浅析滑坡防治工程的动态设计原则

浅析滑坡防治工程的动态设计原则

薛远超王钇鑫

浙江建开勘测设计有限公司杭州分公司浙江杭州310000

摘要：山体因为工程施工开挖而失去原有的平衡状态，此时，山体需要寻去新的平衡点，在此过程中，容易发生山体滑坡、崩塌、坡面开裂等失稳现象，因此，在具体的施工治理过程中，需根据滑坡体的实际变化情况进行动态设计，编制有针对性、操作性强的治理设计方案，以达到经济合理且安全可靠地目标。文章结合工程实例简要介绍滑坡治理过程中动态设计的必要性。

关键词：平衡；山体滑坡；失稳；动态设计

一、动态设计原理与方法

对于边坡工程来说，设计往往具有超前性，而施工则直接体现了现实性。这样，二者之间不可避免地要产生矛盾，为解决矛盾就需要把施工中不断获得的新信息经处理后传递给设计，以此不断修改完善设计，直至最终解决矛盾。

对于滑坡防治工程，尤其是大型复杂的滑坡，由于多种条件和因素的限制，仅通过勘查还很难查清和掌握滑坡各部分的真实情况，而随着施工开挖的逐步进行，真实的工程地质条件逐步摆在面前，此时，应根据实地地质环境条件进行调整和设计变更。因此，在滑坡工程设计施工过程中，应将勘察、设计、施工及施工监测、施工后分析作为一个整体，进行动态设计施工。

1、施工前进行详细的地质勘查，力求正确掌握滑坡工程地质条件，在勘查中要查明其岩土体结构特征，分析控制滑坡稳定的主要结构面。

2、运用工程地质类比法、成因历史分析法、地质力学综合分析等方法对边坡的稳定性做出定性的判断，尤其是要判明边坡的整体稳定性问题；运用数值计算分析、极限平衡分析等对隐患体的稳定性做出定量的判断。

3、根据稳定性分析评判的结果，进行防护工程设计；并针对滑坡地质结构、防护措施等特点，进行施工期间监测设计，明确重点监测部位、监测方法等。

4、开展滑坡防治工程施工，进行施工监测，获取开挖揭示的工程地质信息、变形信息、防护结构应力信息等，并对获取的信息进行及时整理分析，据此以修改设计，从而达到完全消除滑坡隐患。

5、施工完毕后，对监测资料进行综合整理分析，对施工后的稳定性作进一步的判定，对滑坡的变形破坏特征进行深入研究，分析不足，总结经验，为类似工程提供可借鉴的经验。

二、工程应用

（一）工点概况

乐清市乐白公路拓宽改建工程全长11公里，设计路面宽度18米，道路等级为城市二级主干道。勘查区（K1+278~K1+392）属雁荡山支脉，山体总体呈南西~北东走向，地貌类型为剥蚀丘陵地貌，地形切割强烈，自然斜坡主体坡向北西，斜坡下缓上陡，下部坡度30-40°，上部坡度40~50°，局部为陡崖地貌。该区范围内地层由新至老主要为：第四系坡积层，主要分布在自然斜坡的表部，基岩自然露头地段缺失，岩性以粘性土混碎石为主，局部为含碎石粘性土，灰红~褐红色，湿，松散~稍密，碎（块）石呈棱角状，厚度1.4~7.2m；白垩系下统西山头组灰-灰紫色流纹质角砾玻屑熔结凝灰岩、流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩，角砾成分有凝灰岩、硅质岩、长英质岩等，假流纹构造较发育，假流纹产状160∠20°，全风化层厚度1.6~5.8m，强风化层厚度2.2~11.0m，中等风化层厚度大于5m。区内弱风化岩石露头上常见的节理有：⑴75∠60°；⑵345∠60°；⑶165∠25°。节理面一般较光滑平直，闭合~微张型，有少量泥质物充填，延伸长度2~8m，密度1~3条/m。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），勘察区地震动反应谱特征周期值为0.35s，地震动峰值加速度为0.05g。震级在4级以内，地震基本烈度为Ⅵ度，属区域地壳基本稳定区。勘察区的地下水有第四系散岩类孔隙水和基岩裂隙水二种类型，根据水质分析成果判定，该类地下水对钢筋混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。

（二）初始设计方案

2010年4月5日早晨，乐清市乐白公路拓宽改建工程K1+281~K1+359段挖方边坡发生土体崩滑，崩滑体平面上呈似圈椅状，最大宽度78m，最大斜长44m，崩滑体后壁陡倾，局部近直立，最大高差29m，崩滑方向为340°，滑裂面呈弧形，上陡下缓，崩滑物质为第四系残积粘性土混碎石层、第四系坡积含粘性土碎块石层和全风化玻屑晶屑熔结凝灰岩，体积约12500m3。边坡发生崩滑后，建设方立即组织相关单位对该区段进行勘查，并邀请设计单位进行滑坡防护设计。设计单位在根据现场勘查后，编制了初步设计方案：坡脚采用扶壁式挡墙防护，中上部采用削坡+锚杆格构梁防护，以及截排水措施相结合的方法进行治理（图1）。

图1初始方案Ⅰ-Ⅰ＇剖面图

（三）动态设计方案

2010年7月16日下午14时，施工单位在此段边坡巡查时发现，已滑塌体后缘约15m处出现裂缝并呈逐渐拉裂扩大趋势，16时50分，该边坡发生了土体滑塌灾害，体积约28000m3。7月17日，崩滑体后缘又出现了二条裂缝，经简易监测反映，7月17日18时至7月18日7时，裂缝所在位置的最大下切位移量为3.0cm，7月18日17时左右，灾害体后缘的山体再次发生二次小规模（500~800m3）的土体滑塌。

灾害发生后，设计单位立即赶赴现场，与工程监理、施工单位和指挥部等有关人员一起进行现场勘查。勘查结果认为，7月16日发生的崩滑体周界临空面高差35~40m，坡度在75°以上，后缘发育有明显的裂缝，山体仍然处于蠕动变形状态，现状稳定性差，在降雨影响和自身重力作用下，后缘的山体再次发生崩裂、下滑的可能性大，地质灾害危险性大，需采取主动卸载的方式，降低临空面的坡度和高差，减小下滑力，使灾害体达到暂时稳定后再进行坡面加固防护。

鉴于灾害体稳定性差，危险性大，机械卸载作业安全性差，建议采用爆破卸载的方式进行应急排险。爆破卸载的应急排险建议经当地政府组织论证后成功实施，达到了预期目的，但挖方边坡的形态已发生了很大的变化，原设计方案已不能作为本段边坡的治理方案，需进行设计调整。具体调整如下（图2）：

发生崩滑的K1+278~K1+392段挖方边坡，经爆破卸载后，崩滑体后缘已出露中等风化为主的熔结凝灰岩，在进行清坡后为稳定的岩质边坡，不再进行坡面防护；崩滑体东、西边界仍为土质高陡临空面，需按1：1.0进行分级削坡，分级台阶高度一般小于10m；削坡后的坡面采用挂网锚喷进行防护，并设置泄水孔。

在K1+278~K1+392段滑坡体前缘设置悬臂式挡墙防护，墙后按不同坡率分段回填并种植绿化防护。

根据地势分析，崩滑体东、西边界在锚喷防护后，地表水不会往崩滑体内汇流，只是崩滑体后缘仍会有地表水往崩滑体内汇流。考虑到崩滑体后缘基岩裸露，开挖难度较大，且汇水面积较小，所以崩滑体周界不设截水沟，只在二级边坡坡脚设置排水沟。

图2设计变更Ⅰ-Ⅰ＇剖面图

（四）治理效果

2011年3月底，乐清市乐白公路拓宽改建工程挖方边坡防护项目通过竣工验收并交付使用，通过一个水文年的监测，未发现边坡明显变形，边坡趋于稳定状态，隐患得到消除，保证了乐白公路拓宽改建工程的正常使用，取得了较好的社会、环境效益。

三、结语

动态设计是滑坡治理工程的基本原则之一，当在施工中遇到突发事件或者与设计有不符的情况时，就需要将施工中的信息及时反馈，以便补充、完善设计方案，使治理工程安全实施，如此往复循环，直至最终治理工程完成。这种动态设计施工模式是符合事物的认识发展过程的，更适合大型复杂滑坡工程的特点，有助于安全、高效地完成滑坡工程的设计施工，消除地质灾害隐患。

参考文献：

[1]吕学清.高边坡岩土工程动态施工[J].非金属矿，1995，（3）：21—23.

[2]胡厚田，等.山区高等级公路边坡病害的类型分析[J].公路，2000，（2）.