临近大型文物孤石路堑边坡安全分析及对策

付星华

（广东中山地质工程勘察院，广东 中山 528400）

1 引言

路堑边坡在既有荷载作用下的安全防护措施是道路工程中常见但研究程度低的课题[1]。土质边坡的失稳一般指整体范围内边坡土体沿某一滑动面整体向下或向外移动而丧失稳定性的现象，而静动荷载作用对边坡均有较大影响，是造成边坡最终失稳的重要因素[2]。常用的边坡稳定性分析方法有定量分析方法、定性分析方法和非确定性评价方法等[3]，边坡的处治方式有防护和加固2 种，目前，通常采用挡土墙、排桩、锚杆和土钉墙等支挡结构对基坑、边坡等进行支挡或加固。

道路工程建设期间，为确保边坡的稳定和安全，必须对路堑边坡进行有效的防护，根据现场的工程地质条件及外部因素有针对性地采取措施，达到安全、降低成本和美观等目的[4]。

城市道路施工过程中基坑、边坡的稳定性分析对于城市建设、发展和保障人民生命财产安全至关重要。当路堑边坡施工过程中存在较大静荷载时，边坡的稳定性分析及加固措施的研究具有重要的工程意义，目前对于此类工程的研究较少。本文针对珠海市某工程中拟建路堑边坡上存在孤石群静荷载的情况展开了分析研究。

2 工程概况

珠海市某道路工程拟建线位走向唯一，道路红线两侧为现状居民小区或山体，且与周围用地边线完全贴合。施工过程中勘测发现路堑边坡上存在孤石群，且经相关部门认定为文物风水石。风水石与原设计道路平面布置图如图1 所示。经现场勘测，孤石高6 m、直径6 m、质量G 约60 t，其周围孤石群范围约468 m2，呈层叠分布，部分表面开裂或嵌入土体，如图2所示。孤石在平面上位于拟建道路人行道外边1 m，纵向上位于拟建道路设计标高上方18 m。

图1 孤石群平面布置图

图2 孤石群实景图

道路边坡主要土层自上而下依次为：杂填土均厚3.2 m，黏性土3.8 m，强风化岩均厚7.1 m，中风化岩均厚15.0 m。现场边坡支护结构安全等级为一级，支护结构重要性系数为γ0=1.10。

3 稳定性分析

本文采用理正深基坑软件V7.5 进行路堑边坡稳定性分析，考虑了不同环境条件对整体支护结构内力、变形的影响，能够模拟施工全过程进行计算。

3.1 岩土计算参数

各岩土层物理力学参数如表1 所示。地下水位位于道路平面以下。

表1 岩土层物理力学参数表

3.2 计算结果

本工程边坡开挖深度为10.0 m，现状边坡坡度1∶2.875。根据JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》，采用增量法作为内力计算方法，应力状态采用有效应力法，边坡安全系数计算方法采用瑞典条分法，边坡整体稳定安全系数为1.30。计算过程不考虑孔隙水压力。计算结果如图3 所示。

图3 瑞典条分法计算结果图（单位：m）

边坡安全系数计算结果如表2 所示。

表2 条分法边坡安全系数计算结果

由表2 可知，边坡处于不稳定状态，现场孤石周边还没有开挖全部完成，孤石底部嵌在土中，但仍然存在较大滑落危险，需尽快处理。

4 对策研究

拟建道路定位为片区内主通道，对片区人流物流至关重要，因此针对道路边坡稳定性要求较高。本文提出如下2 种方案对边坡进行处理。

4.1 原址保护方案

在100 m 范围内，压缩半幅道路，由双向四车道变位双向两车道。采用钻孔灌注桩+锚索支护方案进行边坡加固。排桩支护边坡稳定性计算结果如图4 所示。

图4 排桩支护边坡稳定性计算图（单位：m）

边坡安全系数计算得整体稳定安全系数Ks=1.495＞1.30，满足规范要求。

但原址保护方案存在如下问题：

1）需增加支护费用约78 万元。且涉及规划重大调整，规划调整程序烦琐耗时长，严重影响工程工期。

2）该道路为片区南北主通道，调整为双向两车道后，将造成严重交通瓶颈，影响片区居民出行。

3）孤石距离成型道路高差约18 m，紧挨边坡坡顶，遇到台风等恶劣天气，或后期基座石风化碎裂，存在滚落风险，现阶段山下已经开发成住宅小区，孤石体积庞大，若滚落将造成重大安全事故。

4）孤石周边边坡支护均已按原4 车道条件设计和施工，现调整成为2 车道将造成大量支护工程的浪费。

4.2 迁移保护方案

拟将该孤石异地迁移至附近烈士陵园旁边进行保护，同时对迁移位置周边进行美化提升。孤石不在不可移动文物名录，迁移后，可以杜绝基座岩体风化滚落风险，恶劣天气滚落风险完全消除。

该方案需增加吊装费用约60 万元、新建游园约10 万元。

4.3 方案推荐

针对原址保护方案，其涉及规划重大调整，严重影响工程工期，会造成严重交通瓶颈，影响片区居民出行。

针对迁移方案，其可直接消除孤石滚落安全隐患，使孤石得到妥善保护，且吊装迁移方案可操作性强，孤石安全有保障，搬迁至游园后，利于游客参观了解孤石历史与当地文化。

综合造价及利弊分析，建议将孤石保护性迁移。

5 结论

本文对工程中临近路堑边坡存在孤石的情况进行了边坡整体稳定性计算，并结合实际展开了分析，进行了保护方案的分析比选，最终采取迁移保护方案。主要结论如下：

1）采用理正深基坑软件对路堑边坡上存在孤石静荷载的情况进行稳定性计算，结果表明，边坡存在较大的滑落危险，应及时采取措施。

2）针对现场情况提出原址保护和迁移保护2 种方案，并对原址保护采用钻孔灌注桩和锚索支护方案进行边坡稳定性计算，同时，从造价、工期和安全等方面对比了2 种方案。结果表明，原址保护方案可以保证边坡稳定性，但造价高，安全性也比迁移保护方案低，现场孤石虽为文物但不在文物保护名列，建议迁移保护。