城市人工边坡勘察与治理探讨

李剑波，龚 柳

（深圳市长勘勘察设计有限公司，广东 深圳 518003）

0 引言

随着城市的发展和人类居住环境的扩张，在平原区域已无可开发之地后，人们不可避免地会对丘陵、山区、台地等地势起伏较大的区域进行开发建设，加之既往工程建设中遗留且未规范治理的采石场、淤泥渣土堆弃区等，经常会形成各种高陡的、土质的、岩质的、填方的、挖方的人工边坡。若不加以治理，这些边坡的存在，极易成为引发各种地质灾害的源头，进而威胁到人民的生命和财产安全，因此城市边坡工程的治理已成为备受关注的一个大问题。

边坡工程，归根结底隶属于岩土工程范畴，其勘察结果的准确性和建议的合理性，是涉及到工程造价与工程成败的重要工作。因此，如何采用合理的勘察方案，完成细致的勘察过程，多快好省地做好边坡项目的勘察，是我们应该认真思考的问题。

本文以深圳市某人工边坡勘察工程为例，对城市人工边坡的岩土勘察及治理进行探讨。

1 工程概况

羊台山（龙军花园）危险边坡位于深圳市龙华区羊台山东南侧，龙军花园西侧。根据场地地形地貌，将场地内边坡分为BP1、BP2、BP3三处。各边坡概况如表1所示：

表1 各边坡概况表

本工程属于丘陵地貌，地形复杂，山体陡峭，基岩埋藏浅，许多区域直接裸露；边坡坡面和坡体中发育有大量花岗岩“球状风化体”（俗称“孤石”）；坡底人工填土成分主要为原采石场爆破遗留的微风化花岗岩，对真正基岩面的区分有较大干扰；边坡坡底紧邻高层住宅区、厂房、宿舍楼、篮球场、登山道等人工构造物。勘察时该边坡已发生多处崩塌险情，其工期要求紧，勘察工作开展难度较大，许多区域难以采用常规勘察手段，因此必须首先制定合理的勘察方案和综合选择各种勘察手段。

2 勘察要点

依据收集的资料，结合场地地形、地貌特征、地质条件及工程特点，本项目勘察共布置钻孔42个。

对现场踏勘发现无法摆放钻机进行施工的坡面部位，按照间距15m布设地质调查点，人工对地质调查点采取GPS坐标定位、地层岩性判定、产状量测、节理裂隙量测、表层岩样采取和现场观察、局部洛阳铲、地下水出露情况观察等措施，对边坡的坡面现状进行充分的观察和描述。为辅助钻探，结合勘探点另外布置了30个地质调查点。

3 边坡稳定性分析

3．1 坡率法

采用坡率法对BP1～BP3边坡稳定性进行评价，以《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2013）中坡率法给定的允许坡率值为基础进行评价。其中BP1属岩质边坡，BP2和BP3属土质边坡。

规范中边坡允许坡度值规定如表2和表3所示：

表2 土质边坡坡率允许值参考表

表3 岩质边坡坡率允许值参考表

由表2和表3可知：BP1属Ⅲ类微风化～中风化边坡，BP2和BP3坡率均大于土质边坡稳定所允许的坡度值。由于各边坡均存在危岩，且BP2和BP3都已出现局部崩塌现象，为防止在受降雨等影响时出现滑塌、危岩脱落，对坡顶、坡底建（构）筑物及人员等产生危害，建议完善坡顶和坡底的截排水设施，清理坡面，并采取主（被）动防护网、锚杆（索）＋格构梁等可靠的加固措施。

3．2 赤平极射投影法（岩质边坡）

采用赤平极射投影法对岩质边坡BP1进行稳定性分析评价，各岩土层及岩体物理力学参数的选取见表4。

表4 计算参数选用一览表

野外地质调查中未发现影响边坡整体稳定性的控制性软弱结构面，边坡面微～中风化岩石中出露的小规模节理密集发育，野外测得的主要节理裂隙如表5所示。

表5 边坡BP1野外测得节理裂隙发育情况统计表

用边坡赤平投影法分析岩体的局部稳定性结果如图1所示。

3．3 圆弧滑动法（土质边坡）

3．3．1 边坡失稳的破坏模式

边坡BP2和BP3均为土质边坡，坡体主要由坡积含砾黏土、残积砾质黏性土及强风化花岗岩组成，其失稳破坏时，滑动面往往呈圆弧形，因此在分析其稳定性时，假定坡体滑动破坏时呈圆弧滑动。

图1 赤平极射投影分析图

3．3．2 计算方法

边坡的稳定性计算采用《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2013）推荐的圆弧滑动法（简化毕肖普法），在理正边坡稳定分析软件上实施。

圆弧滑动法计算公式如式（1）：

式中：Fs——边坡稳定性系数；

ci——第i计算条块滑面粘聚力（kPa）；

φi——第i计算条块滑面上内摩擦角（°）；

li——第i计算条块滑动面长度（m）；

θi——第i计算条块滑面倾角（°），滑面倾向与滑动方向相同时取正值，滑面倾向与滑动方向相反时取负值；

Ui——第i计算条块滑面单位宽度总水压力（kN／m）；

Gi——第i计算条块单位宽度自重（kN／m）；

Gbi——第i计算条块单位宽度竖向附加荷载（kN／m）；方向指向下方时取正值，指向上方时取负值；

Qi——第i计算条块单位宽度水平荷载（kN／m）；方向指向坡外时取正值，指向坡内时取负值；

hwi·hw·i－1——第i及第i－1计算条块滑面前端水头高度（m）；

γw——水重度，取10kN／m3；

i——计算条块号，从后方起编；

n——条块数量。

3．3．3 计算工况

根据边坡在天然状态和强降雨及地震作用下的受力情况，确定两种计算工况：

工况一：自重＋地下水

工况二：自重＋地下水＋暴雨作用

3．3．4 计算参数

根据勘察结果，边坡土体参数取值如下页表6所示。

表6 计算参数选用一览表

3．3．5 计算结果

根据上述计算参数，对边坡在两种工况下的稳定性进行计算，计算结果见表7。

在工况二的情况下，3－3’、9－9’和21－21’剖面计算结果简图及最危险破裂面结果如图2所示。

表7 边坡稳定性计算结果表

根据以上计算，按最小稳定性系数取值，边坡在自重＋地下水状态下处于欠稳定状态；边坡在自重＋地下水＋暴雨作用状态下处于不稳定状态，可能出现崩塌、滑坡等地质灾害。

4 支护措施建议

根据该边坡岩土工程条件及周边环境情况，建议对BP1采用坡面整形＋SNS主动网＋被动网＋长锚杆＋护脚墙的方案，并辅以坡面防护和截排水措施；对边坡BP2和BP3采用坡面整形＋锚杆（索）＋格构梁的方案，并辅以坡面防护和截排水措施。

5 结语

城市人工边坡工程勘察工作可以做加法，综合采用工程地质调查和测绘、钻探、地质调查点、井探、槽探、洛阳铲、原位测试、室内试验等手段，对边坡整体稳定性和局部稳定性进行综合性的分析；同时结合周边水文、地质、工程建设等环境条件，对边坡工程产生崩塌、滑坡的可能性、危害性和危害程度进行综合评价，提出更加细致准确的参数和更加合理的治理建议。

随着科技的发展，很多原来的勘察技术已显陈旧，因此岩土工程勘察亦可引进一些先进技术。例如：发展地质调查机器人，在人员无法到达的区域采用机器人采集岩样和影像资料；利用无人机航拍技术，对场地及周边地形地貌、地质灾害发育情况进行整体的观察等。岩土工程勘察作为技术类服务行业，将复杂的地质情况，直观地解释给非专业人员，应是我们的追求和责任。