谢明钧，姚院峰，胡致远

(1.四川华电珙县发电有限公司， 四川 珙县 644000； 2.中南电力设计院有限公司， 湖北 武汉 430071)

边坡安全问题几乎一直伴随着人类土木文明，不同类型的工程往往形成不同规模的人工边坡，安全问题经常产生于改变地形造成岩土体不足以支撑自身重量形成的运动、破坏、堆积、再稳定。期间，工程措施的介入，会极大的约束运动和变形，强制使其稳定，支护结构承受阻止变形产生的荷载，需要关注边坡和结构的协同安全。

边坡防治工程涉及勘察、设计、施工、监测等几个环节[1-3]，其中勘察主要是查明工程地质条件[4-7]，提供计算所需岩土参数[8-10]，分析破坏机制[11-15]，建议加固措施[16-20]；设计主要利用勘察提供的参数、确定的滑面验算结构措施的各项强度，设计出满足安全控制标准的防治工程措施，编制相关设计图表；施工主要是按照设计报告及图件编制可行的施工组织，并完成实体工程施工；监测主要是根据勘察、设计、施工的有关技术文件，制定科学合理的监测方案，针对施工期边坡进行重点监控，保障施工安全。边滑坡防治工程涉及的各环节就是该领域研究的基本问题和核心热点，多数为经验性和应用性的东西。

本文依托印尼某火电厂A2—A4区边坡防治工程，探讨防治工程不同阶段、不同环节勘察+设计+施工+监测工作的经验得失，为类似工程的综合安全保障提供借鉴。

1 工程概况

1.1 火电厂规划及场地

工程场地位于印度尼西亚南苏门答腊省穆印县Tanjung Agung镇境内。地貌类型为剥蚀丘陵、沟谷、斜坡地，初始地形高程为85.26 m～116.26 m。根据厂区总平面布置方案及征地边界，场地平整后，挖方边坡主要分布于厂区北侧、西侧、东北侧、南侧、东南侧和东侧，最大坡高22 m，总长度1 602 m；填方边坡主要分布于厂区西北侧、东北侧和西南侧，最大坡高23 m，总长度1 717 m。A2—A4区位于场地正北挖方边坡区域。

1.2 工程地质条件

1.2.1 地形地貌

A2—A4区的初始地形地貌为剥蚀丘陵，主要为丘陵和自然沟谷组成的斜坡地形，地面标高在100.54 m～115.47 m，见图1。

1.2.2 地层岩性

根据图2(a)横剖面和图2(b)纵剖面钻孔揭示的地层资料，自上而下依次为：表层耕植层或填土、全新统残坡积黏土、更新统残坡积黏土、全风化泥岩、煤层、强风化泥岩和煤层。

图1 A2—A4区边坡平面图

图2 A2—A4区边坡工程地质剖面图

(1) 黏土，黄褐—褐黄色，稍湿—饱和。可塑状态为主，局部为软塑或硬塑状态。

(2) 黏土，灰—深灰色，主要由黏土矿物构成，局部含有石英、长石颗粒，呈硬塑—坚硬的土状。标准贯入试验实测击数10击～20击。

(3) 全风化泥岩，灰—深灰色，全风化，未胶结，局部夹砂岩，主要由黏土矿物构成，岩芯呈坚硬的黏土状。标准贯入试验实测击数20击～40击。

(4) 煤，黑色，全风化，岩芯呈碎块状，呈透镜体分布于(3)层中。厚度不一，性质较差，易扰动和软化，相对软弱，是牵引滑动的主因。

(5) 强风化泥岩，灰—深灰色，强风化，未胶结，局部夹泥质砂岩，主要由黏土矿物构成，岩芯呈坚硬的黏土状。标准贯入试验实测击数大于40 击。

(6) 煤，黑色，强风化，岩芯呈碎块状，呈透镜体分布于(4)层中。厚度不一，性质较差，易扰动和软化，相对软弱，多数基坑深度在其之上，安全影响有限，但要注意大面积开挖暴露造成长距离隆起和滑移。

根据原位测试、室内试验，结合地区经验和工程类比，综合确定各地层岩土体的物理力学性质建议值，统计列于表1。

表1 A2—A4区边坡各地层计算参数统计表

1.2.3 地震

20m深度土层剪切波速181.74 m/s～307.35 m/s，场地土类型为中软土—中硬土；覆盖层厚度大于5 m；厂址区建筑场地类别为II类。

厂址区抗震设防烈度为8°，地震动峰值加速度为0.286g，地震动反应谱特征周期可按0.40 s考虑，设计地震分组可按第二组考虑。

1.2.4 地下水

场地地下水类型主要为上层滞水及基岩裂隙水，主要赋存于泥岩、砂岩与煤层的裂隙中，大气降水补给，蒸发和地下渗流排泄。地下水位连续性差，无统一的稳定水位，水位和水量随季节性变化明显。常年最高地下水位按场坪标高下0.50 m考虑。

在干湿交替(地表下5.00 m以上)及长期浸水(地表下5.00 m以下)作用条件下，地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋具有微腐蚀性。

2 破坏模式和应对措施

2.1 破坏模式分析

(1) 地形追踪揭示的破坏特征。图3(a)揭示该区初始地形相对平缓，沟壑发育，气候影响带较深，表层土体有膨胀特性，说明表层土体的自稳能力较差。初始地形代表了自然稳定坡度特征。图3(b)改变了自然地形，则坡度变陡，稳定状态变差，尤其是气候影响带范围的暴露面积增加，这也不利于坡体长期稳定。

(2) 关键层揭示的破坏特征。根据现场开挖揭露的地层，图4(a)剖面和图4(b)平面揭示的全风化泥岩的土岩分界面显著，容易形成剪出破坏；图4(c)和图4(d)揭示的煤层3-1层切穿容易造成的侧向挤出破坏显著，所以煤层3-1层为关键层，煤层4-1埋深较大，基坑普遍不会切穿该层造成临空破坏。

图3 Google地图揭示的区域地形

(3) 邻近基坑施工造成的破坏特征。该区人工边坡虽然存在上述两个特点，但仅是边坡开挖施工也没有造成大面积破坏，但是邻近基坑施工一旦切穿煤层3-1，则可能造成较大范围的变形破坏。图5(a)基坑和边坡的变形破坏过程，说明基坑施工造成既有边坡的稳定状态急剧劣化；图5(b)当前主要是基坑局部坍滑，边坡变形开裂。

(4) 数值仿真揭示的破坏特征。在上述工程地质和施工记录分析的基础上，利用Phase2D软件，建立整形后A2-1、A3-2、A3-3、A4-4边坡数值模型，剪应变增量揭示的破坏模式见图6。

根据图6(a)，A2区边滑坡，未采取加固措施下的整形边坡，主要为全风化泥岩及上部土层内的圆弧滑动。

根据图6(b)，A3区，A3-2段边坡，未采取加固措施下的整形边坡，主要为全风化泥岩坡脚剪出+3-1煤层+上部土层内弧形组合滑动

根据图6(c)，A3区，A3-3段边坡，未采取加固措施下的整形边坡，一旦切穿3-1煤层则形成3-1煤层+全风化泥岩+上部土层内组合牵引滑动。

根据图6(d)，A4区边坡，未采取加固措施下的整形边坡，一旦切穿3-1煤层则形成3-1煤层+全风化泥岩+上部土层内组合牵引滑动。

图4 关键层造成的破坏

2.2 基于破坏认知的边坡加固设计

在确定A2—A4区边坡破坏模式的基础上，利用理正岩土计算软件得到抗滑桩设计所需最大下滑力375 kN/m。

桩锚结构主要是固脚和防止基坑开挖造成的潜在软弱层滑移；桩锚结构防止基坑施工切穿3-1煤层造成的沿软弱层的组合滑移，区分在于桩长和预应力锚索的长度，桩径1.2 m，桩间距2.2 m，A2区，

图5 邻近基坑施工造成的边坡不利影响

图6 剪应变增量云图揭示的A2—A4区边坡破坏模式

桩长17 m，预应力锚索自由段7 m、锚固段10 m；A3-2区，桩长18 m，预应力锚索自由段15 m、锚固段10 m；A3-3区，桩长21 m，预应力锚索自由段12 m、锚固段10 m；A4区，桩长15 m，预应力锚索自由段14 m、锚固段10 m。坡面稳定主要依靠坡率+台阶+锚杆格构，坡脚的稳定主要依靠桩锚加固。整体上加固思路为控水、固脚、稳坡面。膨胀不良土体对边坡局部安全造成的潜在威胁，需要密切关注局部越顶破坏的安全风险。

2.3 安全监测

当前安全监测的对象为坡顶自然地形、整形坡面、坡脚、基坑，监测措施为地面变形监测+坡体深部位移相结合的方式，测点(孔)布设见图7(a)。

图7 A2—A4区边坡位移监测曲线

图7(b)和图7(c)坡面位移监测曲线揭示的最大位移在cm级，沉降最大出现在坡顶，水平变位出现桩顶上一级坡；图7(d)深部位移监测曲线揭示的最大位移在cm-dm量级，最大值与坡面整形施工和临近基坑施工进度基本吻合，变位增速与坡面整形施工进度和临近基坑开挖进度基本吻合，稍有滞后，对于出现的超出预警值(20 mm)部分均作了预警，并配合施工单位进行了施工调整和优化，主要是加强基坑安全监测、支护措施、增强临时排水和控制施工进度等综合措施，基坑施工至正负零后数据趋于稳定。

深部位移揭示的滑动范围与地质分析基本吻合，主要为3-1煤层切穿产生的牵引滑动。

3 结论和建议

根据A2—A4区边坡破坏机制的多要素分析、桩锚加固和监测，形成如下结论与建议，供其余区段边坡防治和监测参考，也为类似工程提供借鉴：

(1) 自然缓坡地形、存在关键软弱层、存在不良土体(该处为厚度较大的膨胀性岩土)和下部存在基坑的人工边坡段需要引起重视，严禁陡坡开挖，严禁切穿暴露软弱层，边坡整形后方可进行下部基坑施工，且基坑要加强支护和监测。

(2) 该区边坡变形破坏模式，A2区主要为全风化泥岩及上部土层内的圆弧滑动；A3和A4区均为煤层+全风化泥岩+上部土层组合滑移。

(3) 该区地下水埋深较浅，上部滞水溢出点较多，需要整合临时沟渠+永久沟渠及时疏排，严禁基坑和坡脚浸水。

(4) 全强风化泥岩属于易扰动软弱岩层，建议采取桩锚强支护措施，同时需要加强基坑支护和监测，防治基坑失稳造成的边坡问题。