建筑避让湿陷性黄土边坡设计浅析

针对湿陷性黄土边坡遇渗水和地震及冻融等作用，是极易发生滑坡的软弱土不稳定边坡，根据已出现的滑坡情况，分析总结了临近边坡布置建筑时，按照地形和土质定性识别潜在滑坡体，避开危险禁建区域；分别取饱和含水量和设防地震烈度进行边坡稳定性评价，按最不利评价结果退让限建不利区域一定距离的设计要求；并细化了边坡削坡退台，进行坡面支护绿化和防排水的措施。对防止新的滑坡灾害，保证建筑安全有积极作用。

建筑; 避让; 湿陷性; 黄土; 边坡; 设计

TU201.1 A

［定稿日期］2021-12-29

［作者简介］王应麟（1965—），男，正高级工程师，研究方向为建筑结构。

在半干旱黄土丘陵地区，常见层状变化不明显的黄土质边坡，上部多是湿陷性黄土，下部是湿陷性较弱或无湿陷的黄土，部分大厚度黄土场地，边坡全由湿陷性黄土组成；大量雨水等地表水下渗，土的自重增大强度迅速降低［1］，土体崩解下滑体蠕动，在边坡上出现裂缝，边坡内部形成软弱滑动面出现滑坡；当湿陷性黄土层下是渗水性弱的老黄土和不透水红黏土、灰白色泥岩等滞水层，下渗水积聚在黄土下部成软塑状土，或使滞水层顶崩解软化为泥化层，自重增大而抗滑粘聚力减小，沿软塑土或泥化层滑出形成滑坡，是岩土质边坡常见的滑坡形式。可塑的自重湿陷性黄土边坡，遇地震烈度I≥7度以上地震，震陷引起土体结构损坏强度降低，在地震作用下出现滑坡［2］，如2013年7月22日岷漳Ms6.6级地震，震中烈度Ιo=8度，沿黄土山梁坡顶路面出现裂缝半山腰出现滑坡;其中河滩地松软的高含水黄土，高烈度地震动作用会使底部黄土液化，在缓坡底部出现流滑体，使近水河岸边坡开裂下滑［3］。黃土地区冬季寒冷，沿裂隙下渗的高含水土冻结，体积膨胀产生冻胀力，挤压边坡土开裂向临空面滑出或崩塌；如2014年12月15日当地某滑坡高36 m，坡角度β=60°顶有水渠渗水的包气带水深3 m，在当日气温-18 ℃上午11：15突然崩塌滑坡，滑坡体宽20 m长25 m厚10～15 m。未进行稳定性评价采取支护措施，盲目在坡底深挖截坡、坡顶高填土整平、填沟截流改变自然地貌进行建设，是人为改变边坡稳定条件引起的滑坡，常合并渗水、地震和冻融滑坡出现，两者互为诱因互相影响。受自然条件限制，本地山区常需要临近边坡进行建设，采取避让原则是最经济有效的措施，根据工程实践总结避让要求，明确稳定性评价条件和退让距离，结合美化环境选择治坡方式作好防排水，对防止滑坡灾害发生，保证建设工程安全有积极作用。

1 潜在滑坡

虽然诱发滑坡的渗水和地震、冻融等外部条件难以确定，但是否是潜在的滑坡体，还与坡高度坡角度等地形和土质构造等内在因素有关，而具体边坡的地形和土质是确定的，可根据不利影响程度，结合具体条件在规划选址时把握;按地形土质等内在条件识别潜在滑坡，按可能出现的含水量和地震烈度大小等外部条件，进行稳定性评价判定是否滑坡。

1.1 渗水滑坡

坡角度高度和干湿程度是影响渗水滑坡的主要因素，一般坡角度β=40°～60°高度H≥5 m的土质边坡，大量渗水后裂缝扩展贯通，会出现沿软弱面的滑坡，多发生在坡顶平缓或有返坡，存在较大汇水面的边坡上，局部滑坡规模较小;部分高度大渗水深的滑坡下滑推力大，滑坡体规模较大，滑动面会切入渗水性差的老黄土中;特别当坡顶已存在震陷和蠕动变形等交叉状裂缝，遇强降水或连续降水和渗水，是容易出现的潜在滑坡;这种因土体强度不足引起的滑坡，多数滑动面为圆弧形，滑坡距坡顶水平距离约（2～3）H 。

岩土质边坡沿岩层结构面的滑坡多出现在基岩坡角度β≥20°，且上覆土层坡度比下伏基岩坡度陡的土岩组合边坡上，是遇降水最易出现的滑坡，滑坡规模由上覆层厚决定，滑坡方式一般为沿岩土结构面的折线形滑坡，滑距较远距坡顶约（3～6）H，滑坡范围比土质边坡大，滑距较长属最危险的滑坡。

1.2 地震滑坡

在年降水不小于300 mm的半干旱地区，边坡内部黄土的含水量，一般是接近或超过塑限的湿黄土，地震烈度I≥7度出现滑坡，滑坡程度随地震烈度、土含水量、坡角度和高度值增大变得严重；特别是在雨后发生地震更容易出现滑坡。部分含水接近饱和的黄土缓坡河岸，在I≥8地震作用下，除严重震陷外坡底部黄土还会发生液化，轻者河岸出现平行河床的裂缝，严重时出现流滑状滑坡体。地震滑坡是黄土边坡仅次于渗水引起的第二大滑坡，和渗水滑坡互相影响加速滑坡形成，前期地震湿陷性黄土震陷出现裂缝，为后期渗水提供了通路，黄土快速渗水湿陷后强度降低，也为地震滑坡创造了条件；一般地震滑坡体较松散，塌滑范围比渗水滑坡大，但滑距比渗水滑坡小，距离边坡顶约为2H［3］，多出现在β≥35°的斜坡上部；液化滑坡常出现在地下水位高或有渗水源补给的软塑黄土缓坡底部；较陡斜坡遇强震常出现崩塌型滑坡 ，崩塌型滑坡滑距更小。

1.3 冻融滑坡

严寒和寒冷地区，当边坡后部存在裂缝水洞等渗水通路，地面水汇集或山洪等大量水渗入，遇冬季气温突降或初春冻土融解，因裂隙高含水土冻胀挤压作用和融化后强度降低，有突然发生滑坡的可能，滑动面一般受充水裂隙位置控制，滑坡体较完整 ;冬季最低气温t＜-15 ℃地区，坡度较陡汛期有大量水渗入，坡脚无水渗出的边坡，渗水去向不明确，渗水通路上无覆盖物，与地面连通暴露在空气中，要警惕冬季12～1月极低气温日的冻胀滑坡，和初春2～3月冻融交替日的冻土融解滑坡，选址同样作为滑坡禁建区对待。

1.4 人为滑坡

未进行边坡稳定性评价，采取有效的支护措施即在土质松散的坡底截坡取土、和坡面整平填土建房、爆破等改变边坡稳定条件的人为活动，可能引起滑坡，坡顶面厚度较大的填土，除了诱发滑坡外，盲目填沟截流和坡面场地整平利用，还存在较大的泥石流风险，也是促使渗水和地震、冻融滑坡发生的诱因，可能随坡底不当开挖和坡顶弃土突然出现，一旦发生除财产损失外，有可能造成人员伤亡；应限制土地过度利用防止人为滑坡出现。

2 稳定性评价

为了避免滑坡危害，保证建筑物安全，距离建筑物小于3H的土质、小于6H岩土质湿陷性黄土边坡，应进行稳定性评价，评价前先对可能滑坡的破坏方式、方向范围依地勘资料定性判断，一般影响范围取宽2H长3H，破坏方式同时考虑受土强度控制和结构面控制2种方式；无隔水层均匀的土质边坡，因渗水地震引起的滑坡多受土体强度控制，采用圆弧滑动面法计算；下有岩体不透水隔水层的岩土质边坡，滑坡常沿结构面破坏，采用折线型滑动面传递系数法计算。

2.1 渗水滑坡

湿陷性黄土边坡遇水发生滑坡，不仅是坡角度高度等地形问题，而是与土质有关的受水浸湿后的稳定性问题，计算用土的强度指标应取含水饱和状态的试验值［4］，用直剪试验确定黄土饱和含水粘聚力Cμ和内摩擦角φμ等指标，初设可取φμ=14°～16°，Cμ=20～40 kPa，扰动土取Cμ=5～7 kPa估算；软弱结构面是强风化泥化层取内摩擦角φr≤12°，粘聚力Cr＜20 kPa；土重度取水土合算重度γsat计算。

2.2 地震滑坡

7度以上抗震设防区的黄土边坡，应进行地震作用下的稳定性评价，黄土地震动作用粘聚力Cd内摩擦角φd试验确定，初设阶段可取Cd=（0.5～0.7）C，φd=φ-（4～8）°估算，而液化主要发生在含水饱和的细砂质黄土缓坡处，应通过边坡与沟河水线和地下水位的距离判定。

3 建筑避让

建设工程避让滑坡，就是要避开潜在的滑坡禁建区域，退让塌滑范围一定的安全距离，布置建筑物和主要疏散道路；选址应根据地形图结合现场踏勘情况，定性识别潜在的滑坡区域，避免在有震陷或滑动张力裂缝，下伏基岩临空地表水有明确运送通路，上覆土坡度比基岩陡的潜在滑坡区域、和细砂质河滩地有持续水源补充或地下水位较高处，遇地震可能发生液化流滑地基失效的场地选址建设；退让上覆土质疏松透水性好遇水易软化的湿陷性黄土和震陷土等，下部是透水性差结构稳定的Q2和Q1老黄土，易滞水和遇地震形成滑坡等塌滑体一定距离布置建筑。

3.1 用地边界

临近边坡的主要建筑物及其疏散活动场地，水、电、暖、燃气、消防、环卫等主要设施，应位于相对安全的用地边界线以内;边界線以外场地宜绿化保护；边坡下用地范围主要考虑可能的滑坡距离，边坡上用地范围主要考虑潜在塌滑面位置；在岩性变化明显的土岩边坡，和存在蠕动、震陷裂缝等渗水通路的土质潜在滑坡区，坡底用地边界线距边坡的水平距离Lb≥6H，在未采取可靠的支挡结构措施前，不在具有临空面存在结构滑动层和隐伏基岩的边坡上布置建筑。对于土层岩性均匀的湿陷性黄土质边坡，坡后无裂缝等渗水通路，主要针对渗水和地震滑坡塌滑范围，边坡下用地范围距离边坡的水平距离Lb≥（2.5～3.5）H，位于边坡上的用地边界，距离边坡的最近水平距离Lt>（2.0～3.0）H;河边用地距边坡大于5H、距最近水线的水平距离不小于100～150 m［5］。不满足应采用罕遇地震烈度作用的护坡支挡措施，治坡与建筑工程统一规划一起建设，并为边坡治理留足空间。

3.2 建筑布置

边坡上临近用地边界的建筑，地基土的主要受力和变形范围应距离潜在滑动面一定距离，湿陷性黄土地基强度和变形受含水和地震影响大，需要考虑湿陷和震陷引起的强度降低及不均匀沉降，除了地基稳定性验算符合要求预留护坡空间外，非自重湿陷性黄土、自重湿陷性黄土基础，距离潜在滑动面分别不小于1.5b、2b和5 m（b为基础宽），整片处理地基垫层外侧，距离滑动面不小于0.5Zs和2 m（Zs基础下地基土处理深度）， 除端承桩基础外，地基主要压缩层底（独基不小于3b、条基不小于2b和5 m），距离最高地下水位不小于3 m［6］， 桩基础外侧距离潜在滑动面不小于3d和3 m（d为桩直径），要求建筑基础和护坡工程分开设置，与建筑相临的边坡高度不大于3 m；不在无护坡的黄土质边坡下塌滑范围内布置建筑。

3.3 防水排水

地表水下渗是除地震外引起黄土滑坡的主要原因，有无水不滑坡说法，作好边坡防水排水对防止滑坡作用重大，要求坡顶H+5 m范围场地平整夯实，不种植绿化不向坡面排水，平行坡边不小于10 m设排导渠，截排山洪雨水流向坡面，堆土距坡边不小于10 m，坡底建筑距边坡不大于5 m，应做不透水地面排向边坡外，边坡排水渠采用混凝土明渠坡度i≥0.01，顶距坡边不小于2 m距坡底不小于1 m设置，硬化地面和水渠底设不小于0.5 m厚灰土垫层。

4 边坡治理

对于临近建筑的边坡，除采取退让措施预防滑坡外，尚应尊重自然遵循人与自然和谐共处的理念，主动作为进行削坡减载，进行坡面防护美化环境，积极治理防止边坡环境恶化诱发滑坡。

4.1 削坡退台

H≥6 m湿陷性黄土边坡须退台处理，年降水不小于250 mm地区退台宽不小于1.5～2.0 m，台面设截水沟，小于250 mm地区退台宽不小于1.0～1.5 m，与建筑相邻边坡高不大于3 m，常见黄土边坡允许自然坡比见表1，随着含水增加地震烈度提高允许坡比减小，根据现有资料小型黄土斜坡，无地震作用平均坡角度β≤38°处于稳定状态，地震烈度Ι=7、8、9、10度，平均坡角β≤33°、30°、21°、10°才可保持稳定；而大型黄土边坡，地震作用下稳定性更差，平均坡角比小型斜坡更小（表1）。

4.2 坡面防护

为防止黄土边坡面土受水侵蚀出现湿陷，应结合护坡工程进行坡面防护：一般坡底设强度不小于C30厚b≥0.3 m混凝土桩板护墙，中部设截面尺寸不小于0.2 m混凝土格构锚杆护坡，顶部自然削坡;护坡高h≤6 m采用坡底墙板一段式护坡，6＜h≤12 m采用坡底墙板、上部格构式护坡或自然削坡两段式护坡，h＞12 m采用坡底护墙、中部格构顶自然削坡三段式护坡；坡比i＞1∶0.75采用桩板护墙，i≤1∶0.75采用砼锚杆格构式护坡，其中i≤1∶1.00可采用种草绿化，i≤1∶1.50坡面可退台植树，临水河堤混凝土护坡i≤1∶1.50，h≥2 m护坡顶距坡边不小于1.0 m设安全护栏。

4.3 坡面景观

建筑边坡是场地景观的重要组成部分，作为建筑背景边坡治理须考虑与整体环境协调，用地规划依坡就势沿自然边坡地形进行，建筑长轴主要道路平行边坡等高线布置，管线沿道路布置，避免深挖高填改变地表泾流方向、垂直等高线布置主要建筑道路，既破坏自然景观风貌治坡工程量大，又增加滑坡泥石流风险，结合护坡形式坡面尽可能种植绿化，树种选用水少适应性强管理粗放的当地适生品种，以多年生常绿乔木树为主乔灌草结合，规模不大边坡亦可用三季有花四季常绿多年生灌草花卉绿化，土质边坡要做到治坡必绿化，美化环境同时减少坡面水土流失，有利边坡稳定，简单经济效果较好。

4 小结

现状稳定的湿陷性黄土边坡，在渗水地震作用下可能出现滑坡，是不稳定软弱土边坡；临近边坡的建筑规划选址应避开滑坡危险禁建区域，退让限建区域一定安全距离布置建筑，分别按饱和含水和地震作用进行边坡稳定性评价；积极进行边坡治理做好坡面绿化防护和场地防排水，防止现状环境变化引发新的滑坡。

参考文献

［1］ 钱鸿缙等 湿陷性黄土地基 ［M］. 北京： 中国建筑工业出版社， 1987.

［2］ 罗宇生， 汪国烈， 等. 湿陷性黄土研究与工程［M］. 北京： 中国建筑工业出版社， 2001.

［3］ 王兰民，等. 黄土动力学［M］. 北京， 地震出版社， 2003.

［4］ 王应麟.新黄土地基基础设计浅谈［J］. 建筑设计管理，2014（9）.

［5］ 王应麟.新黄土边坡建筑震害与设计对策［J］.建筑设计管理，2017（4）.

［6］ 王应麟.甘肃中部建筑规划设计应注意软弱土问题［J］.建筑设计管理，2019（3）.