高州市马贵镇垭垌村学堂坡山体崩塌地质灾害治理工程设计案例分析

王程龙

广东省地质局第四地质大队 广东 湛江 524000

拟治理崩塌地质灾害隐患点位于高州市马贵镇垭垌村学堂坡山体上，居民削坡建房，形成人工边坡，边坡平面呈折线型，延长约51.1m，坡高约8.1～11.0m，坡度40～90°。坡脚距离房屋0.5～1.0m。边坡主要由砂质黏性土组成，浸水易软化崩解。边坡与居民房距离近，若边坡失稳，对坡脚居民生命财产安全造成威胁。边坡主要威胁坡上坡下共2栋2层钢筋混凝土混合结构居民楼和1栋砖瓦房，威胁人数19人，危害程度小，发育程度强，危险性中等。由于地质灾害隐患没有消除，每年汛期政府都要安排专人跟踪监测，不但影响群众生产生活，而且政府需要投入一定的人力财力进行监测，现政府工作人力明显不足，有点难以应对。应立即通过工程治理，消除地质灾害隐患，确保群众生命财产安全，减轻政府工作压力[1]。

1 工程概况

1.1 地质环境条件

（1）地理位置

拟治理崩塌地质灾害隐患点位于高州市的东北部，距离高州市51°方向，直线距离约62.3km 。该地质灾害隐患点地理中心坐标(CGCS2000)：X=2463012.583，Y=533437.353，经纬度111°19′28″， 22°16′20″。该点有水泥路通到坡脚附近，交通较方便。

（2）气象水文

高州市属亚热带季风气候，春、秋季节温暖，夏季炎热且漫长，冬季较短，全年无霜期为361天。年平均气温为22.8℃，最高气温为37.6℃，最低气温为-1.5℃。1月平均气温为15.1℃，为全年气温最低月份，极端气温为-1.5℃；7月平均气温为28.4℃，为全年气温最高月份，极端气温为37.6℃。多年平均降雨量为1924.6mm，降雨最大年份达2982.6mm，最少年份为1472.5mm；各月平均降雨量为24.6～390.1mm，降雨量随季节变化较大，降雨多集中在夏、秋两季；各月平均日最大降雨量为15.9～106.5mm，极端日最大降雨量达740.0mm,降雨量随季节变化分配不均，雨量变幅大，雨季为4月上旬～9月中旬，降雨量占全年降雨量68.52～91.58%；9月下旬～次年3月底为旱季，多年旱季降雨量为161.5～619.1mm，约占年降雨量的8.42～31.48%。

（3）地形地貌

拟治理工程所在区域属于丘陵地貌，山势呈东高西低，山体最大高程600m以上，山脚高程一般450m左右，相对高差约150m以上，山坡自然坡度一般20～30°。居民在山脚削坡建房，形成高陡人工边坡，边坡平面整体呈折线型，走向26～116°，延长约51.1m，坡高约8.1～11.0m，坡度40～90°。坡前为1栋2层砖混居民楼，坡后为1栋2层砖混居民楼和1栋土瓦房，坡脚距离房屋0.5～1.0m。

（4）地质构造

野外调查未见断层构造，地质构造简单。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），勘查区处于地震基本烈度6度区，地震峰值加速度0.05g。反应谱特征周期为0.35s。抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g。区域地壳稳定性为基本稳定。

（5）水文地质条件

拟治理崩塌地质灾害隐患点所在区域地表水系较不发育，未见河流等分布。边坡北边山脚下可见水沟，水沟宽约1m，深0.5m，水量较小，将雨水引至山下农田，作灌溉用水。距边坡东北侧5m处可见水塘，面积约18㎡，水深约0.5m。地表水对斜坡稳定性影响小。地下水类型主要为孔隙潜水，边坡土层主要由坡残积土组成。土层均为弱透水地层，富水性弱。调查期间，坡面、边坡脚处均未见泉水、渗水情况。区内地下水补给来源主要为大气降雨，主要以潜流形式区外排泄，小部分以蒸发和植物蒸腾形式排泄。地下水位变化主要与区内降雨密切相关，具有季节性和时段性变化，变化幅度较大。一般情况下，地下水位埋深较大，对边坡影响小。勘查区水文地质条件简单。

（6）工程地质条件

根据综合地质调查成果，该人工边坡范围内岩土层为残积层砂质黏性土。其工程地质特征如下：

砂质黏性土：黄褐色等，片麻结构，块状构造，原岩结构尚可辨认，岩芯呈土状，黏性差，浸水易软化崩解。为边坡的主要物质组成。

工程地质条件评价：①层砂质黏性土，边坡的主要组成部分，厚度大，含较多砂粒，黏性较差，抗冲刷能力差，在雨水入渗后，黏聚力大幅度降低，工程性质变差。风化不均匀，局部夹较多强～中风化岩块，边坡东南角夹大型孤石，大致呈椭球型，水平直径约2～4m，高度约4m，处于不稳定状态。

1.2 崩塌现状特征

该边坡由于削坡建房，开挖山体形成高陡人工边坡，边坡呈L型，长边呈西南—东北走向，坡面倾向为西北方向，根据现场调查，边坡汇水面积大边坡总长约77m。按边坡总体形态，分为AB坡段、BC、CD坡段（见图1），现分述如下：

图1 崩塌区航拍图

AB坡段：为不规则二级人工边坡，边坡形态呈“一字型”。坡长约26.7m，走向208°。第一级边坡呈台阶状，坡底高程约450.2m，坡顶高程455.8～456m，相对高差5～6m，坡度约40～69°。第二级人工边坡基本直立，设毛石挡墙。坡底高程455.8～456m，坡顶高程458.1～460m，相对高差3～4m。第一级边坡与第二级边坡之间的平台宽约7m。边坡坡体主要由砂质黏性土组成，夹较多强～中风化岩块。坡面植被较稀疏，多生长有蕨类杂草。坡顶植被茂密，由桉树、果树及杂草组成，自然坡度一般0～5°。坡后5m为1层砖瓦房。坡前相距0.5m为1栋2层居民楼。该坡段局部较高较陡，稳定性较差，对坡前房屋威胁较大，需立即治理。BC坡段：为二级人工边坡，边坡形态呈直线型。坡长约12.1m，走向208°。第一级边坡呈台阶状，坡底高程约450.2m，坡顶高程452.8～453.0m，相对高差2.6～2.8m，坡度约45～62°。第二级人工边坡基本直立，设毛石挡墙。坡底高程452.8～453.0m，坡顶高程457.0～457.3m，相对高差4～5m。第一级边坡与第二级边坡之间的平台宽约3m。该段夹一大型孤石，大致呈椭球型，水平直径约2～4m，高度约4m，处于不稳定状态。边坡坡体主要由坡残积砂质黏性土组成，坡面植被稀疏，零星长有蕨类杂草，生长良好。坡后为1层居民房。坡前相距1.0m为1栋2层砖混结构民房，该坡段局部较高较陡，且有孤石，稳定性较差，对坡前房屋威胁较大，需立即治理。CD坡段：为一级人工边坡，边坡形态呈折线型。坡长约14.2m，走向282°。坡底高程约450m，坡顶高程453.8～457.0m，相对高差3.8～7.0m，坡度约50～72°。设有简易毛石挡墙。边坡坡体主要由坡残积砂质黏性土组成，坡面植被较稀疏，多生长有蕨类杂草。坡顶植被茂密，由桉树、果树及杂草组成，坡后为树林，自然坡度一般20～26°。坡脚距离房屋约0.5～1.0m。该坡段较高较陡，稳定性较差，对坡前房屋威胁较大，需立即治理。

综上所述，自然山体自然坡度一般为20°～30°，植被茂密，主要由桉树、果树及杂草组成，山体整体稳定性较好。但由于居民在坡脚削坡建房，造成的人工边坡较高较陡，边坡土层主要为砂质黏性土，浸水易软化崩解，每逢雨季，边坡易发生剥落或微型崩塌，对坡脚居民生活影响较大，坡脚距居民房较近，威胁2栋2层居民楼和1栋1层砖瓦房，威胁2户共8人，潜在经济损失约68万元，危害程度小，发育程度强，危险性中等[2]。

1.3 崩塌成因及稳定性分析

（1）成因分析

该处正好位于山体的凹处，汇水面积大，暴雨或雨季大量雨水汇集，流经此处。由于人为削坡，形成了陡峭的临空面，同时此处边坡主要由砂质黏性土组成，经水流冲刷，极易发生崩塌。因而，降雨是崩塌诱因，人类活动为外因，边坡物质组成为内因。

（2）稳定性分析

边坡高陡，具有崩塌潜势，加上由残积层砂质黏性土组成的土质边坡，工程性质差，稳定性差。在强降雨的情况下，发生崩塌、崩落的可能性极大。一旦再次发生崩塌，将会威胁坡上坡下2栋2层居民楼和1栋1层砖瓦房，威胁4户共19人，潜在经济损失约68万元。需要立即对其进行工程治理。

2 地质灾害治理设计

2.1 场地施工条件

（1）交通：有乡村小路通往治理区旁，交通便利。机械和材料可直接运输至边坡坡脚，交通便利。

（2）水电：水电可利用坡脚居民房的自来水，只需铺设临时供水管；用电可利用当地的供电系统，需临时搭设输电电线，但由于锚杆或锚索施工所需电压较高，仍需租借发电机。

（3）废水排弃：施工废水经沉淀，经相关部门认可确定后方可排入附近灌溉水沟。

（4）材料堆放：边坡附近较空旷，坡下有较大空地，可把空地暂作为堆放材料区。

（5）由于边坡前是居民房，在施工前应做好警戒线，针对边坡施工时，防止居民前来观看或走动，做好安全措施。

2.2 设计方案

地质灾害治理工程设计遵循“安全、经济、合理”的原则，根据周边环境、施工场地条件及地质灾害特征等实际情况，选取合理的支护方案，达到“彻底消除地质灾害隐患，确保边坡体长期稳定”的目标。通过综合考虑工程地质、水文地质、气象水文等地质环境条件、土地利用、生态环境及施工条件等因素的作用，治理范围分为A、B、C三个治理区；A治理区，治理边坡长度约38m，按设计进行开挖，开挖后采用钢筋混凝土挡墙进行坡面支护；B治理区沿裂缝发生位置进行削坡，削坡后采用柱+钢筋混凝土挡板+锚索支护，孤石位置现浇混凝土支座作为支撑。C治理区在已有毛石挡墙的基础上，在外侧采用基础柱+格构梁+锚杆加固。坡顶、坡脚及平台设置截排水沟，形成排水系统，将雨水快速排出治理范围以外[3]。（图2）。

图2 工程治理方案剖面图

具体方案如下：

（1）坡面平整、削坡：根据实际地形，采用分级分段削坡。

（2）锚索：采用1×7钢绞线，强度标准值1860MPa，直径15.2mm，倾角与水平面夹角20°，孔径130mm，锚索长度16.5m，锚索张拉锁定值为设计值的75%，水平间距3m，全孔灌注，水泥砂浆强度等级M30，灰砂比为3:1。

（3）格构梁：纵、横格构梁截面积均为300mm×300mm。纵、横格构梁间距根据各区实际可作适当调整。绑扎钢筋现浇C30混凝土。格构基槽C20素混凝土垫层厚100mm。

（4）挡土墙：为垂直式钢筋混凝土挡土墙，现浇混凝土，等级C30。总长约38m，墙身紧靠原坡面，墙身总高2.5m，埋深0.5m，墙顶宽0.6m，墙基础尺寸详见施工图。墙身距离地面高约0.3m建一排泄水孔，孔直径100mm，泄水孔入水处需要做反滤层。

（5）挂网喷浆：土钉采用HRB400（Ⅲ级）钢筋，直径25mm，长5m，水平间距2m。钢筋网采用HPB300（Ⅱ级）钢筋，直径8mm，采用绑扎固定。

（6）截排水沟：采用C30混凝土现场浇筑。垫层厚100mm，采用C20混凝土。每15m设一道变形缝，宽约30mm，缝中塞填沥青麻筋。

2.3 设计参数选取

根据岩土工程勘查报告①中的采样测试结果，结合区域工作经验，确定岩土物理力学参数（表1）。

表1 岩土物理力学参数

2.4 方案稳定性计算

（1）计算方案

根据各支护坡率及支护参数的变化，共选取1条剖面采用理正岩土计算软件6.5版本简化Bishop法计算，在工况Ⅰ及工况Ⅱ这两种情况下进行稳定性计算。

（2）载荷组合

工况Ⅰ：“自重+地下水”。

工况Ⅱ：“自重+地震荷载+暴雨+地下水”。

（3）计算结果

根据以上计算方案，对选取的1条剖面进行稳定性计算，结果见表2。

表2 边坡稳定性计算

3 结语

通过采用“削坡+锚索+格构梁+挡土墙+截排水”的治理方案，可以彻底消除地质灾害隐患，确保边坡体的长期稳定。削坡可以通过控制边坡的坡度及高度来改善边坡的稳定性，锚索+格构梁的支护形式可以把不稳定的岩土体或结构固定在岩土层上，让它们相互连接从而传递剪力和拉力，挡土墙可以达到护坡脚的作用及抵抗一定程度的边坡下滑力，截排水沟可以把边坡区内的地表水汇聚排出区外，避免过量下渗降低边坡岩土层的抗剪强度。该方案是当前地质灾害治理中常用的施工方案，各项工艺均已非常成熟，施工效果良好。因此，该方案达到了因地制宜、安全可靠的效果。