浅析某边坡大型崩塌地质灾害治理工程方案设计

2021-11-29吴育新

世界有色金属 2021年13期

吴育新

（广东省有色金属地质局九四〇队，广东清远 511520）

1 概述

（1）工程概况。该边坡崩塌地质灾害最早发生于2013年，崩塌体主要由覆盖土层、强风化岩块及树木组成，堆积于坡面及坡脚，损毁部分坡脚楼房墙体，现已修复。2018年，坡体上部再次发生小型崩塌，崩塌体堆于坡面，目前坡体髙陡，局部发生剥、坠落现象，仍处于不稳定状态。该边坡属于在册威胁100人以上的地质灾害隐患点，该边坡所在区域属于丘陵山区，属地质灾害高易发区，在人为作用及特殊天气如暴雨条件下易诱发地质灾害，边坡威胁对象为坡下村民的安全。

（2）目的任务。在充分掌握边坡变形形成条件、活动规律、危害特点的基础上，利用科学的方法和手段，因地制宜、因势利导，实事求是、经济、合理、有效地布设防治工程。按“因地制宜，量力而行”的原则，将隐患点实施一次治理，彻底消除地质灾害隐患，采用工程治理辅以安全监测，确保治理边坡范围50年内稳定和安全，消除安全隐患，保障坡脚人民日常生活的安全。①防治并举，消除隐患。边坡的崩塌受多种因素的影响，主要包括边坡的物质组成（地层岩性）、地质构造与地震、地形条件、降水、人类工程活动等。针对边坡的特点，在边坡坡脚位置的建筑活动必须严格规划，科学控制，抑制不利因素的发展，同时发展有利因素，达到以防为主，防治并举的原则，从而消除地质灾害隐患。②设计合理、安全可靠[1-3]。地质灾害治理工程应以保护环境、美化环境为原则，精心布置，合理设计，力求工程技术措施可行，工程措施布置应与当地实际地形紧密结合。另一方面，治理工程必须安全可靠，彻底消除灾害隐患。

2 地质环境条件

（1）地形地貌。该区域为山区县，区内东、西部和中南部三面环山，群山环抱，山岭广布，山脉走向呈东西向和北东向，海拔900m以上山峰有10余座，崇山峻岭，巍峨壮观，属中低山～丘陵地貌。隐患点所处次级地貌为残丘地貌，山丘低矮，形状浑圆，山顶标高约85m，坡脚平坦地带标高约32m，相对高差为53m，山体植被发育，种植有松树、桉树。

（2）气象水文。①气象。治理区雨水资源丰富，时有大雨、暴雨发生。年降水量在1510.1mm，平均2202.1mm，年平均降水日为143～213d。降雨量随季节变化大，雨季较长4～10月，降雨多集中在夏秋两季，6～7月平均降雨最多，达713.34mm，占年降雨总量34.9%，夏秋两季降雨可达1648.62mm，占年降雨重量的80.63%。日最大降雨多出现在4～7月之间，日最大降雨量为640.6mm，一小时最大降雨量110mm，最长连续降雨天数31天，最长连续总降雨量685.0mm，这一时间段是地质灾害的主要发生季节。10月～次年2月为旱季，雨量较少，12月份最小。②水文。治理区属珠江流域，河床较陡，平均坡降达4.82‰。据治理区测量年径流量，年平均产水总量17.8×108m3，丰水年为23.87×108m3，枯水年为11.89×108m3。水量受大气降雨量影响大，年际变幅大，年内分配不均匀，一般夏、秋季节降雨量多，河流水量充沛，遇暴雨溢满两岸，局部危害大量农田和水利设施。冬春季节降雨少，河流量锐减，少量溪流出现断流[4-7]。

（3）地层与岩性。边坡基岩主要为三叠系红卫坑组砂质页岩（T3hw）。该坡体岩层风化强烈，表层主要为残坡积粉质粘土（Q）。

（4）岩土分层及特性。边坡基岩主要为三叠系红卫坑组砂质页岩（T3hw）。该坡体的岩层风化强烈，表层主要为残坡积粉质粘土（Q）。根据现场钻孔揭露，治理区内岩土层按地质年代和成因类型自上而下可划分为残积层（Q4）和强风化砂质页岩（T3hw），各岩土层的分布和特征如下：①残积层（Q4）。粉质粘土：黄褐色、土黄色，可塑，主要成分为粘粒及粉粒，韧性及干强度高，为砂质页岩风化残积土。②基岩（T3hw）。强风化砂质页岩：土黄色、深灰色、褐黄色，砂质结构，层状构造，主要由砂岩碎块及粘土组成，局部含碳质，砂岩主要矿物成分为石英、长石，可辨原岩结构，岩芯呈短柱状。

（5）地震。根据《广东省地震烈度区划图》，治理区所在区域的地震基本烈度属Ⅵ度区，区域地壳稳定。根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（2016版）中4.1.3，通过土层等效剪切波速计算和各类建筑场地的覆盖层厚度(m)表的查询，综合判定：场地类别为I1类。据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010，2016年版）第5.1.4条和附录A.0.17条的，治理区的抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反映谱特征周期为0.35s。

（6）场地水文地质条件。根据地下水赋存条件、含水层水理性质和水力特征，治理区地下水类型主要有松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水含水层为坡残积层，基岩裂隙水主要赋存于砂页岩裂隙中，为弱承压裂隙水类型，其透水强度及含水量与基岩的裂隙发育程度有关，变化幅度较大。治理区地下水主要靠降雨和地表滞水渗入补给，本区雨量充沛，可以为地下水的补给提供丰富来源，地表岩层（石）风化强烈，岩层（石）破碎，植被覆盖率>65%，降雨渗入补给条件和储水条件好，岩石节理、裂隙的发育有利于大气降雨和地表滞水垂直渗入补给；枯水季节地表水是地下水主要补给来源，地下水的补给途径较多。

根据实验报告，地下水对混凝土结构具有微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。

3 地质灾害特征

根据勘查报告及现场调查，本次发生地质灾害的地段属于山体北侧，主由于削坡建设房屋引起，拟治理边坡可见较多崩塌体堆积于坡面及坡脚，崩塌体主要由覆盖土层、强风化岩块及树木组成，未造成人员伤亡。经确定，崩塌为小型崩塌，其原因是削坡建房形成的陡立了边坡，治理区所处地带岩土体较松散，砂岩结构较破碎，工程力学强度较差，而汛期内佛冈县的雨水较多，在暴雨及连续降雨作用下，导致岩土体因浸水湿润而自重增加，强度降低，导致崩塌地质灾害的发生，综上所述，削坡建房是主导因素，岩土体特征是内在因素，强降雨为诱发因素。

发生地质灾害的地段在区域上属于丘陵山区，均为人工边坡小型崩塌，仅造成少量经济损失，所幸未造成人员伤亡，灾情为小型；目前该边坡局部坡面裸露，坡顶局部土体临空，有再次发生崩塌/滑坡的可能，边坡威胁对象坡脚居民及房屋，受威胁坡脚居民人数约113人，潜在经济损失300万元，按照地质灾害险情分级标准划分险情为大型，发育程度强。

4 防治工程等级

治理边坡地段崩塌地质灾害影响范围内有商铺、居民楼及酒店，地质灾害潜在经济损失为300万元，威胁人数为113人，根据《崩塌防治工程勘查规范（试行）》（TCAGHP011-2018）中6.3崩塌防治工程等级划分，本次崩塌地质灾害防治工程等级为Ⅱ级。

5 设计需要解决的问题及相应措施

根据边坡的特征，本治理工程设计拟解决如下问题：①进一步减少坡体荷载；②进一步破坏边坡的滑移条件，阻止滑坡/崩塌的进一步发展；③边坡岩土体为残坡积土，遇水易软化，应阻止地表水入渗，疏导地下水排泄。

针对上述问题，相对应采取的措施是：①坡体进行清坡等减压卸荷措施,特别是对已发生崩塌段需进行坡面清理。②采用锚杆+格构梁作抗滑措施，阻止边坡的潜在滑动危险；③在相应位置设置截排水沟，最大限度将雨水、地表水引出影响边坡稳定的区域。

6 方案比选

治理方案一：根据勘查结果，地灾灾害类型主要为崩塌，规模为小型，治理工程设计思路主要对边坡分级削坡减载+锚杆格构梁+混凝土挡土墙的支护结构，有效地增强边坡的稳定性，并在格构梁内液压喷播植草绿化，同时在边坡上设置截排水系统，有效快速排走雨水，消除隐患。边坡分四级削坡，按不大于1:1.0～1:1.20坡率削坡，坡面采用锚杆+格构梁+坡脚挡土墙支护，格内喷播植草绿化。边坡施工12～15排锚杆，锚杆长度均为12～15m，采用φ28钢筋，水平间距2.8m，竖向间距2.0m，施工角度为15°，成孔孔径130mm。格构梁截面300mm×300mm，格构梁设计强度为C25。坡脚通长混凝土片石挡土墙，在坡顶设置一道截水沟，坡脚及平台均设置一道排水沟。

治理方案二：根据勘查结果，地质灾害类型主要为崩塌，规模为小型，治理工程设计思路主要对边坡在按坡面清理+挂网喷砼+截排水沟的支护结构，有效地增强边坡的稳定性。治理方案对边坡坡顶临空状态的坡残积层及坡面破碎岩体清理后，对坡面进行钢筋锚杆+网喷砼的支护结构，有效地增强边坡的稳定性，在边坡上设置截排水系统，在坡脚设置爬藤类种植槽，复绿坡面。边坡分四级削坡，按不大于1:1.0～1:1.20坡率削坡，锚喷钢筋锚杆长度12～15m，间距@2.0m×2.0m，杆体采用φ28钢筋；网喷砼厚200mm，挂钢筋网，混凝土强度为C25。本方案施工工期约5个月。

治理方案一与治理方案二在治理工程造价上差别不大，二者经济、技术可行、施工难度不大，治理效果、经济及美观方面，治理方案一要优于治理方案二。因此综合考虑，治理方案一，即削坡减载后，施工锚杆+格构梁+坡脚挡土墙+坡面绿化的治理型式方案是较优的，因此，确定方案一为本边坡治理方案。

7 工程治理方案

边坡按1：1.0～1:1.25分级削坡减载，设置三平台，平台宽约2.0m。坡面采用锚杆+格构梁支护，施工12～15排锚杆，锚杆长度为12～15m，采用φ28钢筋，锚杆水平间距2.8m，竖向间距2.0m，施工角度为15°，成孔孔径130mm。格构梁截面300mm×400mm，格构梁设计强度为C30。在坡脚设置一道高2.5m的C30混凝土片石挡土墙，基底埋深1.0m，出露地坪面约1.50m，坡顶设置一道截水沟，平台及坡脚各设置一道排水沟。