永安市燕南街道办南翔路幼儿园崩塌稳定性分析及治理方案

邹仙荣

（福建省第二地质勘探大队，福建永安366000）

永安市燕南街道办南翔路幼儿园崩塌稳定性分析及治理方案

邹仙荣*

（福建省第二地质勘探大队，福建永安366000）

随着国民经济的发展以及地质灾害预警系统的建立，地质灾害的防治已成为国家发展战略的一个重要课题。重力式挡土墙作为崩塌治理的一种最常用的形式，由于其设计难度较低，周期短，而且积累了大量的工程经验，故在我国建筑、铁路、公路以及地质灾害的治理各领域上的应用日益广泛。就永安市燕南街道办南翔路幼儿园崩塌的形成原因、工程地质条件及稳定性进行分析与评价，并提出重力式挡土墙+1∶1放坡+三维网挂网绿化+截排水系统的综合治理方案。

崩塌；稳定性分析；重力式挡墙

1　问题的解决及选题的依据

本崩塌点地处福建省中西部的永安市，位于燕南街道办南翔路幼儿园后山，日益降水量的增加使得该边坡的下滑速度加快，对幼儿园师生的生命财产造成很大的威胁；人工开挖边坡破坏原有坡形,开挖后卸荷，边坡坡度较陡，易形成坍落及浅层滑移；该区边坡的坡形较陡,坡面、坡顶的第四系地层及全—强风化层,在强降雨等作用下,开始滑动。

由于表层土及风化土水理性质很差，在暴雨等作用下，土体易被冲蚀剥落；由于边坡开挖前缘临空，在降雨等不良因素作用下易产生滑动，因此现开挖后边坡破坏的主要形式为滑塌。

2　崩塌概述

崩塌就是指陡坡上的岩石、土体等失稳，突然脱离母体向下坍塌的现象，这种灾害又被称为塌方，多是突发性的，由于灾害发生时猝不及防，故而往往会造成严重的人员伤亡，带有严重的社会影响。

3　工程概况及崩塌形成原因

拟治理工程位于福建省永安市燕南街道办南翔路幼儿园后山，原始地貌属低山丘陵地貌，2009年12月，由于永安市燕南街道办南翔路幼儿园的建设，教学楼后山形成现有总长度约180m、高约10～25m、坡度约45°～55°的人工挖方边坡。该边坡于2012年10月发生岩土质崩塌，滑塌方量约50m3，现已清除；2013年3月该人工边坡再次发生岩土质崩塌，崩塌方量约30m3；近年来，受几次强降雨的影响，该边坡又发生多次小规模的崩塌，严重威胁坡脚1幢3层教学楼及484名师生的生命财产安全。目前现状边坡处于临界平衡状态，坡顶已出现裂缝。该边坡的自然平衡状态已经受到破坏，在雨水等其他外力作用下更会加速破坏。

4　工程地质条件

4.1地形地貌特征

该崩塌区属低山丘陵地貌，处于残丘丘顶及其坡地地带，丘顶呈浑圆状，高程为+216.77m。山坡走向南西—北东向，坡脚地面高程185.5～186.3m，山坡坡高约30m，山坡坡角18°～23°，坡面上分布岩土层为粉质粘土层、残积砂质粘性土，坡脚地段为强风化基岩出露，植被发育良好。坡脚前缘50m分布1幢3层教学楼，教学楼为框架结构。

由于学校工程建设开挖形成人工挖方边坡，边坡总长约180m，高度约10～25m，边坡坡度约45°～55°。该边坡于2012年10月在教学楼后侧发生岩土质崩塌，土方量约50m3，崩塌体分布高程为189.35～210.67m；而后于2013年3月教学楼西侧亦发生岩土质崩塌，崩塌方量约30m3，崩塌体分布高程为192.67～201.76m。

4.2岩土体特征

根据时代成因及物理力学性能划分，边坡处分布了6个工程地质层。各岩土层的岩性特征、埋深、厚度及分布情况见表1。

表1　岩土体特征表

4.3水文地质条件

该边坡地下水类型主要为基岩裂隙潜水，赋存于基岩风化带内，接受大气降水的补给，向地势低的北东方向径流，其富水性弱，水位埋藏较浅，水文地质条件简单。边坡坡面及坡顶未见地下水位，仅在坡脚有揭露地下水，稳定水位4.60～4.70m，水位变化幅度0.50～ 1.00m。场地环境地质条件属湿润区弱透水土层，场地环境类型为Ⅱ类，边坡范围内地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋不具腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性；场地土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

4.4场地环境条件

由于学校工程建设开挖形成人工挖方边坡，该边坡于2012年10月在教学楼后侧发生岩土质崩塌，土方量约50m3，而后于2013年3月教学楼西侧亦发生岩土质崩塌，崩塌方量约30m3。近年来，受几次强降雨的影响，该边坡又发生多次小规模的崩塌。

4.5区域稳定性及地震评价

根据区域地质和勘查资料表明，地表上覆第四系残坡积层，下伏岭兜群下渡组地层，岩性为流纹质凝灰熔岩。无较大断裂破碎带通过，亦无新构造活动痕迹，地质构造简单。

永安市抗震设防烈度为Ⅵ度，设计基本地震加速度值为0.05g。

5　稳定性分析与评价

5.1崩塌体分布特征、规模、类型

该边坡于2012年10月在教学楼后侧发生岩土质崩塌，土方量约50m3，崩塌体分布高程为189.35～ 210.67m；而后于2013年3月教学楼西侧亦发生岩土质崩塌，崩塌方量约30m3，崩塌体分布高程为192.67～ 201.76m，近年来，受几次降雨的影响人工边坡又发生多次滑塌，上述变形迹象表明该崩塌体现在正处于崩塌变形期，受降雨等不利因素影响，可能发生更大规模的崩塌。学校教学楼后山人工挖方边坡宽度约180m，高度10～25m，坡度45°～55°，出露的岩土体为粉质粘土、残积砂质粘性土、全风化凝灰熔岩、砂土状强风化凝灰熔岩，残坡积层及强风化层遇水极易软化和崩解，临空状态下易发生崩塌，严重威胁坡脚1幢3层教学楼及484名师生的生命财产安全。

综上所述，该处属小型滑移式崩塌。

5.2崩塌产生机理分析

该崩塌区失稳原因分析主要有以下因素：

（1）岩土体特征：边坡上出露的岩土体为粉质粘土、残积砂质粘性土、全风化凝灰熔岩、砂土状强风化凝灰熔岩，残坡积层及强风化层遇水极易软化和崩解，且土体抗剪强度降低。

（2）大气降雨：强降雨阶段由于降雨对坡面岩土体的冲刷、冲蚀，导致岩土体含水量增加甚至饱和，重度增大，结构软化，加大下滑力；雨水下渗至岩土体的节理、裂隙中对岩土体内部结构又进行潜蚀破坏，改变了岩土体抗剪强度，从而增大斜坡滑塌的可能性。

（3）人类工程活动：崩塌区原为低丘缓坡地形，其山体植被发育，自然稳定性较好。坡脚由于学校教学楼建设，形成高约10～25m，坡度约45°～55°的人工挖方边坡，形成高陡临空面，改变了坡体原有的应力状态，且未采取支护措施，为边坡失稳创造有利条件。

5.3崩塌稳定性计算

根据影响边坡稳定性的各种因素和边坡内岩土层的物理力学性能、厚度及其界面坡度等，综合判断边坡可能产生的破坏模式为：边坡局部崩塌，滑动面为圆弧形。各岩土体物理、力学性能计算参数见表2。

表2　岩土体物理、力学性能参数表

边坡稳定性定量评价利用理正计算软件（6.0版）边坡稳定性模块，岩土质崩塌采用“简化毕肖普”法进行稳定性评价和推力计算。该崩塌区位于地震设防烈度Ⅵ度区，本次计算未考虑地震作用。计算结果见表3。

表3　稳定性计算成果表

圆弧形滑动面稳定系数计算公式如下：

式中：Fs——边坡稳定系数；

N——分条条块重量垂直潜在滑动面的分量，kN/m3；

T——分条条块重量水平潜在滑动面的分量，kN/m3；

c——边坡土体粘聚力，kPa；

Φ——边坡土体内摩擦角，（°）；

l——潜在滑弧长度，m。

根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZT 0218-2006)第12.5.5条，边坡稳定程度等级划分见表4。

由表4可知：边坡稳定系数不小于1.3。由表3可以看出：该边坡在教学楼后山、教学楼西侧二个位置稳定系数均小于1.3，表明该边坡处于欠稳定状态，这与目前崩塌现状发生的崩塌、山体变形是一致的。在暴雨、人为等外界不利因素的影响下，将可能进一步滑塌，形成更大规模的崩塌。因此该崩塌应进行工程治理。由于崩塌前缘为学校，根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013，本工程为一级边坡。

表4　边坡稳定程度等级划分表

5.4危害性预测

该人工挖方边坡在天然状态下处于欠稳定状态，但在强降雨、人类工程活动等其它诱发因素作用下，边坡易发生崩塌，严重威胁坡脚1幢3层教学楼及484名师生的生命财产安全。

6　崩塌治理方案的建议

重力式挡土墙作为崩塌治理的一种最常用的形式，由于其设计难度较低，而且积累了大量的工程经验。

重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。它的优点是就地取材，施工方便，经济效果好。所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。

由于重力式挡土墙靠自重维持挡土墙在土压力作用下的平衡稳定，因此，体积、重量都大，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。

重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高在6m以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。

根据该崩塌形态特征及成因分析，建议采取如下综合治理措施方案：重力式挡土墙+1∶1放坡+三维网挂网绿化+截排水系统。

（1）挡土墙：人工边坡坡脚设置挡土墙，墙高5.00～ 6.50m。

（2）放坡：挡土墙上方按坡率1∶1进行两级放坡，马道平台宽2m。

（3）挂网绿化：边坡坡面上挂三维网，进行喷播绿化。

（4）截排水系统：在坡顶和坡面上设置多道截排水沟，以拦截和疏导地表汇水，减少地表水下渗；坡脚设置仰斜排水孔，将地下水引出坡体。

一般重力式挡土墙的设计，须考虑以下5个问题：

（l）抗滑移稳定性；

（2）抗倾覆稳定性；

（3）墙身的强度；

（4）地基的应力；

（5）地基的整体稳定性。

关于墙身的强度，一般毋需验算，如有必要，仅验算最危险截面，即墙身和基础结合处的强度就可以了。如地基为抗剪强度较低的软土或基底下有软弱夹层时，除验算基底和下卧层的应力外，还需做地基稳定性验算。切割坡脚而砌筑挡墙，应加强工程地质勘察工作，特别注意山坡下是否存在容易发生滑塌的地质构造。

7　结论

本文阐述和分析了崩塌的危害程度并制定了治理方案，从而预防了山体崩塌所导致的地质灾害；该崩塌现在正处于欠稳定状态，受降雨、人为等不利因素影响，可能发生更大规模的崩塌，严重威胁坡脚1幢3层教学楼及484名师生的生命财产安全，迫切需要对该地质灾害进行治理；通过稳定性计算分析结合崩塌形态特征及场地现有施工条件，制定以重力式挡土墙+1∶1放坡+三维网挂网绿化+截排水系统的综合治理方案。治理的成败关键在于圆弧滑动面搜索的精确程度；重力式挡土墙在该崩塌中的成功运用，使工程能就地取材，缩短了工期，节约了成本。

[1]陈仲颐.土力学[M].清华大学出版社，1995.

[2]中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0261-2014滑坡崩塌泥石流灾害调查规范[S].中国标准出版社，2015.

[3]中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0218-2006滑坡防治工程勘查规范[S].中国标准出版社，2006.

[4]中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0219-2006滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].中国标准出版社，2006.

TV554

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1004-5716(2016)11-0001-04

2016-06-21

2016-06-21

邹仙荣（1973-），女（汉族），福建连城人，工程师，现从事岩土工程工作。