南区域)。

图1 边坡支挡平面布置

2 调查和资料收集

建设方与笔者公司签订了该建筑边坡设计合同并提供部分设计资料(包括地灾评估报告、边坡勘察报告、建筑总图等)，设计人员初步研究了相关设计资料，于2018年春节后组织去该边坡现场踏勘调查，获得部分现场踏勘照片(边坡典型现场图片如图2所示)，另外收集了部分怒江地区工程地质资料的专业论文文献；对于滇西北怒江地区这种山高谷深的地区，现场踏勘让人体会到“只在此山中，云深不知处”，可惜当时没有带上无人机，后来发现无人机也不一定适宜于怒江地区的高山深谷项目。

图2 边坡典型现场

3 初步发现的问题

设计单位结合现场踏勘照片及建设方提供的地灾评估报告等资料，初步发现该边坡设计条件存在若干问题。

3.1 项目建设场地选址不合理

地灾评估报告的结论明确指出拟建边坡场地“属于地质灾害高易发区，工程建设及运营中可能引发或遭受的地质灾害主要为挖填方边坡滑坡、坍塌；整体斜坡失稳、远程地质灾害等，所需费用较高，防治难度较大。评估区建设场地适宜性总体为适宜性差。”，因此本建筑边坡的选址存在危及建筑及其场地整体安全性的地质灾害隐患，即项目建设场地选址不合理。

3.2 地勘报告真实性存疑

本拟建边坡原始坡面陡峻但是边坡场地的红线之外居然布置了勘察钻探钻孔；第4层中风化变粒岩一段提到“节理裂隙发育，岩体破碎，岩芯多层碎块状、少量短柱状”与“岩层产状75 °∠50 °，发育二组节理：L1：255 °∠55 °；L2:172 °∠65 °”明显自相矛盾(“岩体破碎”怎么会存在结构面或节理面呢？)；“第③层：块石，中密～密实状，稍湿。少量黏性土充填，母岩为变粒岩，棱角状，粒径多为200～400mm，部分100～200mm，”(但是该第③层块石粒径多为20～40cm居然进行了重型动力触探测试而且还提供了N63.5数据！)。

3.3 地勘报告欠缺完整性

设计单位与地勘技术人员就各问题多次沟通要求补充资料。比如补充“各主要地层的各工况下的物理力学指标(含锚索锚固设计所需岩土体与锚固体的极限粘结强度标准值及钢铰线与砂浆之间的粘结强度指标)”“边坡勘察报告应该补充抗滑桩设计的m值及K值”等。

鉴于边坡设计合同当时已经签订，设计单位与建设方通过多次联系函沟通要求建设方提供经施工图审查合格的边坡专项勘察报告。

4 可能的支挡方案

4.1 两种边坡设计方案

虽然对地勘报告真实性存疑又缺少很多资料，鉴于边坡设计合同的设计时限，设计单位仍及时开展边坡设计方案的研究。根据能够掌握到的资料及专业技术规范等约束条件和设计经验，考虑了两种边坡设计方案。

方案一即放坡方案：该场地岩体山体陡峻(原始坡面为60 °或稍大于60 °)与怒江的距离很近(隔一条县镇公路)，采用放坡方案需要开挖的土石方工程量较大，且放坡施工稳定性存在安全隐患。

方案二即支挡方案：预应力锚索抗滑桩+抗滑桩顶部连通冠梁,抗滑桩平面布置上分成三大段，侧翼的两段抗滑桩通过抗滑桩顶部的冠梁对中部主要段的抗滑桩能够提供一定的支撑作用，满足建筑总图的实际抗滑桩支挡高度为20m高左右，中部主要段的抗滑桩平面长度65.5m，侧翼的两段抗滑桩平面长度各为25m，该方案能够实现逆作法施工且可对支护结构实施变形控制。

方案二的安全性比方案一高，工程量也比方案一小，且施工可行。综合比较以上两种方案后采用带压顶冠梁的预应力锚索抗滑桩作为可能的支挡方案，对应原边坡勘察报告典型剖面如图3所示，具体的理正岩土抗滑桩模型见图4。

图3 边坡勘察报告典型剖面

图4 理正岩土计算模型1

4.2 选用边坡支挡方案

专家咨询会的专家意见：预应力锚索抗滑桩+抗滑桩顶部连通冠梁的边坡支挡方案思路基本合理；本拟建边坡需完善和明确地质灾害评价，排除危及建筑及其场地整体安全性的地质灾害，对建筑场地整体稳定性作出评价并宜考虑建筑使用功能，建议优化建筑场地竖向设计，尽量减少边坡治理的难度 (建筑总图设计的场地竖向设计造成项目场地需要大挖大填，总图场地设计明显不合理造成本边坡支挡高度接近20m)。

施工图审查公司反馈的意见：没有收到审查合格的边坡专项勘察报告。

5 进一步发现的问题

5.1 发现邻近曾有“大滑坡”但未查明

在将要提供最终施工图之前，设计人员通过对偶然搜索到的谷歌地球图片进行图片判读后发现拟建场地西侧不到200m存在一个20年左右历史的大滑坡，这个邻近拟建边坡现场20年左右历史的大滑坡(以下简称“大滑坡”)的图片判读信息：滑动模式为平行与原始山体坡面的平面滑裂面斜坡滑动(这与地形陡峻,节理裂隙发育,岩体结构破碎的地质情况是相吻合的)，滑坡主滑方向平面投影长度1km左右，滑坡宽度400m左右，滑坡整体下塌深度60m～70m(该“大滑坡”实际相当于一次现场足尺原型试验)，这也印证了怒江流域是地质环境脆弱区,峡谷深切、山坡高陡、气候复杂,自然条件下就属于山坡地质灾害高易发区,崩塌、滑坡和泥石流灾害十分发育，怒江河谷,地形陡峻，受深大活动断裂影响,节理裂隙发育,岩体结构破碎,不利的结构面组合常常导致岸坡变形失稳，云南怒江河谷岸坡陡峻,岩体结构破碎,地质环境脆弱,河谷岸坡稳定性差,工程建设活动将对地形地貌产生较大扰动,必将导致大量的岸坡失稳,引发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害[2]。“大滑坡”与拟建边坡紧邻，同位于怒江沿岸，因此地层很相近且地质历史成因相同(即：地形陡峻，受深大活动断裂影响,节理裂隙发育,岩体结构破碎, 地质环境脆弱,河谷岸坡稳定性差)，工程地质类比表明拟建边坡也可能存在产生类似滑坡的可能，特别是大开挖施工情况下，该“大滑坡”本应该在拟建边坡场地的地质灾害评估报告及边坡专项勘察报告中明确提供相关查明的情况，施工图审查人员及咨询专家也不一定能够仅仅通过手头的地质灾害评估报告及边坡勘察报告获悉项目现场是否存在这“大滑坡”，该“大滑坡”提醒设计人员注意紧邻拟建边坡存在工程风险。

5.2 GB 50330-2013《建筑边坡工程技术规范》的局限性

在将出施工图之前，设计人员自我复核该边坡所有设计成果时发现按照GB50330-2013《建筑边坡工程技术规范》(以下简称《建筑边坡规范》)手算岩土侧压力的局限性：《建筑边坡规范》关于岩土侧向压力的规定即该规范第6章及附录B的内容实际上是有其适用条件的(即适用于一般情况下山地的建筑边坡)，对于怒江沿岸本项目的陡峻岩体边坡(边坡坡面的坡度甚至大于库伦土压力平面滑裂面的倾角)，根据现行《建筑边坡规范》第6.2.3条即图6.2.3，当取β=θ时岩土侧压力的手算结果理论上可能无限大，而《建筑边坡规范》第6.2.3条即图6.2.3的计算结果明显总是有限值，该规范的内容只是满足一定边界条件下库伦岩土压力的结果，因此针对本陡峻岩体边坡(β≥θ)应该按照库伦岩土压力的基本原理进行计算；理正岩土软件的库伦岩土压力是按照库伦岩土压力的基本原理进行计算的(这样可以提高计算效率)。

5.3 理正岩土计算成果

根据原边坡勘察报告的典型剖面(即地勘报告计算剖面如图3，该勘察剖面明显没有如实反映拟建边坡近200m高的相对高差)用理正岩土抗滑桩建模与按照《建筑边坡规范》手算的计算结果基本一致：库伦岩土侧压力的大小及抗滑桩的截面尺寸和配筋是常规正常范围；按照150m高接近陡峻岩体边坡的实际边坡高度用理正岩土抗滑桩建模(图5)得出的库伦岩土压力是前者的20倍(该巨大滑坡推力也与邻近拟建边坡的谷歌地球图片中大滑坡岩土体的巨量体量吻合)，这样抗滑桩的横截面尺寸将很大(据悉该地区有用到3m×5m尺寸的抗滑桩)且明显配筋无法实现，简单说就是可能的岩土侧压力远超出正常范围(实际上也可能根本挡不住这样巨大的岩土侧压力)。

图5 理正岩土计算模型2

5.4 确认该边坡设计存在较大工程风险

针对拟建边坡的地质情况结合邻近“大滑坡”的谷歌地球图片进行工程地质类比及拟建边坡按照接近实际边坡高度采用理正岩土抗滑桩软件(基于库伦岩土压力基本原理)计算得出20倍于常规岩土侧向压力的岩土侧压力进行综合判断认为该怒江沿岸陡峻岩体边坡设计存在较大的工程风险，及时将进一步发现的问题反馈给该边坡设计的审图公司及相关咨询专家，审图公司和相关咨询专家也较快地确认该边坡设计确实存在较大工程风险，经过与该边坡设计各方责任主体多次沟通，设计公司仅向建设方提供该边坡的方案设计成果。

6 反思

6.1 重视建设项目边坡选址

建设项目(边坡)的选址非常重要，项目选址场地如果存在严重的工程地质风险则相关的岩土工程设计既不安全也不经济。

6.2 山地建设应避免勘察结论失误

山区地质情况复杂、多变，受多种因素制约，地质勘察资料准确性的保证率低，勘察主要结论失误造成边坡工程失败的现象不乏其例[3]。除了专家咨询论证及施工图审查外，建议设计人员将岩土工程设计的工作前置，即设计人员要亲自通过资料收集、现场调查及采用可能的高科技技术手段(比如无人机、卫星地图软件、遥感技术等)复核相关岩土工程勘察报告甚至发现原地勘报告没有反映的项目场地工程地质实际情况。专家咨询论证及施工图审查确有积极作用，但客观上也存在局限性，即很可能由于不了解项目现场的真实情况而使项目存在一定的技术风险，有些国家的岩土工程设计就包含了项目的工程地质勘察内容。

6.3 严格遵守法律法规

岩土工程设计项目一定要事先按照GB/T50379-2018《工程建设勘察企业质量管理标准》进行项目合同的风险识别和项目的合规性及风险评估;设计人员应严格按照国家的建设行业法律法规执业，严格遵守先勘察再设计最后施工的基本建设程序，工程设计应该以施工图审查合格的地勘报告为依据，施工图设计文件未经审查批准，不得使用该图纸进行施工。

6.4 掌握规范，不盲从规范

工程技术标准规范是已有成熟经验的总结，有其适用条件，或多或少存在一定的局限性；有些国家的标准均有免责声明，比如所有英国国家标准的前言均载明一句“CompliancewithaBritishStandardcannotconferimmunityfromlegalobligations(遵守英国标准并不意味着可以免除法律义务)”，国内外的土木工程分析设计软件的用户手册中也有明确的免责声明，GB50330-2013《建筑边坡工程技术规范》的条文说明 强调“但是条文说明不具备与规范正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考”(我国建设工程规范的条文说明都有这句话)；实际工程中很可能遇到超越现有规范的工程项目，设计人员应能够从本专业基本原理基本概念的角度思考和综合判断和处理工程技术问题，设计人员应该牢记林同炎先生的名言,做不盲从规范而寻求利用自然规律的工程师[1]。

7 结束语

借鉴岩土工程设计项目一定要事先进行项目合同的风险识别和项目的合规性及风险评估，尽可能规避工程风险；山地建设的勘察结论失误概率大，工程师应通过各种途径复核岩土工程勘察报告的真实性和完整性；要做不盲从规范而寻求利用自然规律的工程师。