超高填方边坡稳定性评价及防治对策研究

任鸿凌

(1.重庆市地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队；2.重庆市地质灾害防治工程勘查设计院，重庆 400700)

1　地质环境

工程区属构造剥蚀低山地貌区，地形总体为南西高，北东低，渣场主要位于一走向北西—南东的自然冲沟内，冲沟的纵坡约10%，沟谷切割深度100～200 m，两侧谷坡倾向北东或南西，地形坡度较陡，坡角一般为30°～40°。

工程区地质构造上位于城口—高燕复式向斜南西翼，岩层呈单斜产出，无断层通过，区内岩层产状为70°∠75°，中风化炭质页岩层间平直，无胶结，张开度一般大于3 mm，岩屑充填或岩屑夹泥充填，结合差，为硬性结构面；地下水按赋存条件分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。

中风化炭质页岩岩体完整性为较完整，为较软岩，岩体基本质量为Ⅳ类；强风化炭质页岩的岩体基本质量等级为Ⅴ类。

2　边坡基本特征

2.1　边坡规模

该渣场边坡为填方边坡，边坡所在位置为冲沟，边坡两侧为原始山体；边坡顶部高程为812 m，底部高程为738 m，边坡高度74 m；边坡顶部宽约190 m，底部宽约46 m，纵长约160 m，平面呈倒梯形。

2.2　边坡主要影响因素

渣场所在位置为一常年性流水冲沟，具有一定汇水面积；此外，渣场顶部拟建商贸城，生活用水入渗填土区域亦将对边坡产生不利影响。因此，渣场边坡的主要影响因素为地表水，应做好冲沟后部常年水流的改道引流、渣场周边支沟及斜坡地表水的截流以及渣场顶部拟建商贸城生活用水规范，以避免下渗引起地表水对渣场边坡的影响。

3　边坡稳定性评价

对城口县漆树坡建筑渣场填方边坡采用沿基岩界面整体稳定性评价及填土内部稳定性评价两种方式进行综合评价。

3.1　整体稳定性计算

3.1.1计算公式

边坡岩土界面呈折线型，因此，对其稳定性计算采用规范推荐的极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法。

3.1.2计算工况

本次补充设计采用以下两种工况：

工况Ⅰ：自重+地表荷载；

工况Ⅱ：自重+地表荷载+暴雨(设计工况)。

3.1.3计算剖面

本次补充设计选取2-2’及3-3’剖面进行计算，计算剖面如图1所示。

(a)2-2’计算剖面

(b)　3-3’计算剖面图1　计算剖面

3.1.4计算参数的选取

根据《城口县漆树坡建筑渣场岩土工程勘察报告》，本次设计的参数取值见表1。

根据勘察单位出具的岩土界面抗剪强度参数取值补充说明，岩土界面抗剪强度取值为：天然工况下内聚力为13 kPa，内摩擦角为21°；暴雨工况下内聚力为11 kPa，内摩擦角为18.5°。

业主提供的坝顶拟建亿联商贸城建筑荷载为18 kN/m2，设计考虑每层楼荷载为20 kN/m2。

填土与锚固体的极限黏结强度标准值取150 kPa，钢筋与砂浆的黏结强度按两根点焊成束取2 040 kPa，HRB400钢筋抗拉强度设计值取360 MPa。

表1　设计参数取值表

3.1.5计算结果

根据计算，边坡在天然工况下处于稳定状态，在暴雨工况下坝体整体处于基本稳定状态，推力为2 386.3 kN/m，计算结果见表2。

表2　推力计算表

3.2　填土内部稳定性计算

填土内部稳定性计算结合坡面设计结构对边坡采用理正岩土软件进行稳定性验算，计算结果表明，在满足填料要求的情况下，对边坡坡面采用锚杆格构防护后，边坡沿土体内部处于稳定状态。

4　防治方案研究

4.1　防治方案确定

根据相关规范及工程经验，目前运用填方边坡治理工程中的措施及方法主要有：抗滑桩、挡土墙、排水、土工格栅、坡率法放坡及排水等。

结合漆树坡建筑渣场边坡高度大、具有一定汇水面积且顶部拟建商贸城的实际情况，主要采用以下综合治理方案。

4.1.1挡土坝+抗滑桩

在冲沟断面较窄处采用挡土坝及抗滑桩一并对边坡进行整体支挡，挡土坝采用弧形以增强其受力性能，挡土坝底部采用抗滑桩做凸榫对挡土坝进行加强。

4.1.2分级放坡

边坡高度大，无法对整个边坡采取直立支挡措施，在挡土坝后对边坡采用分级放坡的措施。

4.1.3格构锚杆

结合边坡土体内部的稳定性计算，为避免边坡表面土体局部失稳以及减小地表水对坡面土体的冲刷影响，对边坡坡面采用锚杆格构的防护措施。

4.1.4排水系统

根据漆树坡渣场边坡的实际情况，水是影响边坡的主要因素，完善的边坡截排水系统成为本次边坡设计的控制性因素。结合边坡实际情况，本次设计采用排水箱涵、水平排水孔、排水盲沟及边坡周边截排水沟的综合截排水措施。

4.1.4.1排水箱涵

对渣场所在冲沟后缘采用排水箱涵，有效地将冲沟水流引至渣场外部的排水系统，避免冲沟水流对渣场造成不利影响。

4.1.4.2水平排水孔

在各级边坡坡面设置一排垂直坡面的微倾坡外的水平排水孔，泄水孔采用钢制半花管形式，上半部留孔，用以排泄可能通过坡面下渗至坡体内部的地下水，减小地下水对边坡的不利影响。

4.1.4.3排水盲沟

在渣场底部设置排水盲沟，排泄可能由边坡坡面及两侧山体渗透至沟底的地下水，减小地下水对边坡的不利影响。

4.1.4.4周边截排水沟

渣场位于冲沟，渣场顶部周边分布有多条支沟，为避免渣场周边山体地表水流流入渣场造成不利影响，在渣场周边设置截排水沟。

4.1.5水位监测孔

为实时监测边坡内部的地下水富水情况，沿原冲沟沿线在边坡上部、中部及下部设置3个水位监测孔，当地下水位升高时能及时采取有效排水措施，降低地下水对边坡的不利影响。

4.2　治理方案可行性分析

本次治理方案采用了整体支挡+坡面防护+排水系统+地下水位监测的综合措施，整体支挡、坡面防护及排水系统从工程治理着手解决边坡稳定问题，水位监测孔从风险管控着手实现边坡治理后对边坡的风险管控；工程治理及风险管控的综合措施能达到本次边坡治理的目的。

挡土坝、抗滑桩、格构锚杆、放坡、排水箱涵及排水沟等工程措施施工技术均较成熟，治理效果均较好，结构安全可靠。

综上，本次边坡综合治理方案可行。

5　结语

城口县漆树坡建筑渣场填方边坡高度大，影响对象重要，防治难度大。本次治理方案采用了整体支挡+坡面防护+排水系统+地下水位监测的综合措施；治理方案中采用了垂直坡面的水平排水孔的新的工程措施、引入了水位监测孔的风险管控理念，新的工程措施及新的设计理念在本工程中取得了良好的效果，也为以后同类工程的治理起到了良好的借鉴作用。

[1] 连定立，李有力.城口县漆树坡建筑渣场岩土工程勘察报告[R].洛阳:洛阳市规划建筑设计研究院有限公司，2013.

[2] 何应彬.城口县漆树坡建筑渣场坝体部分(弃渣填方边坡)治理工程施工图设计[R].重庆:重庆市二零八勘察设计院，2013.

[3] 任鸿凌.城口县漆树坡建筑渣场坝体部分(弃渣填方边坡)治理工程施工图补充设计报告[R].重庆:重庆市二零八勘察设计院，2016.

[4] 重庆市城乡建设委员会.GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2013.

[5] DZ0240—2004滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].北京:中国地质环境监测院，2004.

[6] 雷用，郝江南，肖强.高边坡设计中的几个问题探讨[J].岩土工程学报，2010，32(S2):598-602.

[7] 蒋忠信.某山区机场倾斜基底高填方滑坡与防治[J].岩土工程技术，2003(1)：16-18.