类土质边坡稳定性及其控制技术探究

黄 明

(福建省第四地质大队，福建 宁德 352100)

类土质边坡的稳定性对于道路施工工程来说意义重大，甚至贯穿于整个工程，要求施工单位加强对类土质边坡稳定性的影响因素分析，探究提高边坡稳定性的有效措施，合理采用边坡控制技术确保工程施工进度。

1 工程概况

本项目名为“溪潭镇(兰田浦岗尾)高速公路拆迁安置地边坡工程”，拟建地区位于福安市溪潭镇兰田村浦岗尾，拟建场地四周为农业用地，场地东南侧约5 m为港里至溪潭镇乡村公路，宽约7.00 m，交通便捷。该边坡工程将在西北与西南两侧开挖边坡，根据《岩土工程勘察任务委托书》的要求，工程概况大致如下：西北侧挖方边坡，长度40 m，坡顶与坡脚标高分别为34～42 m和26 m，坡度近似直立，坡高8～16 m，属于单向线型岩土质混合边坡，在上部3 m处为土质边坡，计划采用浆砌块石挡土墙防护；西南侧挖方边坡，长度100 m，坡顶与坡脚标高分别为28～42 m与22.5～26 m，与西北侧边坡一样，坡度近似直立，坡高5.5～16 m，属于单向线型岩土质混合边坡，在上部5.5 m处为土质边坡，计划采用浆砌块石挡土墙防护。

2 类土质边坡稳定性分析

2.1 定性分析

施工人员对施工现场进行勘测，经研究发现类土质边坡坡体主要土层有粉质黏土、砂土状强风化花岗岩、碎块状强风化花岗岩等。工程安全等级可以达到一级。坡体的岩土层粉质黏土呈现出可塑性特点，胶结能力较弱；砂土状强风化花岗岩土层遇水容易发生软化和崩解现象，整体强度较低；碎块状强风化花岗岩土层存在严重的风化现象，均匀度较低，容易受降雨影响。

2.2 定量分析

施工前，设计人员与施工人员针对边坡情况展开了野外钻探与原位测试，随后将土层取样送往实验室进行检测。综合考虑地质条件、边坡坡度、土质特点以及地下水水文条件，经判定边坡可能属于圆弧滑移型。应用理正岩土工程勘察软件和瑞典条分法对边坡的安全系数加以分析，对边坡3-3′、 7-7′、 12-12′三条剖面进行稳定性计算，表1为边坡稳定性计算结果。

表1 类土质边坡稳定性计算结果

对表(1)计算结果进行分析得知，当前该工程边坡在开挖后处于天然工况不稳定状态，暴雨或地震等天气因素容易降低边坡的稳定性，甚至导致边坡上层土地失稳，给工程施工和道路运行带来滑坡危险。面对这一情况，施工单位必须进行边坡综合治理，结合具体影响因素展开分析，为边坡支护工作的顺利开展奠定基础。

3 类土质边坡稳定性的影响因素

3.1 降雨及地下水位变化对边坡稳定性的影响

降雨与地下水位的变化对类土质边坡稳定性产生较大影响。该边坡施工工程地处福建省东南沿海，全年雨量较大，夏季雨量可达1 600 mm，甚至伴有暴雨和台风天气。施工现场地下水处于枯水期，水位主要存于强风化与中风化岩层中。为了保障类土质边坡的稳定性，本工程计划水位标高30 m，结合现场施工情况与地质条件，预计地下水水位将变化2 m。夏季强降雨发生时，地表水沿着上部的土层孔隙向下渗入，一部分地表水留在上部土层孔隙内，一部分进入地下水，起到补给地下水的作用，从而使地下水水位上升。类土质边坡上部主要为粉质黏土和砂土状强风化岩土层，透水性较弱，在强风化作用下容易软化，强降雨时对整个类土质边坡带来滑坡危险。

3.2 岩土体性质对边坡稳定性的影响

类土质边坡的稳定性易受岩土体性质影响。正常情况下，如果岩土自身结构稳定，且有着较强的抗风蚀能力，该边坡的稳定性也会有所保障。但岩土体如果不够坚硬，容易受风化影响，其边坡稳定性也会较弱。

3.3 临空条件对边坡稳定性的影响

临空条件对类土质边坡稳定性产生的影响具体如下：(1)坡高。自然斜坡对类土质边坡稳定性会产生影响，施工人员需要对自然斜坡的实际破坏程度进行研究，探究该斜坡的灾害等级与灾害比例，分析边坡工程施工后该斜坡发生破坏的几率。将类土质边坡稳定性系数设置为1，如果实际稳定性系数大于1，那么该边坡稳定性较高，基本不会遭受破坏；如果系数小于1，说明边坡稳定性在降低，坡体面临着破坏性影响。(2)坡度。正常情况下，类土质边坡的坡体越陡，坡体稳定性越低。坡度正式形成后，上部土体如果被损坏，且坡体陡峭，该类土质边坡坡体的应力会增加。如果岩体强度保持一致，坡度越陡，坡体就越容易受到破坏。

4 类土质边坡稳定性的控制技术分析

4.1 合理编制边坡支护方案

建议施工单位根据现场的实际地质情况，综合工程施工特点，做好类土质边坡工程的支护方案设计与优化。本工程拟采用重力式挡墙与锚杆墙支护结构，其中重力式挡墙是指毛石浆砌或混凝土挡墙。以碎块状强风化花岗岩以下土层作为重力式挡墙的持力层，粉质黏土层与砂土状强风化岩土层如果厚度较大，施工单位拟建植草护坡和网格状格构框架。

具体施工中，施工单位对类土质边坡工程展开全段支护，从上到下分段削坡，应用锚杆，按照工程地质剖面图确定锚头的具体入土深度。锚杆锚固端需要在风化岩埋藏较浅处进入一定深度，埋藏较深时应延长锚杆的长度，确保岩土层拥有一定程度作用力。部分施工地段存在风化岩土质不均现象，施工单位决定使用潜孔钻机设备来施工。针对该类土质边坡的土层结构，对其中的土、石做出等级划分，为应用边坡稳定性控制技术提供参考，表2为现场边坡工程的土、石分级情况。

表2 类土质边坡工程土、石等级表

4.2 加强对类土质边坡工程的稳定性控制

对类土质边坡施工工程展开稳定性控制，具体建议如下：(1)排水施工。明确该地区边坡稳定性较差与地下水水位和强降雨有关，强降雨或暴雨冲刷侵蚀边坡土层，地下水与地表水软化土体，导致岩土体的强度下降。因此，加强对类土质边坡的排水处理尤为重要。做好地表排水工作，防止地表水过多的深入地下水，科学设立排水系统，减缓水环境对边坡稳定性的影响。(2)浅层压力注浆技术。应用该技术能够在一定范围内加固类土质边坡下层的松散岩土体，增加土体强度，降低土体的风化速度，提高边坡整体对雨水的抗冲刷能力。(3)挡墙。建立重力式挡墙结构，使其对边坡产生防护作用。该种挡墙一般会设置在路基边缘，如果边坡承受的荷载较大，可以将重力式挡土墙同全埋设式等截面抗滑桩一同使用。(4)抗滑桩。这是类土质边坡治理滑坡的重要方式，抗滑桩的使用可以让边坡拥有较强的抗滑能力，且桩位设置灵活，不会对施工造成干扰。抗滑桩多为人工挖孔，结合滑坡产生的原因、推力大小，综合考虑地形与水文条件，使构筑物与道路景观相互协调。抗滑桩支挡能力有限，如果滑坡推力超过了单个抗滑桩可以承受的能力，施工单位需要采用清方、分级支挡、钢架桩与排架桩三种治理方式。

4.3 边坡施工中应注意岩土工程问题

类土质边坡工程施工时应注意岩土工程相关问题，具体如下：(1)类土质边坡的设计与具体施工应按照边坡施工要求，开挖之前验槽，一旦出现地质异常情况应立即与当地有关部门取得联系。(2)将锚杆施工与抗拔试验相结合，及时对类土质边坡施工设计参数加以调整，合理编制施工方案。(3)部分岩体风化程度较高，应确保锚杆锚入的深度到达稳定岩土层。(4)结合相关技术规范做好工程监测工作，拟建类土质边坡观测系统，定期对边坡的沉降与位移情况进行检查，确保边坡支护结构和上层建筑的稳定与安全。(5)考虑到施工完成后，坡顶每日来往行人较多，施工时应做好人员疏导工作，并设立警示标识。边坡施工全过程应安排监督与管理人员进行现场监管，完善监理工作，按照规范做好挡墙填方的填土检验工作。(6)在边坡坡顶、坡脚与台阶平面设置截水与排水系统，在挡墙和坡面处设置泄水孔，确保降水与地表水不会渗入坡体内。

4.4 科学展开边坡监测

建立类土质边坡滑坡自动监测系统，系统由系统平台、智能感知、智能采集以及云存储等方面构成。其中系统云平台架构属于分布式部署模块化设计，即标准API接口；智能感知中，人们能够得到关于边坡应力、应变、水位水压、沉降、倾斜、位移、降雨、风速以及温度湿度的实时变化；智能采集中，人们可得到电压与电流信号。大数据云端融合多级安全存储，保证系统数据不丢失，可实时查看边坡的稳定性参数。利用GPRS可对岩土体深层位移、倾斜、地下水位、表面裂缝和雨量进行数据采集，系统远程接收数据后，通过对数据的深度处理与分析，如果实际测量物理量小于限定值，系统提出“安全”提示；如果实际测量物理量大于限定值，系统将提出“报警”，以便监测人员及时作出响应。利用自动采集仪器，可以同时对32个监测点进行数据采集，方便监测人员及时了解边坡运行情况，对潜在灾害风险提出预警、对突发事件应急报警，降低边坡滑坡施工带来的影响，提高边坡的稳定性。

5 结论

影响类土质边坡的稳定性的因素众多，为了降低暴雨、地震、岩土性质等方面对边坡稳定性的影响，要求施工单位做好防护措施。合理应用边坡稳定性控制技术，采用先进的监测系统，编制边坡支护方案，做好坡体的全方位防护工作。