佛山市某边坡稳定性评价及防治治理研究

黄冠滔　李亚军

摘要：佛山市某学校边坡在修建学校时由人工填土堆填而成，高约6.0m，当前该边坡处于蠕滑变形阶段，若遇长期暴雨或地震等不利情况时，该边坡可能出现边坡失稳，进而破坏坡顶围墙及挡土墙，危害该学校师生生命安全。文章对该边坡稳定性进行了分析，并结合实际情况提出了防治建议。

关键词：边坡；边坡稳定性；抗滑桩

佛山市某边坡位于佛山市南海区狮山镇官窑管理区石头村附近，边坡中心经纬度：东经112°59′19″，北纬23°12′07″。周边交通便利。

该边坡位置原为鱼塘，2004年修建学校时填土约6m而形成边坡，07年以前未采取治理措施，亦未建围墙，但堆土常失稳而下滑，07年采取了高约6m的悬臂式混凝土挡墙进行了治理，但于2010年6月后，该处再次发生滑动，造成混凝土挡墙、围墙破损，铁栅栏倾倒。

1. 工程地质条件

1.1 地形地貌

勘查区原为低缓丘陵，后被平整，形成该学校建筑场地和坡脚初步平整场地，高程为3m～11m，部分过渡带形成坡度约23°，坡高约6m的边坡。

1.2 水文地质条件

勘查区地处珠江三角洲腹部，区域内河流有北江及其支流西南涌，其中距离勘查区最近的河流为北江支流西南涌，位于勘查区北侧约1.5km。

该区原为低缓丘陵区，山体地表水系不发育，除排水沟和洼地积水外，近边坡上、下一带无常年性水流，主要为季节性地表滞水。

1.3 地层岩性

根据区域地质资料、工程地质勘察及勘查区综合地质调查等成果，勘查区岩土体由人工填土层（Qml）、第四系冲淤积土层（Qmc）、残坡积土层（Qedl）和古近纪华涌组（E2h）泥岩、砂岩等组成，基岩按岩石风化程度划分为强、中和微风化岩三个亚层。

①素填土：分布于整个勘查区，层厚6.60m～12.50m，主要由褐黄色红、灰黄色粘性土、砂土及风化岩碎块等组成。

②淤泥：主要分布于勘查区中部（围墙所在区域），层厚2.60m～11.60m，层顶标高-2.55m～3.54m。深灰色，流塑，含较多腐殖质和腐木，味臭，污手。

③残坡积粉质粘土、砂土：主要分布于勘查区大部分区域，层厚0.90m～4.90m，层顶标高-8.27m～3.28m。灰黄色、褐黄色，由粘性土和砂土组成，为泥岩、粉砂岩和细砂岩等风化残积或坡积而成。残坡积粘性土呈可塑——坚硬土状，稍具粘性；残坡积砂土呈稍密——中密状，饱和，遇水易软化。

④华涌组（E2h）风化基岩：钻孔深度范围内以强风化基岩为主，局部钻孔揭露中风化岩及微风化岩；岩性为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩和细砂岩，揭露厚度为8.40m～16.60m。

1.4 地质构造

据1∶10万《广东省三水盆地石油地质图》资料和1∶5万三水市幅、佛山市幅区域地质调查资料，三水盆地内东西向断裂、北东向断裂、北西向断裂比较发育，它们多被第四系覆盖，多属隐伏断裂。在勘查区内，钻探范围内未见构造角砾岩、断层泥等；岩层倾向西南，倾角约8°～30°，为单斜构造。因此勘查区基岩稳定性良好，未发现断裂构造和破碎带。

1.5 地震

勘查区所在区域抗震设防烈度为7度。

2. 边坡稳定性评价

2.1 坡体结构特征

该边坡位于佛山市南海区狮山镇官窑管理区石头村某学校西北侧围墙处，坡顶呈直线状，走向北东，坡高约6m，坡度23°，总长约150m。该边坡处原始地貌为残丘和沟谷，其中东北段和西南段为残丘，山顶高程10m～15m，中段约120m为残丘间沟谷，谷低高程2m～4m，2004年前为鱼塘。2004年，该处修建运动场和篮球场而进行填土平整，从而形成高约6m的人工填土边坡。为保证人工填土边坡稳定，该处于2007年采取了高约6m的悬臂式混凝土挡墙进行了治理，并在挡墙顶修筑高约2.5m的围墙，在挡墙外堆土，形成高约6m、坡度23°的人工填土边坡，即形成目前的坡体形状。详见图1。

2.2 影响因素分析

该边坡坡高约6m，坡度23°，由人工填土形成，并采取了悬臂式钢筋混凝土挡土墙支护，坡脚以下有较厚淤泥，坡面植被较发育。目前，勘查区边坡中段挡土墙顶部和围墙出现较大变形，综合分析边坡的地质环境条件，对勘查区边坡稳定性相关的主要因素分析如下：

①岩土体工程地质条件：构成坡体的岩土体主要为人工填土和淤泥，而人工填土由粘性土、砂土和风化岩体等组成，稍压实，粘性较差，遇水易软化、崩解；其下为淤泥，流塑，抗剪强度小，压缩性大，工程地质性质差；由于人工填土不均匀堆载，淤泥抗剪强度差，造成边坡向下滑动。因此，两者为边坡稳定性影响重要因素之一。

②边坡支挡结构：拟治理边坡已采用悬臂式钢筋混凝土挡土墙支护，但本身刚度不够（墙高约6m，墙顶厚度250mm，墙脚厚度430mm），且截排水措施缺乏或已损害，造成雨季积水不能及时排出坡体外，使坡体水压力增大，引起挡土墙和围墙变形。

③气象和水文地质条件：勘查区强降雨时间较长，春夏季节多台风暴雨，连续降雨期间给地下水提供了丰富的补给来源，增加了坡体水压力，促进坡体岩土体的软化崩解，降低岩土体抗剪强度，最终导致挡土墙和围墙变形。

根据上述分析，岩土体遇水易软化崩解和边坡支挡结构欠合理，是边坡稳定性的主要不利因素，而大气强降雨是其主要激发因素。上述因素的综合作用下，引起挡土墙和围墙变形。

2.3 稳定性评价

为进一步确定边坡的稳定性，预测其未来的发展趋势，根据样品试验结果和经验，选取合适的岩土物理力学性质参数（见表1），对边坡进行稳定性计算，从数值上反映边坡的稳定性。与边坡稳定性相关岩土体为素填土、淤泥、残坡积土和部分强风化岩，属于粘性土边坡，因此可采用规范推荐的圆弧滑动条分法进行计算。

根据边坡特点及现场调查，选取上述图1剖面进行边坡稳定性计算，其计算简图详见图2。

计算结果表明，该边坡在一般状态下（自重+地下水），处于基本稳定状态，不会出现边坡失稳地质灾害（稳定系数1.333）；但遇长期暴雨和地震等不利情况时（自重+暴雨+地震），边坡中段可能出现边坡失稳（稳定系数0.852）。

3. 防治方案建议

为作好减灾防灾工作，应采取预防与治理相结合的方法，尽量减轻该学校边坡对周边建筑物及环境的危害，减少不必要的损失；针对拟治理坡段特点，结合经济、技术的可行性和合理性，采取必要的治理方法和防护措施。其措施主要有如下两种：

方案一：原位加固（抗滑桩+锚索+植被护面+排水）

针对该边坡已有悬臂式钢筋混凝土挡墙和截排水措施失效的特点，可采用增加抗滑桩+锚索+植被护面+排水的综合治理方法。

方案二：避让+桩基础+排水+监测

鉴于该边坡主要特征为围墙变形，因此，可采用将围墙向坡顶后移，重新打桩基础、修建围墙，并对坡体和已有土挡墙增加截排水措施和相应的边坡监测措施。

由上述两种方法可知，（1）综合治理措施，费用较大，但边坡治理后稳定性较好；（2）避让+排水+监测措施，费用较小，但缩小了学校用地范围，且需要人员长期监测、巡视，若遇长期暴雨，边坡还有可能失稳。因此，推荐采用方案一“抗滑桩+锚索+植被护面+排水”的综合治理措施。

4. 防治措施

综合各因素，本边坡选择“抗滑桩+预应力锚索+植被护面+排水”进行治理。

①抗滑桩，桩径800mm，桩间距4m，混凝土强度C30，桩长：进入风化基岩不少于3.0m。

②预应力锚索，在抗滑桩顶部使用预应力锚索进行固定，锚索采用2*7Фs15.2钢绞线，锚固段进入强风化基岩5.0m或中风化基岩2.0m。拉力设计值300kN，锁定值200kN。锚索为永久工程，需采取有效的防护措施。

③植被护面+排水，坡顶及围墙分别设截水沟，坡体两侧及坡底设置排水沟，排水沟尺寸为400×400，采用砖砌筑，1∶3水泥砂浆抹面。按原状恢复植被。

5. 边坡监测工程

在施工期间及完工后应进行边坡监测，监测信息用于指导施工，同时作为动态设计的依据。

①监测项目主要包括坡顶地面调查、边坡坡面调查、地表位移监测及人工巡视监测。

②监测内容为边坡水平和竖向位移。边坡水平、竖向位移报警值为60mm，控制值为80mm。变形频率连续三天不得大于8mm/天。

③监测频率：施工期间，旱季和少雨季节每月观测4次，雨季每周观测3次，暴雨期及雨后数天内每天观测1次，直至无明显变化为止。施工完成后，旱季和少雨季节每月观测1～2次，雨季每周观测1次，暴雨期及雨后数天内每两天观测1次，直至无明显变化为止。监测工作在边坡加固工程完成一年后如无明显位移可结束，否则需视具体情况定。

6. 结论

综合工程地质测绘、钻探、土工试验的基础上，采用工程地质定性分析法和极限平衡法对该边坡稳定性进行综合分析评价，得以下结论。

（1）勘查区气象水文条件对坡体稳定影响较大，地层复杂程度简单，地质构造条件复杂程度简单，水文地质条件简单，岩土体风化强烈，遇水易软化崩解，工程地质条件中等，人类活动破坏地质环境程度中等，综合评价地质环境条件复杂程度中等。

（2）勘查区已发小型滑坡地质灾害1处，主要是混凝土挡墙墙脚淤泥提供的摩阻力小，而坡体排水不畅，造成墙内侧水位上升，水压力增加，而使土挡墙向外侧推移，产生变形，从而导致挡土墙和围墙弯曲变形，影响该学校正常教学，除此未造成其它财产损失或人员伤亡，其危害程度中等，危险性中等。

（3）勘查区坡体威胁对象主要为某学校师生生命和财产安全，破坏后果严重，因此，建议对该危险边坡进行治理。根据该边坡的现状条件可采用“抗滑桩+锚索+植被护面+排水”的综合治理方案，并在施工期间及完工后应进行边坡监测，确保工程的安全性、稳定性及永久性。

参考文献：

[1] 李迪，张漫，李亦明等.堆积体滑坡稳定性的实时定量评价法[J]. 岩石力学与工程学报，2008，27（10）：2146-2152.

[2] 方云，林彤，谭松林.土力学[M].武汉：中国地质大学出版社， 2003.

[3] 张永兴.边坡工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.