挡土墙边坡事故的岩土工程勘察实例分析

2015-02-23王攀

地球 2015年10期

关键词：挡土墙坡面岩土

■王攀

（广东省核工业地质调查院广东韶关 512000）

挡土墙边坡事故的岩土工程勘察实例分析

■王攀

（广东省核工业地质调查院广东韶关 512000）

边坡问题一直是岩土工程中不可忽视的问题之一，及时发现边坡问题并采取有效的治理措施对建设工程的发展来说有着重要的意义。本文以某公路建设中挡土墙边坡发生山体滑坡、挡土墙垮塌事故的事例为基础，通过灵活运用各种岩土工程的勘察手段，并结合既有的地质资料，定性分析并评价边坡整体稳定性，同时给出了有效的治理措施。

挡土墙边坡勘察治理措施

0 引言

进入新的发展时期以来，随着我国经济的不断增长，各类建设工程在开挖的过程中难免会遇到边坡的安全稳定性问题。边坡稳定性分析和事故治理已成为建设工程中重要的一个组成部分，也是岩土工程勘察工作的重点课题之一。下面就结合实例对此进行讨论分析。

1 工程概况

某路段因发生意外导致西边人行道部分出现了封闭。该段挡墙高度约5.5～8.5m，为重力式挡土墙，垮塌的挡土墙总长度约为43m。如不对该地段滑坡及时整治，在暴雨等极端气候条件下，该滑坡如果进一步发展了，将会给行人、路上行驶的车辆造成安全隐患。

2 勘察方法、勘察工作布置

2.1 现场踏勘

结合以往该地区的山体滑坡的经验，对现场进行仔细的踏勘，根据滑坡体后壁拉裂情况、气候条件、滑坡规模等，初步判定产生的原因是由与深部的软弱带经外部诱因形成滑带。

2.2 勘察工作布置

根据勘察委托任务书及有关规范要求，共布置勘探线5条，勘探点共20个。另采取原状土样40件，扰动土样7件，岩样10组，地下水样2件；标准贯入试验56次/12孔，重型动力触探试验1.3m/2孔。

2.3 勘察方法

该次勘察利用GY-150型钻机2台，工程地质钻探主要采用冲击+回转的钻进工艺，其中第四系土层主要采用冲击钻进，套管护壁；白垩系强、中风化泥质砂岩采用回转钻进，泥浆护壁。对滑带土严格采取干钻，尽量避免扰动，并严格控制回次进尺和土芯采取率。根据所采取的岩、土芯现场进行野外鉴别、分层和描述，并在钻探过程中采取岩土样，取样后立即按要求封存，取样数量和质量均满足有关规范要求。

3 滑坡区自然条件及地质环境条件

3.1 滑坡区自然地理及气候条件

滑坡区位于地区，属亚热带季风湿润气候区，气候温暖，四季分明，春季多雨，夏季多旱。年降水量1035.2～1924.3mm。3～7月为雨季，降雨量占全年的58%～81%。

3.2 滑坡区地形地貌

场区地貌类型属于侵蚀堆积丘陵地貌，修建该路时进行了山体切坡，形成了现西高东低的地形，相对高差约20.00m，见图1。

3.3 滑坡区水文地质条件

场地内的地下水主要为赋存于填土、残积含粉质黏土角砾及中细砂中的孔隙水，水量贫乏，地下水主要受大气降水补给，沿含水层由坡顶向坡底径流、排泄。雨季连续降雨后，场地内有一定量的地下水。

4 滑坡特征

4.1 滑坡空间形态特征

滑坡属于侵蚀堆积丘陵地貌，地势西高东低，相对高差约20.70m，滑坡位于该路西侧山坡，属由于基岩成分差异，风化后形成软弱结构面而造成的顺层滑坡。该滑坡平面形态前宽后窄，呈“贝壳型”，滑体剖面形态呈“勺”形，中部靠前相对较厚，后部较薄。滑坡体呈上凹下凸起伏，两侧地层多有扰动和松动现象，有裂缝和拖拉皱曲，后缘壁较陡且有坍塌遗迹，挡土墙断面上岩层视倾角为15～25°，平均约为22°，小于坡面倾角(坡面倾角约30°)，不利于边坡稳定，挡土墙根部未见土体隆起现象。

4.2 滑坡体物质组成及结构特征

（1）滑体。滑体物质主要由填土和第四系残积层组成，由于滑坡影响，局部扰动强烈，其后部见多条陷落带并出现反坡平台。土体中含较多风化岩块，表面多见混凝土防护格栅破坏后形成的混凝土碎块、草皮等杂物，稍湿～饱和，结构松散。其厚度在空间上变化较大，后缘和两侧较薄，中部和前缘较厚。厚度在0.80～5.90m之间变化，平均厚度约为3.50m。

（2）滑带。滑带物质成分主要为残积成因的中细砂(含少量角砾)及含粉质黏土角砾。在干旱少雨的情况下，该层物理力学性质相对较好，多为稍密～中密状态；在雨季或突遇强暴雨等工况下，该层为饱和，松散状态，其抗剪强度急剧降低。同时该层作为透水层，在孔隙水压力的共同作用下，引起其上的土体滑动，形成了顺层滑坡。

（3）滑床。滑床主要为残积粉质黏土和强、中风化泥质砂岩，属微～不透水层，地下水一般沿该层顶面流动，为滑坡形成提供了便利条件。

5 滑坡稳定分析及滑坡推力计算

5.1 滑坡稳定性分析

5.1.1 地质条件

滑坡地段原为一小山包，修建该路时，对该小山包进行了人工切坡，形成了现在的人工边坡。坡度约为30°，高差约20m。该地段岩层及由于风化不均形成的软弱结构面视倾角约为20～25°，小于坡面倾角，不利于边坡稳定，易形成沿软弱结构面的顺层滑坡。

5.1.2 天气因素

长沙地区属亚热带季风湿润气候区。每年的4～5月是暴雨的多发期。该滑坡发生的直接诱因即为突降暴雨，造成大量雨水渗入地下，地下水沿软弱层渗流，造成地层物理力学性质变化，引起滑坡。

5.1.3 设计施工不合理

（1）截(排)水沟。坡顶未设置有效的截水沟，坡底也未设置排水沟，造成突遇暴雨时地表水大量滞留地表，并顺透水层径流，引起该层抗剪强度急剧降低，抗滑力降低引起滑坡。

（2）泄水孔。渗入墙后填土中的水，则应将其迅速排出，通常在挡墙下部设置泄水孔。在泄水孔入口处，应用易渗的粗粒材料做反滤层，并在泄水孔入口下方铺设黏土夯实层，防止积水渗入地基不利于墙体的稳定。同时，墙前亦应做散水、排水沟，避免墙前积水渗入地基。挡土墙设置的排水孔未按以上要求施工，作者在现场勘察

期间正值雨季，发现相邻挡墙排水孔几乎没有水流出，这就导致雨季或遭遇连续强降雨后，场地内有较高的地下水位，正是在地下水的作用下，形成了该滑坡。

5.2 滑坡推力计算

由滑坡推力计算评价判定滑坡的稳定性并为设计抗滑工程提供定量指标数据，按《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)有关规定，滑坡推力按可传递系数法进行计算。

滑坡推力计算:

式中，Pi，Pi-1分别为第i块，第i-1块滑体的剩余下滑力设计值，kN，当Pi，Pi-1为负值时取0；γt为滑坡推力安全系数；θi为第i计算条块底面倾角，(°)；Ti为第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力，kN/m；Ri为第i计算条块滑动面上的抗滑力，kN/m。φi为第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值，(°)。

5.3 滑坡推力的计算结果

该次计算的假定工况为将原有挡土墙复原，堆在人行道上的土清理掉，现地表地形保持不变。按照上述工况、计算公式和参数，该次勘察运用“理正岩土计算软件(V4.5版)”对3个已有滑动面和2个潜在滑动面进行了滑坡推力计算。

在假定工况下已有滑坡带滑坡推力大于0，说明该滑坡带稳定系数小于规范规定数值1.25，属于不稳定滑坡，必须进行治理。

6 滑坡发展变化趋势及危害性预测

滑坡发生后，随着滑体前缘滑出原滑床，阻滑力增大，重心降低，滑动中排出部分地下水，减小了滑带的孔隙水压力。滑坡的发展过程一般有一个由加速→等速→减速→停止的过程。到了下一个雨季，当遇到大暴雨等极端气候条件时，该滑坡有可能重新复活，产生新的滑动，滑塌的土体有可能冲到路上，对路上的车辆和行人的安全产生严重威胁。

7 滑坡治理与建议

滑坡治理包括主动土区卸载、被动土区反压、地下水治理、设置支挡结构及加强坡面防护等措施，在实际工作中，几种措施往往同时采用，是一个综合治理工程。

（1）支挡结构。建议采用抗滑桩或格栅梁锚杆支护挡土墙等支挡结构，对已垮塌的挡土墙进行恢复。

（2）加强排水。对坡顶平缓的地貌进行修整，让其形成一定的坡度，防止雨水富集，同时硬化地面，防止地表水下渗。沿坡顶设置平行于坡缘线的截水沟，防止坡顶以上的地表水冲刷坡面和沿坡面下渗。对滑坡体后缘与滑床之间的裂缝进行注浆处理，以封堵地表水下渗和提高滑带土的物理力学性状。沿坡脚设置排水沟，及时将坡面流下的地表水排走，保护坡脚。

（3）坡面防护。对坡面进行修整，清除坡面散落的钢筋混凝土块及块石等，平整后采用混凝土格栅覆绿，保证坡面岩土不直接裸露。

（4）动态监测。宜设置动态监测系统，对本滑坡地段及附近地段的支挡结构进行长期监测，预防类似工程事故的发生。

（5）安全施工。在进行滑坡治理设计和施工时，宜注意施工顺序和边坡治理过程中的安全和稳定问题，防止工程事故的发生。