城市山体高边坡“削坡+锚杆格构梁+生态修复”综合灾害治理技术研究

曹磊CAO Lei

（中铁二十五局集团第二工程有限公司，南京 210046）

0 引言

在我国城镇化进程中，由于各种工程施工等导致的山体滑坡，给人民群众的人身和财产安全带来了极大的危害。所以，必须要在工程建设中，加大对边坡的地质灾害及生态修复的研究，以达到完全解决边坡潜在的地质风险的目的。

本文以南京仙林智谷C 地块边坡支护工程为背景，对城市高边坡的地质灾害及生态修复治理措施进行了较为详尽的论述，对同类工程有一定的参考价值。

1 工程概况

南京仙林智谷项目C 地块占地面积约24000m2，本地块共建设10 幢4-6 层办公楼，拟采用框架结构，地下设一层整体地下车库。建筑红线东南侧沿线大部分区域均为边坡区，建筑场地设计标高均比原地面标高低2～10m 不等，随着开发项目的推进，区内将进行较大范围和较大高差的工程削坡，影响的边坡占地面积约1100m2，由于工程建设削坡，破坏了原有边坡的结构，边坡将存在滑坡等地质灾害隐患。本工程10 幢4-6 层办公楼紧邻山体边坡建设，山体最高处距离房屋基础开挖面17.2m，高差较大且放坡距离不够，不具备采用传统放坡开挖的条件。

2 边坡治理方案

结合本工程周边环境、工程地质条件及开挖深度等因素，建议采用削坡+锚杆格构支护结构进行支护，改善坡体力学性能，同时设置截排水系统，有效消除雨水对边坡的不利影响。同时为改善、提升治理区生态环境，在格构梁内进行喷播种植。

2.1 地质灾害治理措施

2.1.1 削坡减载

本工程以切坡方式进行，坡面切坡45°。坡脚处的标高是根据场地的平面高度确定的，为了保证南部和北部的转换连接，有些地方的削坡角可以降低3～5°，这样才能保证斜坡的平顺，方便下道工序进行。根据《建筑边坡工程技术规范》，该边坡为一级边坡，取边坡稳定安全系数为1.35，区内边坡坡体岩性结构主要为：粉质黏土、强风化泥质粉砂岩。经削坡后边坡的稳定性系数最小值为1.097。

表1 削坡后边坡稳定性系数表

以2-2’坡面为例，通过计算分析，边坡通过削坡后，稳定性大大提高，但是作为建筑边坡，局部坡段稳定性系数仍小于1.35，其安全储备略有不足，因此，仍需对坡面进行加固支护。

①削坡工艺。地表清理→坡面开挖→堆放和处置土方→人工坡面修整→弃渣处理→边坡检查和验收→其它特别问题处理。②边坡开挖法。在开挖过程中，采取了以机械开挖为主要手段，同时配合人工开挖的方式，利用反铲配合推土机和装载机进行开挖，利用推土机和装载机将废渣运到指定场地。脚槽、导流沟、排水沟、截水沟等进行人工挖掘。③边坡工程完工后的检验、处理和验收。在开挖完边坡后，应对基础的尺寸和土体的质量进行检查，并对其进行修补和治理。检验和验收要严格遵循“三检”的要求。

地基表面必须满足有关规程的规定，表面要光滑坚固，无突出物，无松动块体，虚土和浮渣。基坑开挖完成后，应采取相应的防护措施。

2.1.2 锚杆格构

2.1.2.1 锚杆施工

根据图1 边坡治理平面布置图进行锚杆设计如下：

图1 边坡治理平面布置图

图2 削坡示意图

Ⅰ区：锚杆类型为普通锚杆，锚杆孔直径D=130mm，倾角20°（水平向下），自坡脚向上依次分为第一排、第二排等，治理区坡面最多五排锚杆，第一、二排锚杆长度9m，第三、四、五排锚杆长度11m。在实际施工过程中，当锚杆进入中风化层时，锚杆长度可适当减短，入中风化层5m即可。锚杆材料为HPB400ф22 钢筋，锚杆间距竖向2.5m，水平向2.5m。

Ⅱ区：锚杆类型为普通锚杆，锚杆孔直径D=130mm，倾角20°（水平向下），自坡脚向上依次分为第一排、第二排等，该区坡面最多三排锚杆，锚杆长度5m。

锚杆材料为HPB400ф20 钢筋，锚杆间距按照竖向2.5m，水平向2.5m 布置。（图3）

图3 2-2’锚杆孔位布置图

图4 锚杆施工图

①钻孔施工。

1）根据设计定位，采用凿岩机或轻型钻机钻打成孔，孔径为130mm。2）钻孔采用干法施工。在施工过程中，要避免使用水冲钻和对孔壁冲洗，要保证钻孔的质量，避免出现偏斜、扭曲、变形等现象。在此基础上，孔底的倾角不能超过锚固段的3%。3）在进行钻孔时，要做好钻孔压力、钻孔速度及地层及地下水状况的纪录。同时，考虑到岩层的改变，要调整自由端的长度，以求出实际的钻孔长度。4）孔深、孔径应大于设计要求，孔深应超过原设计的50cm。钻孔至设计规定的深度后，要进行3-5min 的稳钻，以防止孔底熄火。5）在碎石土层和破碎风化岩层中，宜采用全套管的方法进行施工。在其他地层中，若遇到塌方，应马上停钻，并迅速采取注浆护壁；注浆压力为0.1-0.2MPa，24h 后再次进行钻孔。6）钻孔完成后，应由质监部门验收合格方可开始下一道工序。

②锚杆与注浆。

1）在进行锚杆施工之前，必须对锚杆进行检查，并根据有关规范对每批锚杆的钢筋进行检验，检验其强度、弹性模量和截面面积，同时对其加工质量、顺直情况等进行检查，不得采用不符合要求的成品。2）锚杆安装要平稳、缓慢，较重的长锚杆要吊装到位，可采用专用支架，在埋设锚杆的过程中，将注浆筒下到孔底；预留50cm 厚的保护层。3）锚孔注浆时，注浆材料为强度为M30 的纯水泥浆，水灰比为0.45-0.5，宜采用为42.5R 普通硅酸盐水泥。施工过程分为两个阶段，一阶段为常压注浆，注浆压力0.7MPa，首次注浆宜采用可循环利用的钢管，在钻孔底部插入注浆管，进行逆向灌浆，将浆体从孔内挤出来，可以加入速凝剂和膨胀剂等添加剂，要充分混合，并要在第一次初凝前使用完毕；锚杆水泥砂浆保护层不少于25mm。4）在锚头的锚固处设置加固筋，该锚筋的外端部弯曲与加固筋相结合，随格构梁的混凝土浇筑而成，其锚头部位的钢筋混凝土保护层不少于50mm。（表2）

表2 锚杆工程质量检验标准

表3 喷播区绿化植物配置表

2.1.2.2 格构梁

①格构梁参数。格构横梁和纵梁的混凝土截面尺寸300×300mm，C30 混凝土，每间隔20m 布置一条，伸缩缝宽度为20mm，并用沥青板材填充。

②格构梁结构施工。1）钢筋混凝土结构的格构梁应设置在边坡的土体中。2）钢筋混凝土格构梁防护坡面上应平整坚固，无松散石块。3）为防止钢筋受到污染和腐蚀，用于格构梁结构的钢筋必须有专用库房储存。水泥应选用42.5普通硅酸盐水泥，不得使用潮湿或过期的水泥。砂石料的各项性能应符合相关规范要求。4）在施工期间，要保留坡体内的土体，作好相关资料，并与工程实际情况对照，若发现与设计相差很大，则要立即与设计部门联系，作出相应的修改。5）挖掘过程中所生成的废料必须集中在规定地点，不能引起二次灾难。6）格构梁的钢筋可在工地上加工、安装，其数量、规格要符合设计，钢筋的搭接要符合相关的规程。7）在混凝土浇筑之前，应安装好模板和支架，在岩石处可不设置模板。8）当混凝土浇注需要设置施工缝时，其位置应设在两个邻近锚杆的中间，并按照相关规范进行相应的处理。9）对已经浇筑完毕的混凝土格构梁，要立即安排专业人员对其进行养护，最短时间为7d。（图5）

图5 锚杆格构+挂网喷播坡面剖面图

2.1.3 截排水系统

为有效拦截坡体外围雨水，及时排除坡面降水，在坡顶设置截水沟，坡脚设置排水沟，排水沟采用钢筋混凝土结构，为了避免降雨渗入斜坡，在斜坡周围修建一条截水槽，并与外部的排水管道相连。

①根据设计的要求，进行截水槽的定位。在此基础上，根据设计图纸的尺寸和高程，确定沟槽的开挖深度，精确地确定了沟槽的尺寸，并进行了沟槽工程的开挖。

②在沟槽开挖时，要尽可能地清除沟中的淤泥、粘土等，以确保槽底的稳固和避免滑坡。如遇大落差、陡坡地段，则需进行加固处理。

③对开挖出的坑底进行了承载能力检测，如不符合规定，需对其做相应的处理；例如换土，填碎石，扰土夯实，灰土夯实等。

④沟槽的混凝土宜使用普通混凝土的泵送，对于施工场地内的环境比较复杂，如不能使用泵送施工，可在工地上进行搅拌；在施工过程中，应使用机器拌和，并根据有关规定，进行混凝土验证。在浇注混凝土的过程中，要对其进行充分的振捣和压实，使其表面平滑、无蜂窝、麻面等现象。

⑤在砼浇筑12h 以内，用合适的物料将砼表面进行覆盖，待砼凝固后，喷清水进行7d 的养护。

2.2 改善生态和环境的措施

为了提高治理区的生态环境和美化景观，本项目提出在治理区域的格构网格内进行挂网客土喷播，并对周围由于建设造成的边坡植物区域进行一般的喷播。在喷播基层在10cm 以上的厚度。（图6、图7）

图6 挂网客土喷播绿化坡面正视图

图7 挂网客土喷播断面图

图8 仙林智谷C 地块边坡监测桩累计沉降曲线图

2.2.1 挂网

采用镀锌铁丝网，规格为：14#；网孔：4cm×4cm；网宽：200cm。将镀锌铁丝网向坡顶上方延伸60cm 以上，用锚钉固定后，回土压实。坡顶固定好后，自上而下挂网，搭接距离不小于10cm，用火烧丝将其绑扎牢固；网面和坡面之间保持约3～4cm 的空隙。

2.2.2 锚固

在较陡边坡岩面上，沿坡顶线以每米1 枚设置主锚钉，与铁丝牢固连接。并在岩面上按2×2m 设置。主锚杆采用φ16mm 钢筋，长200～250mm（可根据边坡实际情况作相应调整）。其它锚钉采用“L”型φ6mm 的钢筋，钢锚钉长度为150mm。“L”型锚钉按间距50×50cm 设置。在铺面网搭接处布置一行，间距1.0m，在坡面其余位置，每平方米不少于5 个“L”型锚钉，且梅花形布置。施工中“L”型锚钉嵌入岩体深度不小于5cm，岩石处用电钻钻空后，用“L”型锚钉紧固，如有空隙，采用水泥注浆，铁丝网与坡面保持一定间隙，并均匀一致。对于个别不平顺的坡面须增设“L”型锚钉，确保铺网贴附坡面。

对于覆盖层较厚的非岩质边坡，采用长约250～300mm或更长的“T”型竹钉紧固，密度为每平方米不少于8 个竹钉（可根据边坡覆盖层厚度等实际情况作相应调整）。

2.2.3 喷附植生基质和植物种子

铺网和锚固施工完成后，可进行喷附植生基质和种子的施工。一次性喷射植生基质和含植物种子及营养液的混合料，应严格按照有关技术规范要求的厚度标准控制实际喷射厚度，厚度约为8～12cm，喷射混合材料平均厚度不小于10cm，在岩性破碎或岩石坚硬坡段喷层厚度可适当增加。施工时一定要核准各种材料混合比例、用水量，并根据试验结果进行配制。

2.2.4 草帘铺设

草帘搭接距离为4cm，用φ3mm 镀锌U 形铁钉固定，草帘主要防止坡面避免受到雨水冲刷。

2.2.5 浇灌养护系统

根据水源位置和现场施工实际情况，布设坡面养护浇灌系统，以便于植被的养护管理，保证植物的正常生长。

①浇灌系统横向水管（顺坡顶线方向）的布置：坡顶、坡脚各设置一道水管，水管规格宜采用2 吋PVC 水管；纵向水管的布置：纵向水管（垂直坡顶线方向）为主水管，以每两道横向水管接一道纵向（主）水管，水管规格宜采用4吋PVC 水管。以纵向（主）水管供水至坡面养护区。②水压力不足时，可用增压泵增压，以保证有足够的水压到达坡面及平面养护区的每个部位。③根据现场的实际情况、水压情况及养护需要，坡面种植区宜布置旋转喷头，使水流成雾状进行喷灌养护，旋转喷头的布置以15m 间距为宜。④坡脚脚区的植被养护可结合人工浇灌，架设养护用电或自备发电机发电，养护用电为三相电，采用标准配电箱，严格按照有关操作规范进行操作。

2.3 边坡变形监测

为了更好地掌握治理区域边坡的变形发展情况，必须要有健全的长期监控和预警体系。针对整治区域内削坡后的地质特征和工程类型，采取变形监控技术，对整治区域内的边坡进行监控，保证了边坡的安全性；研究成果将为评价该项目的预防和控制措施的有效性奠定理论基础。

2.3.1 监测点布设

针对整治区域内的坡体特点，采用垂直和横向两种不同的方法，在切坡坡顶线北侧设置9 个观测点，并对其进行观测。

2.3.2 监控时段和监控频次

根据规范要求，对其进行了不少于一个水文年的监测，并在实施过程中及竣工后对其进行了监测。在建设过程中，每日监测一次，竣工后3 个月内，每隔10 天监测一次，竣工3 个月后，每隔1 个月监测一次，在汛期、雨季和其他特殊现象发生时，监测周期以一个水文年为周期。

2.3.3 监控警报数值

边坡监测点的位移速度大于5.0mm/d，累积变形大于40mm。

3 结束语

边坡建设由于其自身的特殊性，在建设中，任何时候都会引发各种地质灾害，所以要及早进行防治，以解决潜在的地质风险。本文结合南京仙林智谷C 地块工程实例，针对城市高边坡地质灾害治理具体方案和实施要点进行了阐明，通过监测数据显示，坡体位移基本稳定，实践表明本高边坡采取的“削坡+锚杆格构梁+生态修复”的治理措施的可行性，有效地解除山体滑坡的隐患，为同类工程提供了借鉴方案。