广州市从化区某国家森林公园边坡地质灾害治理工程设计方案

吴 舒

广东省海洋地质调查院 广东 广州 510080

崩塌、滑坡地质灾害在景区道路边坡中十分常见[1]。在景区开发过程中，往往重视景区路面建设，却忽视了道路边坡的防护措施，没有及时采取有效的边坡支护措施导致道路边坡坡面裸露、长期受雨水冲刷。久而久之，道路边坡就出现崩塌、滑坡等地质灾害，最终影响景区的正常运营。本文以广州市从化区某国家森林公园边坡地质灾害治理工程为例，探讨景区道路边坡地质灾害治理的有效措施。

1 工程概况

拟治理边坡位于广州市从化区某国家森林公园内，坡顶和坡脚均为公园上山道路，在强降雨天气期间发生滑坡地质灾害导致坡面土体连带竹林滑落至坡脚道路上，堵塞公园道路。滑坡主滑方向为70°，水平投影长度约42m，宽约30m，最大高差约30m，滑坡体积约7000m3，属小型滑坡。

1.1 地质环境条件

1.1.1 地形地貌

拟治理边坡处于丘陵地貌中，总体地势北西高南东低，整体坡度40～55°，山体由花岗岩构成，表层土体风化强烈，景区开发初期修建上山道路进行了大范围的挖方和填土。坡脚道路标高405.09～406.17m，坡顶道路标高435.25～436.93m，最大高差约30m，原坡面植被茂密，植被以竹子为主，坡脚可见中～微风化花岗岩出露。

1.1.2 水文地质条件

拟治理边坡所在区域地下水类型主要为第四纪松散岩类孔隙水，其主要赋存于边坡体内花岗岩风化残积而成的砂质黏性土中，富水性弱。拟治理边坡所在区域气候温暖湿润，雨量充沛，大气降水是该区域内地下水的主要补给来源，山间谷地基岩裂隙水的侧向补给、渠道水网的渗入补给也是该区域内地下水的重要补给来源。

1.1.3 工程地质条件

根据钻孔资料以及综合地质调查，拟治理工程范围内岩土层自上而下依次划分为砂质黏性土、强风化花岗岩、中风化花岗岩和微风化花岗岩，各岩土层的工程地质特征如下：

1) 砂质黏性土：褐色、褐红色、褐黄色、灰白色，土质均匀，粘性一般，可塑，主要由粉粒、粘粒和及大量砂砾组成，遇水迅速软化，组织结构全部破坏，由花岗岩风化残积而成，该层主要分布于坡顶道路下方以及坡面，其揭露厚度为5.10～5.60m，平均5.27m，平均标准贯入试验击数为17.1击。

2) 强风化花岗岩：褐色、褐红色、褐黄色、灰白色，岩石风化强烈，岩芯呈半岩半土状，遇水易软化，局部夹大量石英、花岗岩碎块。该层分布于坡顶道路下方以及坡面，其揭露厚度为1.10～8.20m，平均3.92m。

3) 中风化花岗岩：褐色、褐黄色、灰色，岩质较硬，岩芯不完整，多呈坚硬块状，裂隙发育，中粗粒结构，块状构造。该层在场地内均有分布，其揭露厚度为1.10～2.70m，平均1.83m。

4) 微风化花岗岩：褐黄色、灰色，岩质较硬，岩芯较完整，多呈短柱状，中粗粒结构，块状构造，该层在场地内均有揭露，坡脚可见微风化花岗岩出露，其揭露厚度为1.00～4.30m，平均2.96m。

1.2 边坡稳定性分析

现场调查可见坡脚有土体和中～微风化花岗岩的交界面出露，岩石裂隙中有水流出，水在岩土交界面中能起到润滑的作用，诱发岩体上方土体滑动。坡面的砂质黏性土又是具有遇水易软化、崩解的特征。上述两种因素是滑坡地质灾害的诱因。

景区内削坡修路形成的边坡坡度较大，景区道路较陡，地表径流条件较好，大量雨水汇集到道路上和排水沟内，但又因排水沟局部低洼、堵塞，在强降雨天气期间常见排水沟内雨水外溢至路面，加之道路内侧高外侧低，且道路外侧没有截排水措施，导致雨水大量汇集到路面后再次溢出冲刷道路外侧边坡，引发此次滑坡地质灾害。

综上所述，拟治理边坡在强降雨天气下，极易发生滑坡地质灾害。

按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）第3.2条规定判断，该边坡属土质边坡，边坡工程安全等级为一级。

按《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219-2006）第5.1条规定，该边坡防治工程等级为一级。

2 边坡治理工程设计

2.1 工程方案设计

拟治理工程设计遵循“固脚、强腰、排水”的治理原则[1]，根据滑坡地质灾害的成因以及恢复景区道路和植被的需求分析，采用“混凝土挡土墙+锚杆（索）+钢筋混凝土格构梁+梁间绿化+截排水系统”为主体的治理方案，设计方案详细内容如下：

1、混凝土挡土墙：设置于坡顶道路路肩，墙宽0.4～0.8m，墙高5.9～10m，采用C30混凝土现浇，并采用预应力锚索锚固墙身，挡土墙每隔10m设置沉降缝。泄水孔按梅花形交错布置，间隔2m。墙后回填砂石，夯实后浇筑C15混凝土路面。挡土墙顶部高出地面0.6m以拦截路面雨水和保障行车安全。

2、锚索：采用4×7φ5钢绞线，锚索全长15～18m，自由段长度6m，水平间距2.5m，垂直间距2.0m，钻孔直径150mm，成孔角度20°。

3、钢管桩：设置于混凝土挡土墙基底，成孔直径φ300，置入φ219×6钢管，全长10m。

4、削坡坡率：1：1.80～1：1.13，并清除边坡表面凸出土体，支护面与两侧坡面接壤要平缓过度。

6、格构梁：梁宽300mm，梁高400mm，采用C30混凝土现浇，梁间培土绿化。

7、在坡顶和坡脚设置排水沟，沟内径0.5m×0.5m；沿坡面设置跌水台阶。

8、绿化应选择适宜本地生长和根系发达的草种并做好养护，成活率不低于90%。

图1 边坡支护设计剖面图

2.2 设计方案稳定性计算

2.2.1 计算方案

拟治理边坡坡面形态、岩土层差异不大，故选取一个设计剖面进行一般工况和地震工况条件下的边坡稳定性分析和坡顶混凝土挡土墙稳定性分析。

根据设计边坡的边坡形态、土层分布、地下水位、锚杆（索）设置等情况，采用简化Bishop法计算设计剖面在上述两种工况条件下的安全系数[2]。挡土墙稳定性计算是采用库伦土压力理论计算安全系数。

2.2.2 荷载组合

一般工况：在低水位条件下，考虑岩土体自重。

地震工况：在高水位条件下，考虑岩土体自重，抗震设防烈度按7度考虑。

2.2.3 设计参数

计算所选的岩土物理力学参数是以勘查报告为依据，并参考有关规范及地区经验确定。岩土物理力学参数详见表1。

表1 岩土物理力学参数

2.2.4 稳定性计算结果

根据上述计算方案、荷载组合以及设计参数，分析设计剖面稳定性和挡土墙稳定性，结果详见表2。

表2 安全系数计算

2.3 截排水设计

通过综合考虑该工程所在地的降雨量、汇水面积、地形地貌等因素计算雨水流量和截排水沟设计流量，以此来确定截排水沟的断面几何尺寸[3]。通过对比雨水流量和截排水沟流量计算结果（表3和表4），确定截排水沟的设计流量能满足本工程的排水要求。

表3 设计流量计算

表4 截排水沟参数及流量计算

3 结语

采用“混凝土挡土墙+锚杆（索）+钢筋混凝土格构梁+梁间绿化+截排水系统”的治理方案，能够形成有效的边坡整体防护效果。截排水系统能汇集雨水避免雨水继续冲刷坡面；坡顶混凝土挡土墙能防止坡顶的松散岩土体继续坍塌、保护坡顶道路；格构梁与锚杆能有效控制坡面整体位移，格构梁间植草绿化能防治水土流失也有利于美化景区环境。

此方案所采用的支护措施常应用于道路边坡和建筑边坡的地质灾害治理工程中，相关的施工工艺已经应用得非常成熟，能有效控制坡面位移，支护结构耐久性好，地质灾害治理效果显著。