顺层岩质边坡施工中加固措施探讨

周鑫正，孙乾征

（贵州省地质矿产勘查开发局104 地质大队， 贵州都匀 558000）

在贵州地区顺层岩质边坡分布非常普遍，且很多人都认为顺层岩质边坡变形机理简单，治理起来也方便，最初顺层岩质边坡加固与预加固措施也并未引起人们的足够重视，不合理的顺层岩质边坡加固现象也较普遍，顺层岩质边坡演变为滑坡事例也时有发生，例如2014年8月27日，贵州省福泉市小坝顺层滑坡地质灾害造成23人遇难，22人受伤；2017年9月23日，贵州省三荔高速荔波段发生顺层滑坡事故，造成3人死亡，3人失踪，3人受伤，除此之外仍存在大量的顺层边坡变形现象，下面就结合几个工程案例谈下顺层边坡的加固与预加固措施。

1 软硬相间顺层岩质边坡加固

软硬相间顺层岩质边坡在开挖后易沿着软弱岩层发生变形，边坡破坏的模式为滑移—拉裂，以都匀市某公路边坡为例，该边坡岩体组成为泥灰岩与粘土岩互层，边坡从2020年4月开始开挖，开挖完成60天左右，当地村民稻田出现一些小的裂缝，由于稻田的水并未下渗，未引起施工方的重视，到2020年9月，当地村民快要收水稻，发现稻田里没有水，且裂缝变大，向后及四周延伸到附近的坡体，施工方委托我单位进行工程治理，根据滑坡变形特征及所处地质环境条件，我单位给出“分级放坡+框架锚杆+框架锚索+截排水沟+生态修复”综合治理方案。具体简述如下：为了修整边坡便于施工，同时减小下滑力，对边坡采取分级放坡措施，形成三级边坡，马道均为2m，一级边坡高8m，坡率为1：0.85，二级边坡高8m，坡率为1：1，三级边坡高5m，坡率为1：1.5，一级与三级边坡采取9m框架锚杆进行支护，二级边坡采取13m～19m框架锚索进行支护，在三级边坡与滑坡后缘设置截排水沟，在一、二、三级框架间码植生袋起生态修复的效果。在施工时，要严格按照逆作法，边坡开挖应从上向下，同时遵循边开挖边支护，开挖完成立即支护等原则。

图1 滑坡后缘裂缝

图2 滑坡加固示意图

2 薄层岩体顺层岩质边坡加固

薄层岩体顺层岩质边坡在开挖后易在应力集中部位发生溃曲破坏，根据工程经验该位置大约在边坡三分之一处，根据《工程地质分析原理》，在薄层岩体或者延性较好的碳酸盐类层状岩体中，当顺层岩质边坡滑移面的综合内摩擦角小于滑移控制面的倾角时，滑移面上部岩体易沿着滑动面滑移，但因滑移面未临空，在下滑的过程中受阻，导致坡脚附近顺层岩板承受纵向压应力，岩体发生弯曲变形，甚至发生溃曲破坏，边坡破坏的模式为滑移—弯曲，以福泉市某矿山边坡为例，该边坡岩体由薄层状变余板岩组成，且采矿边坡高，边坡斜长大，非常容易发生变形破坏。矿山为了扩大工业场地与采矿规模，需对原工业广场后的斜坡进行削方，削方的坡率为1：1，在削方一段时间后，坡脚工业广场与坡顶出现裂缝，矿山业主委托我单位进行工程治理，我单位给出“锚喷+框架锚索+截排水沟+生态修复”综合治理方案。具体简述如下：原边坡为四级边坡，马道均为2m，四级边坡采取锚喷进行支护，锚杆长3m，三级边坡也采取锚喷进行支护，锚杆长6m，二级边坡与一级边坡均采取15m框架锚索进行支护，在四级边坡后缘设置截排水沟，在一、二边坡框架间码植生袋起到生态修复的效果。目前施工完成已经一年多，未发现边坡继续出现变形。

图3 滑移—弯曲破坏示意图

图4 滑坡加固示意图

3 上硬下软顺层岩质边坡加固

上硬下软顺层岩质边坡在贵州是最常见的，也是最容易发生变形破坏的，大多发生在中等倾角的岩层中，当边坡开挖坡度较大、较陡时，边坡坡角大于岩层的倾角，由于支护不及时，随着时间的推移，下部软弱岩层在外界因素影响下会不断发生恶化，由于边坡开挖的高度大、坡度陡，为上部硬岩变形提供了有利临空面，上部硬岩在重力作用及降雨条件下非常容易沿着下部软弱岩层发生顺层滑移-剪切破坏，滑面为直线型。以都匀市某矿山边坡为例，矿山为高速公路临时料场，在开山采矿时，施工方从坡脚向上开挖，在料场取矿接近尾声时，料场左侧边坡发生滑塌，右侧边坡坡顶出现多处裂缝。为了保障料场矿山后期的恢复，业主委托我单位进行工程治理。我单位给出“锚墩锚索+支顶柱+截排水沟+生态修复”综合治理方案。具体简述如下：对边坡底部采取10根支顶柱防止滑坡变形，根据下滑力计算支顶柱截面积为1m×2m，由于支顶柱顺着岩层设置，主要承受压应力，因此采取构造配筋，同时加大支顶柱底部，来满足地基承载力要求，为了防止支顶柱与岩体接触部位的压应力集中，在支顶柱与岩体接触部位设置15m～20m长锚墩锚索，在滑坡后缘设置截水沟，在两根支顶柱之间客土撒草，栽种爬藤植物，在支顶柱上方的岩质边坡铺设攀爬网便于爬藤植物的生长，边坡治理工作将近一年，未发现边坡继续出现变形。

图5 滑移—弯曲破坏示意图

图6 滑坡加固示意图

4 关于顺层边坡施工问题探讨

（1）治早治小的探讨

在顺层边坡开挖中，大多数单位都可能遇到边坡的变形，遇到边坡变形并不可怕，可怕的是，明知道边坡出现了变形，却认为是小问题，不严重，甚至有些单位已经请了其他单位进行咨询，咨询单位也已经给出建议了，但仍旧不管不问，最终导致边坡出现更大的变形，造成更严重影响的时候，才意识到事情的严重性，这时不仅耽误工期，还需要花费更大的资金进行治理。建议在边坡变形初始阶段，就应该立即委托相关单位，查明变形破坏的原因，并请咨询单位给出意见，按照咨询单位的意见尽快施工治理，防止边坡变形扩大。

（2）分段开挖与及时支护的探讨

目前分段开挖与及时支护理念也普遍深入人心，大多数工程师也都知道分段开挖利于坡体稳定，但是具体原因可能不太清晰，多数文献提到了是边坡拱效应的原因，但是拱效应具体怎么应用到工程方面，目前没有明确的规定，《建筑边坡工程技术规范GB 50330-2013》9.2.9条及条文也提到了：影响拱效应的因素复杂，目前理论研究还不能做出定量计算。可见边坡拱效应确定较难，在不同的地区、不同地层岩性的边坡，拱效应的产生也不同，具体怎么确定还需继续努力研究。在施工时，分段开挖也要考虑与工期或者施工难易程度的关系，确保两者达到最佳平衡。及时支护就是防止岩土体参数继续发生恶化，在边坡没有发生变形之前就根据先关要求进行支护，这样做不仅节省资金，而且还能防止边坡因搁置出现变形。

（3）预加固的探讨

提到预加固这个问题，我总能想到未雨绸缪，提前防备这些词，根据实际工程经验，许多边坡如果采取了预加固措施，可能就不会发生变形，也不会造成人员伤亡。但是预加固理念在工程师心中并未占到一席之地，好多人抱着侥幸的心里，认为开挖的边坡并不危险，预加固没有必要，不仅浪费钱，而且耽误工期。我们所说的预加固是，知道边坡在开挖时可能出现变形或者开挖后也需要防护的边坡才进行预加固，来防止边坡出现变形或者减少开挖量，以达到优化施工的目的，例如都匀市某公路边坡，原设计边坡开挖达到十一级，然后进行框架锚索+框架锚杆+截排水+生态修复的防护措施，不仅破坏生态，而且造价极高，如果采取预加固措施，在边坡未开挖之前，在设计道路线边预设置一排抗滑桩，然后在抗滑桩上部形成二级边坡，并进行相关支护即可满足要求，不仅减少对生态的破坏，而且造价节约很多。