城市边坡工程中的滑坡特征分析及治理方案探讨

张 焱

（机械工业勘察设计研究院有限公司 江苏分公司， 江苏 南京 210004）

当今城市工程建设中，存在着大量岩土边坡工程问题。然而由于城市中的岩土工程项目中很少出现地质灾害问题，致使部分岩土设计施工单位缺乏地质灾害治理工程项目的经验，缺乏从整体地质环境进行研究的观念，在实际工作中往往单纯按边坡工程进行设计治理，而没有考虑滑坡发生的可能性。因此当部分边坡项目出现滑坡地质灾害危险时，原设计方案无法满足治理工程要求。

1 项目情况分析

项目位于合肥某公园景区东部，边坡东侧为市政道路路堤，西侧为公园景观湖，边坡顶高程约为25.0～28.0m，坡脚高程约为13.5～14.5m，高差为10～13.5m，现状边坡坡角约30°，边坡长度约为100.0m。坡脚有一道浆砌块石挡土墙，景观湖离坡脚挡土墙约7～10m，湖岸修砌有浆砌石护岸。

根据勘察报告，场地内地层岩土可分为 5个工程地质层，其地层主要设计参数如下表1：

表1 各岩土层主要岩土设计参数

2014年1 月，在坡脚挡土墙上发现有纵向裂缝出现；2014年4月中旬，连续暴雨过后，坡顶及坡体上多处出现裂缝，并有局部坡体垮塌，边坡坡体向西侧景观湖滑移迹象明显，有形成整体滑坡的趋势。

坡体前缘浆砌石护岸多处发生断裂和错动破坏，裂缝3～6cm，并整体向湖中倾倒，变形严重，岸边的树木也随之向湖面方向倾斜。坡脚挡土墙出现数条纵贯裂缝，宽度约 0.2～1cm，挡土墙中段向前鼓胀变形。边坡后缘出现多条裂缝，裂缝长约5～25m，宽5～10cm，高差错位约3～15cm，裂缝自2014年1月以来持续变形发展。坡体上多处树木倾斜，并有部分树木完全倒伏。

自2014年1月坡脚挡土墙出现裂缝以来，该边坡持续发生蠕滑变形，特别是在长时间大规模降雨后，变形迹象尤为明显，综合判断，该边坡处于基本稳定～欠稳定状态。

2 原有挡土墙分析

坡脚挡土墙和水边的护岸修砌年代较早，依据现场实测资料，挡土墙墙高2.0～3.5m，顶宽0.8m，基础埋深约0.5m；浆砌石护岸高度0.4～0.7m，宽约0.3～0.4m，基础埋深约 0.3m。根据挡土墙各项尺寸参数及基础埋深可以推测，设置该挡土墙时仅考虑了边坡的土压力。

按库伦主动土压力复核挡土墙，挡土墙抗滑移验算安全系数取值为：Ks≥1.3；抗倾覆验算安全系数取值为Kt≥1.5，计算结果见下表2：

从表中计算结果知，挡土墙结构满足坡体主动土压力要求，该挡土墙整体破坏较轻也验证了上述复核结果。

3 滑坡稳定性分析

现场出现的蠕动变形迹象说明该边坡已经形成滑坡，根据勘察资料和现场调查情况分析：滑坡后缘位于市政道路西侧的坡体顶部，高程约25.0～26.7m；滑坡前缘为景观湖，剪出口位于景观湖底，高程约 13.0m～13.7m；左缘以挡墙南端为界；右缘以挡墙北端为界。滑坡平面面积约3500m2，滑体厚度平均为7.0m，体积约2.1万m3，属小型土质滑坡。

该边坡土体上部①-1层人工填土，填龄短，土体成分主要为黏性土，局部夹有砖块、石头等少量建筑垃圾，土体未经过压实，结构松散，孔隙比较大，渗透系数较大，土体抗剪强度低；边坡坡顶为市政道路，过往车辆振动可能在坡体局部形成微细裂隙，降雨从裂隙中入渗，导致地下水渗透力增加，并使得土体抗剪强度降低。在水土综合作用下，最终在①-1层人工填土与下部①-2层多年素填土层、②粘土层和③强风化泥质砂岩层的交界面处形成滑动面。滑动面深度约 2～10m，原挡土墙基础位于滑动面之上，挡土墙整体发生“坐船”现象，实际表现为挡土墙破坏情况相对较轻，而湖边护岸的破坏情况更严重。（详见图1：工程地质纵剖面图）

图1 滑坡工程地质纵剖面

该边坡目前处于蠕动变形阶段，根据勘察资料和滑坡稳定性试算，滑带形态为折线形，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）附录A.0.3规定，折线形滑动面的边坡可采用传递系数法隐式解，滑坡稳定性和推力计算公式如下式：

式中： Pn—第n条块单位宽度剩余下滑力（kN/m）；

Pi—第i计算条块与第i+1计算条块单位宽度剩余下滑力（kN/m）；当Pi<0(i

Ti—第i计算条块单位宽度重力及其他外力引起的下滑力（kN/m）；

Ri—第i计算条块单位宽度重力及其他外力引起的抗滑力（kN/m）；

Ψi-1—第i-1计算条块对第i计算条块的传递系数；

Gi—第i条块单位宽度自重（kN/m）;

Ci—第i条块内聚力（kPa）；

φi—第i条块内摩擦角（°）；

Ui—第i条块单位宽度总水压力（kN/m）；

Fi—第i条块边坡稳定性系数；

根据规定，用折线形滑面计算滑坡推力时，应将上述公式中的 Fi替换为安全系数Fst，以此计算的Pn即为滑坡的推力。

根据边坡现状，该边坡处于蠕动变形阶段，目前监测在天然状态下，滑坡处于欠稳定状态，平常无明显变化，但在久雨或暴雨时可能发生整体滑动。故此次稳定性评价计算工况共考虑天然自重工况和饱和自重工况，该区地震基本烈度为7度，增加天然自重加地震工况分析计算。计算剖面如下图所示，计算成果见下表3：

表3 :滑坡推力计算成果

4 滑坡治理工程设计

根据本边坡工程的破坏后果、坡高、地质条件及周边环境要求确定本边坡工程安全等级为"一级"，即重要性系数 γo=1.1。

综合考虑地质、环境、坡高等诸方面因素，根据勘察报告及前述稳定性分析计算成果，该边坡在天然工况下欠稳定，饱和工况下易失稳，因此，需对其采取支挡措施。且本边坡满足安全系数的剩余下滑力较大，故采用抗滑能力较强的抗滑桩进行支挡处理。

本着"安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工"的原则，对本次发生滑坡的区段及存在安全隐患的部位进行治理，具体措施为：（1）在边坡下部即原边坡挡土墙处设置抗滑桩(人工挖孔灌注桩)；（2）在边坡坡顶设置截水沟。（详见图2：治理工程布置纵剖面图）

图2 治理工程布置纵剖面图

按照饱和自重工况进行抗滑桩设计，抗滑桩的内力和位移计算采用弹性地基梁法，地基水平抗力系数采用“m法”，桩底支撑条件采用铰接，采用理正岩土系列软件进行计算。抗滑桩详细结构参数见下表4：

表4 ：抗滑桩结构参数表

在滑坡体后缘布置截排水沟，减少降雨入渗，以保证土体抗剪强度不降低，使久雨或暴雨时，水对滑坡体的影响降至最小。

根据实际坡面面积和合肥地区雨量计算，共设置 1条截水沟，截水沟总长114.0m，断面呈矩形，净断面规格700mm×700mm=0.49m2，采用钢筋混凝土浇筑。

该边坡治理工程自2015年冬季施工完成，已经过两个完整水文年的监测，效果良好。

5 结论

（1）在该边坡工程坡脚设置挡土墙时，未考虑到本边坡产生滑坡的可能性，挡土墙的基础埋深过浅，未能对滑坡起到支挡作用。

（2）对本工程按滑坡进行分析计算，设计了抗滑桩和截排水沟的治理措施，治理效果显著。

（3）城市建设中的岩土工程不能单独割裂开，一定要结合周围整体地质环境进行综合分析评价，将所有可能的不稳定因素均考虑在内，使治理方案具备针对性和全面性。