肖 猛,王 磊

(湖南省地質(zhì)工程勘察院, 湖南 株洲市 412003)

隨著國內(nèi)建設(shè)的迅猛發(fā)展,高樓大廈、公路橋梁、地下工程、資源開采等項目興建[1-2],各類邊坡構(gòu)筑物越來越多,雖然經(jīng)過近些年的工程實踐,設(shè)計方法和施工技術(shù)日漸成熟,相關(guān)技術(shù)規(guī)程業(yè)已執(zhí)行,但由于邊坡工程巖土特性復(fù)雜多變,破壞模式、計算參數(shù)及計算理論存在諸多不確定性[3-4],特別是工程周邊及地下環(huán)境條件狀況趨于復(fù)雜,因勘察、設(shè)計、施工和管理不當(dāng)?shù)仍蛟斐呻U情,引起工程周邊地表及建、構(gòu)筑物開裂,常會引起較大糾紛[5]。

本文以湖南省某邊坡工程出現(xiàn)險情后,依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程[6-8],檢測鑒定堆載反壓加固后邊坡工程的安全性,為后續(xù)坡頂建筑物結(jié)構(gòu)安全鑒定工作提供基礎(chǔ)資料[9]。其檢測鑒定工作均系巖土工程師協(xié)同測試人員合作完成,通過對湖南省某邊坡工程的檢測鑒定為例,探討了該類構(gòu)筑物的檢測鑒定流程,為同類構(gòu)筑物檢測鑒定提供參考。

1 工程概況

1.1 概 況

湖南省某工程項目場地位于斜坡地帶,擬經(jīng)過大開挖整平后作為建筑場地使用,在南側(cè)因地下室施工需要形成長約50 m的高切邊坡,坑壁高約16 m左右,原設(shè)計采用格構(gòu)錨桿擋墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)。施工過程中發(fā)現(xiàn)邊坡出現(xiàn)輕微蠕動變形,坡頂上地面出現(xiàn)地裂縫,鄰近建筑物基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ),抗變形能力差,造成建筑物外墻局部開裂等跡象,隨后工程停工并采取相應(yīng)的安全措施,根據(jù)專家意見在坡腳采用堆載反壓法對邊坡進(jìn)行加固。為了確保坡頂建筑物的安全使用,需要對加固后邊坡工程的安全性進(jìn)行了檢測鑒定。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

根據(jù)邊坡的勘察報告,坡體巖土層情況由上至下為：

(1)素填土：紅褐色,松散－稍密,濕,主要成分為黏性土,局部含少量建筑垃圾,堆填時間約15～20年,固結(jié)性較差,層厚約3.5 m。

(2)黏土：紅褐色,硬塑,稍濕,刀切面光滑,干強度高,韌性高,無搖振反應(yīng),層厚約8.0 m。

(3)粉質(zhì)黏土Ⅰ：黃褐色,硬塑,稍濕,含少量灰?guī)r碎石,粒徑約2～4 cm,磨圓度一般,多成亞圓狀,層厚約3.0 m。

(4)粉質(zhì)黏土Ⅱ：黃褐色,可－軟塑,濕,含少量灰?guī)r碎石,粒徑約2～4 cm,磨圓度一般,多成亞圓狀,層厚約1.5 m。

(5)中風(fēng)化灰?guī)r：青灰色,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ類,屬較硬巖,分布厚度大,埋藏較深,為場地基巖。

場地水文地質(zhì)條件中等,在組成場地的各巖土層中,素填土含少量上層滯水;黏土、粉質(zhì)黏土Ⅰ、粉質(zhì)黏土Ⅱ含水性差,為相對隔水層;中風(fēng)化灰?guī)r局部含少量基巖裂隙水、巖溶水。地下水來源主要為大氣降水,其含量受大氣降水控制。

1.3 事故原因分析

(1)場地開挖后坡形較陡,破壞了原有坡面植被,且高度較高,不利于坡體穩(wěn)定。

(2)場地粉質(zhì)黏土Ⅱ為殘坡積黏土層,為碳酸鹽巖石經(jīng)風(fēng)化后形成,具有失水收縮干裂、遇水變軟、膨脹的紅粘土特性。原設(shè)計格構(gòu)錨桿擋墻錨桿長度較短,未穿透該層進(jìn)入穩(wěn)定巖土層進(jìn)行錨固,其設(shè)計存在不盡合理之處,造成邊坡開挖至坡底后邊坡沿該層發(fā)生蠕動。

(3)坡體長期處于雨水浸泡,重度增大,巖土物理力學(xué)參數(shù)下降,導(dǎo)致坡體沿巖土分界面及薄弱部位產(chǎn)生滑動。

1.4 堆載反壓加固

該邊坡采用堆載反壓進(jìn)行加固,即采用砂袋反壓措施,在砂袋堆砌施工時每層均勻淋灌一遍水泥漿。反壓體底寬為11 m,下部采用Φ48 mm×3 mm架管按1.5 m×1.5 m方格網(wǎng)沿基底均勻分布垂直向下打入土體作為復(fù)合地基,管內(nèi)注入水灰比1∶1.0的水泥漿,每立方反壓體注漿量為0.2 m3,單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：注漿量達(dá)到設(shè)計要求且注漿壓力超過1.0 MPa并可見孔口返漿為止。

反壓體頂面堆填至原有重力式擋土墻中部位置。原有重力式擋墻高約6.0 m,在邊坡切方施工前已進(jìn)行格構(gòu)錨桿擋墻加固處理,共設(shè)置了3排錨桿,長度均為12 m。

同時為防止地表水下滲對坡體產(chǎn)生不良影響,坡頂?shù)乇泶嬖诹芽p部位均采用水泥漿灌填封堵,其頂部截水溝匯水經(jīng)東北部的導(dǎo)水管引入坡腳部位的排水系統(tǒng)。

堆載反壓施工完成后對現(xiàn)狀坡面進(jìn)行了實際測量,實測平面布置圖及剖面圖見圖1、圖2。

圖1 堆載反壓加固段邊坡實測平面布置

圖2 堆載反壓加固段邊坡實測剖面

2 檢測鑒定

該邊坡經(jīng)堆載反壓加固后,且期間又經(jīng)歷長時間持續(xù)降雨檢驗,專業(yè)技術(shù)人員對加固后邊坡多次進(jìn)行現(xiàn)場踏勘、拍照、調(diào)查、測試試驗、監(jiān)測測量等相關(guān)專業(yè)檢測及坡體穩(wěn)定性分析,其檢測鑒定情況如下。

2.1 外觀檢測

堆載反壓加固后邊坡外觀情況見圖3,期間經(jīng)長時間持續(xù)降雨檢驗,坡體無明顯變形,原頂部格構(gòu)錨桿擋墻外觀完好,無明顯裂縫及位移變化。

圖3 原坡頂格構(gòu)式錨桿擋土墻

為防止雨水從地面裂縫下灌,原地裂縫采用水泥砂漿封填,并對坡頂建筑物墻體裂縫進(jìn)行檢查,與堆載反壓加固之前相比,裂縫沒有明顯變化。

2.2 堆載反壓體安全性鑒定評級

根據(jù)堆載反壓體施工后的情況,現(xiàn)場確定具有代表性的抽樣檢測點抽取六組試樣送到實驗室進(jìn)行容重檢測,六組反壓體平均容重值γ＝17.58 k N/m3,反壓體施工質(zhì)量滿足設(shè)計要求,且坡體無明顯變形,說明堆載反壓加固后邊坡抗滑穩(wěn)定性滿足要求,根據(jù)《建筑邊坡工程鑒定與加固技術(shù)規(guī)范》(GB50843－2013),反壓體的安全性評級為Bu級。

2.3 反壓體地基基礎(chǔ)安全性評級

反壓體地基基礎(chǔ)為粉質(zhì)黏土Ⅰ和粉質(zhì)黏土Ⅱ,粉質(zhì)黏土Ⅰ天然地基承載力特征值fak＝210 kPa,粉質(zhì)黏土Ⅱ天然地基承載力特征值fak＝140 kPa。本次邊坡堆載反壓體最大垂直高度約6.5 m,要求地基承載力≥6.5×17.58＝115 k Pa,反壓體地基基礎(chǔ)承載力滿足要求,支護(hù)結(jié)構(gòu)前期雖有輕微變形,但坡體反壓后無發(fā)展跡象,根據(jù)《建筑邊坡工程鑒定與加固技術(shù)規(guī)范》(GB50843－2013),反壓體地基基礎(chǔ)安全性評級為Bu級。

2.4 堆載反壓加固邊坡穩(wěn)定性鑒定評級

滑動穩(wěn)定安全系數(shù)計算方法采用規(guī)范推薦的Bishop圓弧穩(wěn)定分析方法[10],穩(wěn)定系數(shù)按下式計算：式中,K為滑體剩余下滑力計算安全系數(shù);b為 單個土條的寬度;W為條塊重力,浸潤線以下取飽和重度;θ為 條塊重力線與通過此條塊底面中點半徑之間的夾角;C、φ為 土的抗剪強度指標(biāo);

計算參數(shù)取值根據(jù)勘察報告及同類巖土經(jīng)驗值,并經(jīng)反演分析綜合而得,具體參數(shù)取值見表1。

表1 堆載反壓加固邊坡巖土參數(shù)取值

根據(jù)施工完成后反壓體的實測數(shù)據(jù)計算,經(jīng)堆載反壓施工后邊坡滑動穩(wěn)定安全系數(shù)K＝1.324,滿足《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330－2013)對二級永久支護(hù)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst＝1.30的要求。根據(jù)《建筑邊坡工程鑒定與加固技術(shù)規(guī)范》(GB50843－2013),經(jīng)堆載反壓加固后整體穩(wěn)定安全系數(shù)≥1.00Fst,整體穩(wěn)定性評級為Asu級。

2.5 坡體及坡頂建筑物變形監(jiān)測

為觀測邊坡變形情況,在原格構(gòu)擋土墻頂部及坡頂建筑物布設(shè)監(jiān)測點,測量技術(shù)人員對上述監(jiān)測點進(jìn)行多次水平位移、沉降觀測,并繪制其與時間關(guān)系曲線(見圖4、圖5)。

3 鑒定結(jié)論及建議

通過對堆載反壓加固邊坡的檢測與分析,提出了適合該類型邊坡工程檢測鑒定的適用方法,并在實際工程中進(jìn)行了應(yīng)用,有如下鑒定結(jié)論及建議：

(1)現(xiàn)堆載反壓體施工質(zhì)量根據(jù)現(xiàn)場抽樣檢測滿足設(shè)計要求,邊坡經(jīng)堆載反壓加固后,期間經(jīng)長時間持續(xù)降雨檢驗,坡體未再滑移,其頂部錨桿擋墻結(jié)構(gòu)完好,坡頂?shù)孛媪芽p及墻體裂縫經(jīng)堆載反壓后未發(fā)展,加固施工后滑動穩(wěn)定性安全系數(shù)滿足規(guī)范、規(guī)程要求,現(xiàn)狀邊坡已處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖4 坡頂北向水平位移時間曲線

圖5 坡頂及建筑物累計沉降量時間曲線

(2)經(jīng)堆載反壓加固后,反壓體的安全性評級為Bu級,反壓體地基基礎(chǔ)安全性評級為Bu級,整體穩(wěn)定性評級為Asu級,根據(jù)《建筑邊坡工程鑒定與加固技術(shù)規(guī)范》(GB50843－2013),邊坡工程安全性評定為Bsu級,在正常維護(hù)和使用條件下是安全的,后續(xù)可開展建筑物結(jié)構(gòu)安全鑒定等工作。

(3)碳酸鹽巖石經(jīng)風(fēng)化后形成的粉質(zhì)黏土層,常具有失水收縮干裂、遇水變軟、膨脹的紅粘土特性,由于巖土工程的復(fù)雜性,在邊坡勘察、設(shè)計過程中易被忽視,而造成嚴(yán)重的工程事故或隱患,必須綜合各種資料,抓住主要問題,并借鑒相關(guān)的工程案例,根據(jù)本地層的特點進(jìn)行針對性設(shè)計。