丰顺县丰良镇仙洞中学后山崩塌成因机制及治理手段

黎世政

(广东省核工业地质局二九二大队,广东 河源 517000)

1 引言

崩塌位于广东省梅州市丰顺县东北部丰良镇仙洞村仙洞中学后山边坡，2019年6月11—12日，受特大暴雨影响，教师宿舍、教学楼、学校食堂后山边坡引发两处山体崩塌(BT1：体积约30.00 m3，BT2：体积约50.00 m3)，所幸未造成人员伤亡，崩积物已被校方清除，并在坡脚进行围蔽，严禁师生前往或靠近。该边坡长约150.00 m，潜在崩塌宽度约8.00 m，厚度约5.00 m，潜在崩塌体体积约2 000.00 m3；崩塌直接威胁在校师生约160人的安全，潜在经济损失560万元。崩塌潜在规模为中型，险情等级为大型。崩塌位置见图1。

图1 边坡航拍照

2 崩塌原因分析

根据已经发生和潜在崩塌地质灾害的特征与边坡岩土体近期变形特征分析，崩塌地质灾害的成因可分为内在因素和外部因素。内在因素与地质环境条件密切相关，主要为边坡所在地的地形地貌条件、地层岩性以及崩塌体物质结构条件等；外在因素主要有降雨和坡顶修建坟墓，坡脚削坡建房等人类工程活动。

2.1 内在因素

(1)地形地貌条件。丰良镇仙洞中学后山边坡最高约8.0～15.0 m，长度约150.0 m，边坡坡向约190°，坡顶相对平缓，坡度约20.0°～30.0°，坡顶植被发育，主要以杂树、杂草为主；边坡坡面陡峻，坡度约50.0°～70.0°，局部达80°，坡面裸露，边坡坡脚与坡肩高差约8.00～15.00 m。坡顶局部冲沟发育，未见裂缝，水土流失较严重。该边坡体坡面裸露,坡面陡峻成了边坡发生失稳崩塌基本条件。

(2)地质条件。崩塌区主要岩性为第四系坡残积层(Q4del)，基底岩石主要为晚侏罗世(J3γδπ)凝灰岩。崩塌体的岩土体主要是第四系坡残积层，为晚侏罗系凝灰岩风化剥蚀产物坡残积而成，结构较松散，含较多的半岩半土状风化岩体，透水性较好，土体颗粒之间黏结力较差，同时边坡存在较陡的临空面，在极端天气条件下极易发生崩塌体。

2.2 外在因素

(1)降雨对崩塌影响的分析。崩塌体区地下水补给主要为大气降水，雨水大量下渗进入坡残积层至全风化岩界面，地下水导致残积层土体软化，造成土体强度降低；岩土体容重(饱和)增大，崩塌体的重量增大，造成崩塌体的下滑力增大；同时，地下水的渗入，产生动水压力和孔隙水压力，对崩塌体产生浮托力；由于地下水对滑动面上的浸泡，使基床与边坡崩塌体之间的摩擦力降低，边坡整体安全系数减小。因此，在地下水的作用下崩塌体更容易倾倒或滑移。

(2)人类工程活动。因修建教学楼、宿舍楼等，需对该边坡进行开挖，形成了目前较为陡直的边坡，且坡面裸露无植被，在连续降雨的天气下，坡面松散的坡残积土层含水率达到饱和或近饱和状态下，极有可能再次发生崩塌。

3 边坡治理手段

3.1 治理标准及参数

本边坡体属一般建设项目，场地地质环境属简单类型；根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2013)，该边坡属土质边坡，坡高8～15 m，破坏后果为严重，综合确定该边坡防治工程等级为Ⅰ级。本地质灾害治理工程安全运行年限按50年标准计，一般工况下，永久边坡稳定安全系数取1.35。

经过室内试验、现场原位试验并结合本地区勘查经验，得到的该边坡体各岩土体的设计参数建议值如表1所示。

表1 边坡治理设计岩土参数表

3.2 治理方案

该场地为学校功能用地，综合考虑工程资金、施工条件、施工空间以及学校诉求，根据“安全、绿色、实用”的设计思路，设计采用“分级放坡+挡土墙+锚杆+格构梁+防护网+三维网植草+植生袋+排水系统+监测系统”方案进行边坡支护。

3.3 边坡稳定性计算

该场地边坡属土质边坡，边坡稳定性受土体强度控制，采用圆弧滑动法计算边坡稳定性系数，采用理正岩土软件边坡稳定分析模块，对治理后边坡整体稳定性进行计算。

边坡加固后整体稳定性计算选取1-1′剖面及2-2′剖面，其计算结果及评价见表2。

表2 加固后的稳定性计算结果表(饱和工况)

3.4 治理工程手段描述

(1)挡土墙工程。坡脚布设混凝土挡土墙：高4 m，埋深1 m，顶宽0.6 m，底宽1.4 m。混凝土强度等级为C25，基础置于原状土上，地基承载力不小于160 kPa。浇筑挡墙主体前，应先铺一层10 cm厚C20混凝土打底，上表面留粗糙接触面，然后进行钢筋扎制和支挡墙模板。每隔10～15 m设置1道变形缝，缝宽2 cm，并用PVC泡沫板填塞，沿内外顶三方填塞深度不小于15 cm。

(2)锚杆+格构工程。由于边坡岩土体强度较差，需要在坡面打入锚杆来加固边坡，锚杆长度6～9 m，间距为3 m×2.5 m。格构梁规格为300 mm×250 mm，格构梁为现浇钢筋混凝土，采用C25混凝土，埋入坡面以下150 mm。

(3)截排水系统。为最大限度降低边坡崩塌发生率，在进行边坡施工时需建设排水系统。经过对该边坡地质和地貌的勘察，该边坡排水系统建设包括以下三个方面：

① 坡顶部分：在边坡顶端设置截水沟，防止雨水冲刷坡面，及时对雨水进行引流，减小边坡土层对降水的吸收量。

② 建立纵向跌水沟。为了能够将积水及时排出，在边坡施工前，需要按照排水要求在边坡两侧建设跌水沟，并与排水沟连通。

③坡脚部分。为了能够将积水及时排出，在坡脚设置排水沟，把坡面汇水及坡顶截水及时排泄出去，以防止对坡脚的冲刷。

④ 挡土墙墙体上设置泄水孔。为保证边坡的稳定性，需要在挡土墙上设置3排呈梅花状分布的泄水孔。第一排泄水孔位置需要高于地面0.5 m，使坡面土层积水及时排泄出来。泄水孔间距2 m×1 m，采用50 mm的PVC管。

(4)坡面绿化。坡面格构间需要进行三维网植草，人工将坡面清理后，铺设厚7 cm耕植土，洒水湿润后，自上而下铺设三维网，采用U型钉和钢钉固定。

平台喷播植草，除无需铺设三维网外，其他工艺与三维网植草一致。

(5)监测工程。

①监测目的是为保证施工安全及工程动态设计和优化设计提供科学的依据，节约工程投资，并评价工程质量。所以监测系统设计遵循以下原则：第一，可靠性性原则；第二，关键部位重点监测；第三，信息反馈原则。

②边坡监测内容包括：监测点水平位移、沉降，设置控制标准值、预警值、报警值。

③共设置8个位移监测点和沉降监测点。

④该边坡监测点设置在挡墙顶部和格构梁顶部，监测精度 2 mm。

⑤监测期限为施工期及施工完成后两年。监测周期与降雨量相应，在治理工程施工前每30 d观测1次，施工期间根据具体情况每2～5 d观测1次，数据稳定后5～7 d观测1次，竣工后试用阶段一年内每月观测1次，雨季应加密监测频率。

⑥监测单位应及时整理每次监测数据、资料，提出边坡变形动态及趋势，并汇总成监测报告分别报送业主及设计单位。遇险情危急情况，可首先通过电话(或电传)报告，过后补送正式报告。

4 结论

综上所述，边坡崩塌治理过程中，需要对各种可能导致边坡崩塌的因素进行分析，导致崩塌的因素包括地质、气象以及人为因素等方面。边坡崩塌的治理可以通过建设坡脚挡土墙、排水系统及锚杆支护系统和加装防护网等方式来加强边坡的稳定性，并在施工完成后进行边坡复绿。