唐新宇

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況

馱英水庫(kù)溢洪道引水渠及漸變段右側(cè)邊坡采用錨桿噴混凝土及預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行支護(hù)處理。溢洪道漸變段右側(cè)邊坡233.5 m 高程以下清渣之后，在樁號(hào)溢0-072～溢0+024.6出現(xiàn)了變形。坡頂截水溝邊緣出現(xiàn)兩條拉裂縫，方向?yàn)镹55°～60°E，高程為268～275 m，長(zhǎng)約55 m，裂縫寬度大于10 cm，最寬達(dá)15 cm，距離3～5 m，基本垂直于主滑方向。兩側(cè)見(jiàn)N40°W近垂直的節(jié)理，該節(jié)理深切下部巖體，沿該組節(jié)理在變形體的兩側(cè)見(jiàn)寬度0.1～5 cm的裂縫，長(zhǎng)度約80 m。在變形體的拉動(dòng)下，上游側(cè)轉(zhuǎn)彎處邊坡上出現(xiàn)了多條的拉裂縫，寬約2 cm，長(zhǎng)30～60 m?；卢F(xiàn)狀地貌及滑坡周界見(jiàn)圖1。

圖1 滑坡現(xiàn)狀地貌及滑坡周界

2 邊坡變形原因分析

（1）根據(jù)溢洪道邊坡開(kāi)挖揭露的實(shí)際地質(zhì)條件，與原設(shè)計(jì)相比，在溢洪道右側(cè)邊坡處背斜核部往下游側(cè)偏移約40 m，背斜往后偏移，由原設(shè)計(jì)中的斜向坡變?yōu)榻樝蚱?，潛在的滑?dòng)體增長(zhǎng)、增大?？刂贫位A(chǔ)位于背斜的翼部，背斜核部脊線的走向線與溢洪道軸線相交于樁號(hào)溢0+042.6 m 處，該樁號(hào)下游巖層產(chǎn)狀傾向下游，傾向坡內(nèi)側(cè)；該樁號(hào)上游進(jìn)水渠段巖層產(chǎn)狀傾向上游，傾向坡外側(cè)。

（2）受褶皺核部偏移的影響，該段邊坡巖層產(chǎn)狀相比原設(shè)計(jì)更傾向坡外側(cè)，傾向河床，對(duì)邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生更不利的影響。

（3）層間發(fā)育了多條寬0.5～3 cm 的紫紅色泥巖、泥化夾層條帶，抗剪強(qiáng)度低，兩側(cè)發(fā)育陡傾角的節(jié)理深切下部的巖體，開(kāi)挖坡腳后沿泥化夾層面發(fā)生滑動(dòng)變形。

由于上述原因，巖層傾角變陡，潛在的滑動(dòng)體增長(zhǎng)、增大，該段溢洪道開(kāi)挖后切斷了巖層形成臨空面后，邊坡的下滑力明顯增加，導(dǎo)致邊坡變形開(kāi)裂[1]。

3 現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定分析

本文采用剛體極限平衡法計(jì)算巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)。剛體極限平衡法理論使用較早、發(fā)展也較完善，是工程中使用最多的一種方法，它能夠?qū)r土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性做出較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。對(duì)于巖質(zhì)邊坡，多為軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑移，破壞面可為直線、折線等，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)面形態(tài)采用平面或折線形滑面進(jìn)行計(jì)算[2]。

3.1 分析模型

以地質(zhì)專業(yè)提供的主滑方向的橫斷面作為分析對(duì)象，如圖2 所示，相應(yīng)的物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1、表2。

圖2 現(xiàn)狀邊坡主滑斷面

巖性風(fēng)化狀態(tài)含鈣粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、砂巖強(qiáng)風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化密度/（g/cm3）天然2.45 2.57 2.66飽和2.5 2.62 2.69彈性模量（飽和）/GPa 0.8 2.5 3～5抗剪強(qiáng)度φ/（°）28 36 43 c/kPa 150 400 700

巖體風(fēng)化狀態(tài)強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化巖體（層理面C）巖層結(jié)構(gòu)面特征類型f′c′/MPa破碎，泥夾巖屑泥夾巖屑型0.35 0.05

對(duì)圖2 進(jìn)行分析可知，開(kāi)挖邊坡坡度為53°，大于節(jié)理面組合傾角，為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙和巖層面C（傾向上游）進(jìn)行組合形成了潛在的滑動(dòng)塊體，可能沿節(jié)理面交線方向滑動(dòng)。然后對(duì)該斷面進(jìn)行進(jìn)一步定量計(jì)算，計(jì)算中考慮“現(xiàn)狀滑裂面”及“推測(cè)最不利影響面”2種滑動(dòng)模式。

3.2 計(jì)算工況

本邊坡計(jì)算分為：正常運(yùn)用工況與非正常運(yùn)用工況。本工程邊坡正常運(yùn)用工況為開(kāi)挖完成的邊坡自然條件下的工況；非常運(yùn)用工況為開(kāi)挖完成的邊坡遇暴雨條件下的工況，邊坡內(nèi)裂隙面水壓力增大[3]。

3.3 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)地質(zhì)主滑斷面建立計(jì)算模型，采用理正邊坡治理軟件進(jìn)行計(jì)算（見(jiàn)圖3）。現(xiàn)狀邊坡的穩(wěn)定性安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

圖3 現(xiàn)狀邊坡理正計(jì)算模型

滑動(dòng)模式計(jì)算工況現(xiàn)狀滑裂面推測(cè)最不利影響面正常運(yùn)用工況非常運(yùn)用工況正常運(yùn)用工況非常運(yùn)用工況現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)1.12 0.99 0.95 0.82規(guī)范允許抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)1.20～1.25 1.15～1.20 1.20～1.25 1.15～1.20

“現(xiàn)狀滑裂面”出口位于現(xiàn)狀坡底高程處，由計(jì)算結(jié)果可知，主滑斷面中按“現(xiàn)狀滑裂面”滑動(dòng)模式計(jì)算的穩(wěn)定安全系數(shù)在非常運(yùn)用工況下小于1，說(shuō)明有滑動(dòng)的可能，這與實(shí)際情況基本相符，說(shuō)明本次分析所采用的地質(zhì)參數(shù)是合理的。

另外由于邊坡底部高程尚未開(kāi)挖到設(shè)計(jì)高程，開(kāi)挖到位后應(yīng)考慮按“推測(cè)最不利影響面”滑動(dòng)模式來(lái)計(jì)算，則該滑體在正常與非正常運(yùn)用工況下的穩(wěn)定安全系數(shù)均小于1，說(shuō)明當(dāng)坡底開(kāi)挖到位后邊坡有整體滑動(dòng)的可能。計(jì)算結(jié)果表明，該邊坡需進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，在未經(jīng)處理之前不得進(jìn)行坡底開(kāi)挖工作。

4 邊坡治理方案

4.1 方案比選

4.1.1 全預(yù)應(yīng)力錨索加固方案

選取主滑斷面進(jìn)行分析計(jì)算，方案設(shè)計(jì)圖及“理正”計(jì)算模型分別見(jiàn)圖4、圖5，邊坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

圖4 全預(yù)應(yīng)力錨索加固方案設(shè)計(jì)圖

圖5 全預(yù)應(yīng)力錨索加固方案理正計(jì)算模型

滑動(dòng)模式現(xiàn)狀滑裂面推測(cè)最不利影響面計(jì)算工況正常運(yùn)用工況非常運(yùn)用工況正常運(yùn)用工況非常運(yùn)用工況現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)2.82 2.57 1.40 1.24規(guī)范允許抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)1.20～1.25 1.15～1.20 1.20～1.25 1.15～1.20

預(yù)應(yīng)力錨索施加方案為單根1000 kN級(jí)錨索沿邊坡面走向間距4 m，沿坡面高程等間距布置。由于該滑坡主滑方向與溢洪道進(jìn)水渠邊坡走向存在約42°的夾角，而錨索的傾向與邊坡傾向平行，故預(yù)應(yīng)力的作用力考慮0.67（sin42°）的折減系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，該斷面需布設(shè)60 根預(yù)應(yīng)力錨索，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)方可達(dá)到規(guī)范要求。整個(gè)進(jìn)水渠及漸變段范圍內(nèi)的邊坡（長(zhǎng)約83 m）需施加錨索1380 根，錨索投資約3500 萬(wàn)元。另外，本加固邊坡面積有限，錨索布置困難，且施工周期較長(zhǎng)，影響主體施工進(jìn)度。

4.1.2 抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索加固方案

同樣選取主滑斷面進(jìn)行分析計(jì)算，方案設(shè)計(jì)圖及理正計(jì)算模型分別見(jiàn)圖6、圖7，邊坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

圖6 抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索加固方案設(shè)計(jì)圖

圖7 抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索加固方案理正計(jì)算模型

滑動(dòng)模式現(xiàn)狀滑裂面推測(cè)最不利影響面計(jì)算工況正常運(yùn)用工況非常運(yùn)用工況正常運(yùn)用工況非常運(yùn)用工況現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)2.07 1.90 1.34 1.18規(guī)范允許抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)1.20～1.25 1.15～1.20 1.20～1.25 1.15～1.20

經(jīng)計(jì)算，本方案需在233.1 m 平臺(tái)及245.5 m 平臺(tái)各布設(shè)一排直徑2 m、間距4 m 的抗滑樁，每根樁頂布設(shè)一根1500 kN預(yù)應(yīng)力錨索；并且在245.5 m高程以上邊坡面施加25根1000 kN預(yù)應(yīng)力錨索，錨索沿邊坡走向間距4 m，沿坡面高程等間距布置。經(jīng)布置，需在高程233.1～235.5 m 平臺(tái)布設(shè)抗滑樁31根，樁長(zhǎng)27 m；在高程245.5～250.5 m 平臺(tái)布設(shè)抗滑樁31 根，樁長(zhǎng)30 m；共布置1500 kN 預(yù)應(yīng)力錨索62根，共布置1000 kN 預(yù)應(yīng)力錨索550 根。該方案投資約為4000 萬(wàn)元，由于本加固邊坡面積有限，錨索布置困難；另外，在施工246.5～250.5 m 平臺(tái)抗滑樁時(shí)需搭建臨時(shí)施工平臺(tái)，施工設(shè)備重量較大，施工過(guò)程中會(huì)增加邊坡豎向荷載，對(duì)邊坡穩(wěn)定影響較大，且施工周期較長(zhǎng)，影響主體工程施工。

4.1.3 明挖卸荷方案

圖8 明挖卸荷方案設(shè)計(jì)圖

同樣選取主滑斷面進(jìn)行分析計(jì)算，方案設(shè)計(jì)圖及理正計(jì)算模型分別見(jiàn)圖8、圖9，邊坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

圖9 明挖卸荷方案理正計(jì)算模型

滑動(dòng)模式計(jì)算工況推測(cè)最不利影響面邊坡內(nèi)部圓弧滑動(dòng)面正常運(yùn)用工況非常運(yùn)用工況正常運(yùn)用工況非常運(yùn)用工況現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)1.99 1.76 2.98 2.62規(guī)范允許抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)1.20～1.25 1.15～1.20 1.20～1.25 1.15～1.20

根據(jù)開(kāi)挖揭露的地質(zhì)情況，該段邊坡變形主要是沿層間發(fā)育泥化夾層層里面滑動(dòng)變形，滑動(dòng)面較陡，傾角達(dá)到34°左右。為此，考慮沿最大滑裂面進(jìn)行開(kāi)挖卸荷，如圖8 所示。該方案為：在233.1 m～233.5 m 平臺(tái)往里至推測(cè)最大滑裂面處進(jìn)行起坡開(kāi)挖，233.5 m高程以上每級(jí)邊坡高15 m，開(kāi)挖坡比1∶1.75，每級(jí)邊坡頂設(shè)3 m寬?cǎi)R道，233.5 m高程以下按1∶1.5～1∶1.75進(jìn)行削坡。開(kāi)挖后邊坡最大高度為56 m，該方案基本沿軟弱層面進(jìn)行卸載，開(kāi)挖完成的邊坡整體屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，233.5 m高程以下依然存在一小塊潛在滑體，經(jīng)計(jì)算，該邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)如表6所示。可見(jiàn)卸載后的邊坡潛在滑體以及坡內(nèi)圓弧面的穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，只需進(jìn)行常規(guī)的噴錨支護(hù)即可。該方案總開(kāi)挖量為12.76萬(wàn)m3，部分開(kāi)挖料可用于填筑壩體，且該方案施工方便，總投資約862萬(wàn)元。

4.1.4 方案比選方案

經(jīng)綜合分析，明挖方案投資最少、施工方便、工期短，全錨索方案及抗滑樁+錨索方案不但投資大，且均存在布置及施工的難度，為此，明挖方案為推薦方案。

4.2 應(yīng)急處理措施

由于邊坡已出現(xiàn)了開(kāi)裂變形，在未處理之前，需對(duì)溢洪道進(jìn)水渠及漸變段右側(cè)邊坡段235.5 m高程以下的邊坡采用開(kāi)挖渣料進(jìn)行壓腳處理，壓腳體頂部寬度25 m，外側(cè)邊坡1∶1.5，高度7.5～21.0 m。壓腳體每層鋪層厚度為60 cm，采用26 t振動(dòng)碾靜碾兩遍。另外，還應(yīng)對(duì)邊坡頂部進(jìn)行卸荷。初步按明挖方案將257.5 m高程以上的滑坡體進(jìn)行挖除。開(kāi)挖過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備及不得在滑坡體上行走，開(kāi)挖渣料不得堆存在滑坡體上，避免增加滑坡體的外部荷載。

5 結(jié)語(yǔ)

巖質(zhì)邊坡的節(jié)理裂隙組合對(duì)邊坡內(nèi)部進(jìn)行切割、巖層傾向坡外為巖質(zhì)邊坡塊體滑動(dòng)的前提條件，層間軟弱夾層的發(fā)育則成為塊體滑動(dòng)的潤(rùn)滑劑。具備上述條件，巖質(zhì)邊坡坡腳開(kāi)挖后，邊坡往往會(huì)沿泥化夾層面發(fā)生滑動(dòng)變形。

（1）對(duì)于重要的邊坡工程，應(yīng)做好詳細(xì)的施工地質(zhì)工作，根據(jù)開(kāi)挖揭露的實(shí)際地質(zhì)條件，及時(shí)調(diào)整完善原設(shè)計(jì)方案，建立動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理念是必要的。

（2）地下水對(duì)邊坡穩(wěn)定會(huì)產(chǎn)生不利影響，邊坡開(kāi)挖過(guò)程中做好坡頂截水、坡內(nèi)排水措施對(duì)邊坡穩(wěn)定性有益。

（3）對(duì)于巖質(zhì)高邊坡，當(dāng)滑動(dòng)面較深且較陡時(shí)，下滑力非常大，在此基礎(chǔ)進(jìn)行加固是不經(jīng)濟(jì)的，此時(shí)沿滑動(dòng)面進(jìn)行卸載可以起到較好的效果。