边坡处理的方案优化和动态设计与研究

李永红

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011)

1 工程概况

本工程为一大型钼选厂，日处理钼矿能力为10 000 t。工程占地面积为12 hm2，地形坡度约为18°～22°之间。地形条件较为适合选厂的建设。但作为大型的选厂，用地面积较为紧张。为充分利用现有的用地，满足选厂的用地要求，设计上将粗碎部分布置在采场附近，经粗碎后的矿石用皮带运送到选厂的原矿仓后，再经中细碎筛分后进入主体流程。由于受到场地的限制，选厂的总平面布置分为两大部分:1)原矿仓、中细碎及筛分;2)主体流程的球磨、浮选、成品以及辅助生产设施等，二者之间由一条约200 m的长皮带连接。原矿仓—破碎—筛分车间布置的地段坡度较陡，地形开挖边坡较高，达35 m，加上边坡挖方边坡坡向正好与石质结构形成顺层，在施工开挖过程中出现了滑坡现象，滑坡体长约150 m，高40 m。

2 边坡处理

2.1 滑坡处理设计过程

边坡滑坡事件发生后，业主及时通知设计人员，施工单位到现场确认，组织三方研究讨论治理方案。三方经现场勘察，共同研究了出现滑坡的主要原因，根据原因对边坡处理的方案进行了多次的讨论，认为对该滑坡体首先是要固体，其次是要做好排水工作，以确保工程的万无一失。

对于一个边坡滑坡的处理，一般不外乎从减重，设支挡工程即设抗滑移挡土墙，打锚杆，坡面的喷护，排除周边的积水等几个方面来解决。

1)减重就是挖除滑坡体后有继续下滑倾向的山体，减重的目的是减少土体的下滑力;2)抗滑移挡土墙，顾名思义就是要增加抵抗土体抗滑移的能力，一般要求抗滑移挡土墙的基础嵌入完整岩石内至少不少于0.5 m深，当地基为坚硬土层时，埋深不小于2 m为宜;3)锚杆支护又分为锚杆和锚索两种;它是一种在坡面用机械钻孔，孔内置入钢筋或钢绞索，用一定压力枪注入水泥浆，使之与钢筋、土形成一个整体，让水泥钢筋与土之间形成一定的摩擦力，以达到稳定土体的作用;4)坡面的喷护一般分为生态喷护和喷混凝土面层等。生态喷护有置草皮，撒草种;喷混凝土一般又分素喷和挂网喷等;5)排水除积水则是要根据地形情况具体分析，可以在外围设截洪沟，在内部设马道排水沟，山体内部设泄水孔等，即排除水对边坡有浸泡的可能性，以保证土体的稳定。

2.2 滑坡形成的原因及机理分析

根据滑坡现场勘察、野外调查和地质钻探查明，滑坡体分为两段，一部分滑体物质主要为滑坡堆积层(块碎石土、角砾和粘土)，滑体前部物质比较杂乱，可视为多年前的填土区。另一部分滑坡体为片石岩体，片与片之间夹杂泥块，这些泥块经水浸蚀后，起泡降低了土体间的粘聚力，这部分土体在遇到外力时，出现滑坡现象。

根据现场调查情况分析，该滑坡发生的主要原因有以下几点:

1)施工场地最大挖方深度大于35 m，施工前没有摸清挖方地段的土层结构，导致施工过坡出现顺层现象，加之施工过程中采用了放炮开挖，放炮时直接挖断岩石的根部，是致使发生山体滑坡现象的主要原因;2)滑坡体部分为片石岩体，片岩与片岩之间夹杂泥块，一场大雨浸蚀，使得泥块起泡，土体遇水失去粘聚力，大大降低了滑坡体的抗剪能力。

2.3 滑坡处理方案

针对前面滑坡的原因及机理分析，设计、施工和业主共同讨论后，提出以下两个处理方案:

方案一:考虑到因为施工放炮，对现有的边坡上的岩石有影响，必须对其进行加固处理，为此主要考虑对坡角进行修整，经过修筑地面场地上的排水沟，边坡的上部中部则要打锚杆，周边设截洪沟，坡面用钢筋混凝土挂网支护。具体方案是:1)清理已有的松散土体，在坡脚处设抗滑挡土墙约1 m高，中部15 m高设锚杆加固土体，上部设土钉;2)对所有的外露面全面进行坡面用细石混凝土封面，不让雨水继续浸蚀坡面，有效保护坡面;3)做好坡面的排水工作，在坡面的四周设地表的截水沟、对坡体内设泄水孔，保证四周的水不再排入坡体内，同时将坡体内的水也能及时排出;4)在锚杆区和土钉区之间设马道，降低一个台阶的高度，减少土体的重量，起到减载的作用。

方案二:在方案一的基础之上，考虑到山坡的坡面已基本到达分水岭，因此考虑对上部土钉区域的土体进行刷方减载的方案，拟采用的治理方案是:1)清理已经下滑的土体，在滑坡底部设抗滑挡土墙约1 m高，中部15 m高设锚杆加固土体，上部的土体全面清除减载;2)对所有的外露面全面进行坡面用细石混凝土封面，不让雨水继续浸蚀坡面，有效保护坡面;3)做好坡面的排水工作，顶部清除面形成向外的反坡，将雨水排至后面的山谷内，在坡面的四周设地表的截水沟、对坡体内设泄水孔，保证四周的水不再排入坡体内，同时将坡体内的水也能及时排出。

综合分析两个处理方案及工程现状，经比较，认为方案二虽然比方案一要经济，但对地区的绿化植被破坏较大，不利于山体的水土保持，推荐方案一为滑坡治理工程设计方案。

2.4 滑坡治理实施方案

该工程实施方案经多方比较和讨论后，最终实施方案为:

1)边坡底部设1 m石砌抗滑挡土墙，外设600宽排水沟。2)中部15高设间距2 m、钢筋直径28 mm、长12 m的锚杆，梅花形布置，锚头为方形。3)顶部土钉为间距1.5 m，土钉的钢筋直径为12 mm，土钉长1.5 m。4)锚杆与土钉之间设2 m宽马道。5)全部坡面设挂网喷护。钢筋网面为直径8 mm，间距为200×200，喷护厚度100 mm。喷护四周全部伸入水沟。6)坡面的四周、马道和坡底设600 mm宽水沟，坡面四周和马道上水沟为梯形水沟，坡底为矩形水沟。7)坡面内设直径100 mm PVC管的泄水孔，管长3 m。

2.5 工程实施的延伸

考虑该工程项目的特点，并且本处滑坡也具有一定的代表性，因此在处理完本处滑坡后，对整个项目的边坡设计进行重新的审视，对几处大的边坡设计结合现场施工情况进行了重新的调整。

1)高位水池位置。高位水池位置的超挖较严重，边坡上弃土较多，且没有按要求压实，因此在今后的雨季存在安全隐患。为防止隐患的发生，要求业主方高度重视，督促施工方对乱弃土进行刷方减载，并及时对形成的坡面进行植草皮绿化，利用植被的根系保护坡面。2)粉矿仓的北坡。粉矿仓北坡边坡较大，且最上面直接为高位水池，虽然两设施相距有一定的距离，但考虑到有15 m高的边坡，因此将此处边坡设计由原来的土质边坡改为土钉加挂网护坡，土钉为直径10 mm的钢筋，长2 m，土钉间距为1.5 m×1.5 m，挂网网面为双向直径8 mm、间距200 mm钢筋网片，喷面厚度80 mm。3)精矿仓南面的填方边坡。原设计精矿仓南面的填方边坡为挡土墙，业主在施工过程中没有及时修筑挡墙，且业主要求改为土质边坡，考虑到近年来，本地区经常出现大雨，且事故较多，因此设计应业主要求，将原挡土墙改为土质边坡，但对其土质边坡要进行处理，处理方案为在原边坡上铺生植草垫和钢丝网护坡。4)生活区的挖方边坡。生活区的挖方边坡基本上全是土质边坡，为保证边坡不受雨水冲刷，在设计上对生活区所有高于6 m的挖方进行处理。处理办法为土钉加挂网护坡，土钉为直径10 mm的钢筋，长1.5 m，土钉间距为2 m×2 m，挂网网面为双向直径8 mm、间距200 mm钢筋网片，喷面厚度80 mm。

3 滑坡处理效果

本工程经过2009年施工完成后，竣工后的监测结果显示，滑坡体稳定无异常。现在经过约5年的考验，目前边坡稳定，没有异常现象。

4 结语

挖方边坡稳定性问题非常复杂，影响因素包括地质和土质条件、地下水渗流、地应力变化等。工程场地边坡的设计现状是:基础研究工作薄弱，业主不重视场地平整时的边坡问题，为赶进度往往是场地的边坡勘察资料滞后，大多数工程的土方工程部分是边设计边施工。往往是有了问题再处理，造成了很多不必要的浪费。边坡设计应建立在尽可能多的地质资料基础上，充分了解边坡发生的水文地质和工程地质条件，分析论证其发生机理，进行经济合理、安全可靠的防治工程设计。水对边坡的稳定性有极为重要的作用，通常有“无水不滑”的说法，有效的排水措施对边坡的稳定往往会有事半功倍的效果。鉴于边坡工程本身的复杂性，对于大型边坡必须采取动态设计的原则(规范规定高于30 m的边坡必须采用动态设计)，即随施工开挖过程中地质信息反馈，及时修改设计。在施工过程中及施工完成后一定阶段内，应对边坡体进行变形监测，以便及时掌握边坡的稳定情况。总之，对滑坡地段整治的指导思想是:完善排水，放缓边坡，下挡上护，稳定坡脚，外封内排，对其整治的效果还有待于以后的观察，应该重视边坡的工程地质和水文地质资料，一时的往前赶，往往是欲速则不达，费投资又费工期。在工程建设中应尽量避免。