超高边坡＋深基坑滑坡处理技术研究

王付德

（广东水电二局股份有限公司，广东增城 511340）

广东省韩江高陂水利枢纽右岸厂房尾水扩挖YSK600－YSK900段的边坡开挖高度达132.3 m，属于超高边坡。基坑开挖深度为18.7 m，属于深基坑。开挖高程自131.7 m至23.0 m，23.0m是厂房尾水开挖高程（基坑底部高程），41.7 m是省道路面高程（基坑顶部高程），131.7 m是高边坡开口线高程（滑坡后为184.0 m）。基坑内的构筑物有鱼道、观测井、启闭机室等。基坑临水侧三面利用开挖后预留的岩埂作围堰，岩埂的顶部高程为30.0 m，围堰为枯水期5年一遇标准，靠山一侧为高边坡。该段位于北东走向的两条形山体，两山体之间在桩号YSK0＋776处为冲沟，冲沟下切深度20～30 m，冲沟走向N60°E。两条形山体风化深，全风化土厚度20～40 m，全风化土下部夹强风化岩块。从揭露的情况看，全风化土下面岩石风化不均，强－弱风化岩面起伏较大，且裂隙发育，岩体完整性差。根据设计图纸，61.7 m以下为石质边坡（强风化花岗岩），开挖坡比为1∶0.5，61.7 m以上为土质边坡，开挖坡比为1∶1.5。图1为厂房尾水扩挖的一个典型断面。省道是高陂镇主要的对外通道，车流量大。因此，施工受省道行车和度汛安全的影响较大。石质边坡采取预裂爆破和松动爆破的方式开挖。施工过程中，经历两次较大的滑坡，多次小的局部滑坡和开裂。此次滑坡处理为高陂水利枢纽工程唯一通过水利部重大设计变更认定的变更项目。

1 滑坡及处理

1.1 第一次滑坡及处理

2016－12－21日，因前日下了大雨，当开挖至61.7 m以下并按1∶0.5修坡开挖时，在55 m至142 m坡面开始陆续出现变形裂缝多条并迅速扩大。滑坡体后缘裂缝在桩号YSK0＋840最上一级边坡分布，向下贯穿四级边坡至高程61 m马道附近，再向下裂缝不明显；坡顶向上沿山坡延伸，裂缝走向与道路边坡近垂直相交，裂缝走向N80°E，延伸约35 m后走向为N60°W，再转向近NS，至YSK0＋731上游冲沟，裂缝宽20～40 cm，最大错落高差50～65 cm，根据现场情况判断，裂缝深度大于20 m。裂缝大致呈弧形分布，裂缝范围内的滑动体内见数条与之平行的裂缝，从裂缝发育情况分析，滑坡为向冲沟方向坐落式，滑坡体滑动趋势是滑向上游，与省道呈大角度。滑坡范围涉及纵向长度约230 m，桩号为YSK0＋620－YSK0＋850，滑坡体涉及土石方量约64万m3。滑坡产生后，立即封闭了现有省道。经过10 d的沉降位移观测，滑坡体处于稳定状态后，先进行应急处理，对滑坡体81～142 m的土体进行卸载，在卸载过程尽量减少对滑坡体的扰动。经过15 d的应急卸载处理，省道恢复通车。同时开始永久边坡处置。先对滑坡体进行地质补充勘探，以更准确描述滑坡体的地质情况和滑动面的位置。根据补充勘探结果，滑动面最深处在设计开挖坡面以下约10 m，61.7 m以上为全风化土，61.7 m以下为强风化岩石。据此，对右岸上坝道路滑坡体影响范围内的边坡的坡比进行修改，边坡坡脚由原来紧接路内侧改为距路内侧边线5 m。强风化边坡坡比由原来的1∶0.5改为1∶1.5，采用锚杆格构梁混凝土护坡的支护方式；全风化边坡坡比由原来1∶1.5改为1∶1.75，采用三维网客土喷播植草护坡。部分平台的宽度改为5 m，以此增加边坡的稳定性。修改后的边坡在第一次滑坡滑动面之下，边坡开口高程由111.7 m修改至184.0 m。图2为第一次滑坡及处理示意图。

1.2 第二次滑坡及处理

在第一次滑坡处理过程中，因前日大雨，2017－08－08日开始，右岸上坝道路YSK0＋640－YSK0＋850段在开挖至60 m再次开始出现裂缝，最高点高程110 m，61m附近坡面出现开裂、挠曲、鼓出、隆起等现象，平台排水沟下沉折断，滑坡体涉及土石方量约16万m3。根据现场勘察，此次滑坡范围相比第一次缩小，滑动面最深处约4 m，对省道通车影响小，经过3 d沉降位移观测确认边坡沉降稳定后，省道即恢复通车。道路以上（41.7 m至61.7 m）将开挖坡比由1∶1.5改为1∶1.75，边坡锚杆由φ25（单根长6 m）改为φ36（单根长12 m），61.7 m以上，部分平台由5 m宽改为2 m。第二次滑坡及处理示意图见图3。

经过对20个沉降位移观测点的观测量结果分析，边坡在施工过程中处于稳定状态，施工完成后经过30 d的观测，边坡处于稳定状态。

1.3 深基坑边坡处理

新建省道改线完成后，开始施工尾水扩挖的基坑边坡41.7 m至23.0 m。考虑到省道和基坑安全，在41.7 m至23.0 m尾水扩挖YSK0＋700－YSK0＋775段增设预应力锚索（28 m长）进行永久加固，在护坡混凝土施工完成后进行锚索张拉施工。此后，在41.7 m至23.0 m往下开挖过程中，严格按照设计要求施工边坡锚杆（φ25，单根长6.0 m，间距4.0 m，梅花型布置）和控制开挖下降速度，但当开挖至30.0 m时边坡仍然开始出现裂缝。说明新建省道以下存在软弱夹层，6 m长的锚杆未深入到牢固的基岩。为确保省道和基坑在施工期的安全，在开挖阶段，采取永临结合的方式，在已安装并灌浆的预应力锚索范围，采取增设临时钢梁的方式对预应力锚索进行临时张拉，同时，在28.0 m再增设了一排锚索抗滑桩，见图3。在施工完抗滑桩后才继续往下开挖，开挖过程边坡经观测一直处于稳定状态。

2 滑坡原因分析

根据《土力学》，土体的稳定安全系数：

式中：Φ为土的内摩擦角；β为土坡坡角。

分析滑坡原因主要有以下几个：

1）雨水浸泡导致内摩擦角减小。两次滑坡产生的诱导因素均是下雨，滑坡体范围内的土体均为砂性土和土石混合体，抗渗能力差，受雨水浸泡后，土的内摩擦角减小，从而土体的稳定安全系数减小。

2）根据地质报告和现场勘察，滑坡体基岩风化普遍较深，受构造和断层影响，强风化带岩石破碎软弱，风化极其不均，夹风化土和弱风化岩，风化界面起伏变化大，开挖揭露顺坡裂面常见垂直擦痕。滑坡体为顺坡走向的强风化岩层和土石混合体，其内摩擦角小于纯土体，从而边坡稳定安全系数小于纯土体。

3）边坡施工开挖过程中产生坡脚临空，破坏了坡体的稳定平衡，在自重作用下，上部岩土体受顺坡裂隙控制发生滑动破坏，经过坐落滑动过程，由多段小滑移动体叠加成大变形体，挤压下部岩体产生变形失稳。滑坡类型属于混合式蠕动变形。

3 处理效果

通过减小坡比，开挖一级支护一级，增设和加强框格梁，增设预应力锚索和锚索抗滑桩等措施，滑坡体于2019年12月处理完成（期间受两个汛期和省道交通不能中断的影响），滑坡处理时间为12个月。截止2021年12月，经过近2年对坡面所设近30个观测点进行观测，并结合应力计对预应力锚索拉力的测量，边坡整体处于稳定状态，预应力锚索的拉力值变化在允许值范围。

4 结 语

1）对高边坡的地质情况认识不足。根据地质报告及开挖揭露的土体情况，该段位于北东走向的两条形山体，两山体之间在桩号YSK0＋776处为冲沟，冲沟下切深度20～30 m。两条形山体风化深，全风化土厚度20～40 m，全风化土下部夹强风化岩块。据了解，山脚以前的村民在此处已居住近50年，未发生过滑坡，可判断此处滑坡体的位置应是古滑坡体。高边坡处理方案应考虑古滑坡体为土石混合体，其内摩擦角小于纯土体的因素，在确定处理方案前，应通过试验确定土体的内摩擦角［1］。

2）为控制总造价，设计阶段为减少开挖量，在强风化花岗岩上布置1∶0.5的坡面，强风化花岗岩本身强度满足稳定要求，但未充分考虑强风化岩岩层走向的不利影响因素。

3）高边坡处理方案应考虑雨水对土体内摩擦角的影响。根据相关资料，土体含水量越大，内摩擦角越小。同时，施工时应先做好坡面排水，开挖一级支护一级，减少雨水渗入量［2］。

4）施工过程应减少对土体的扰动。不良地质情况高边坡开挖施工应尽量避免采用爆破方式开挖，以避免影响边坡的整体性和稳定性，对于局部需要爆破的地方，需采用密集浅孔爆破，严格控制单耗炸药用量。

5）边坡利用锚杆和锚索加固处理时，必须准确判断坚固岩层的深度，锚杆和锚索的锚固端必须伸入坚固的弱风化岩层［3］。

6）增设临时钢梁，利用永久预应力锚索对边坡进行临时加固，永临结合，确保了施工期省道和基坑边坡的安全。

7）边坡开挖过程中，应加强边坡的沉降位移观测，及时预警。

8）本项目边坡处理先后采取了降陂比、加强框格梁、预应力锚索、锚索抗滑桩等多种方式，成功解决了超高边坡和深基坑边坡稳定的问题，确保了省道安全和深基坑施工期安全，值得在其他类似项目借鉴应用［4］。