某山体边坡地质灾害治理

吴杰 邓飞翔

中国核工业华兴建设有限公司 投资建设事业部 江苏南京 210019

摘要:本文是对某废弃矿坑山体边坡地质灾害治理工程从工程概况、项目特点及重难点分析、选择设计方案、施工组织实施、总结及改进等方面进行提炼，旨在理清山体边坡地质灾害治理工程要点，为类似项目治理起到借鉴参考作用。

关键字:格构梁；喷锚；地质灾害治理

1.工程概况

某山体边坡地质灾害治理工程位于南京市浦口区，占地250亩，原为采矿形成的废弃矿坑，拟在此矿坑内建造房屋，场地现状为周边高、中间低、南侧有出口的坑状地形，坑状地形四周环形陡峭斜坡，边坡坡度30-85°不等，总长约1770米，西南最高处Ⅴ区高程169.4米,与坡底高差约99.4米，其余高差一般在10-35米左右,地质条件复杂程度属于复杂地区。由于坡度陡，岩层产状顺坡向，节理裂隙发育，危岩较多，局部地段有崩塌现象，在不利开挖和暴雨或极端天气及地震等条件下，该边坡可能发生垮塌、崩塌、滑坡等不良地质作用和地质灾害，根据边坡失稳后造成破坏后果的严重性，该边坡的安全等级为一级。为确保拟建建筑物场地的稳定性和建筑的适宜性，对场地周围边坡需进行专项治理。

治理区域

图1：边坡原始全景照片

2.方案的选型

2.1方案设计原则

1、贯彻“以人为本”的原则，全面规划、突出重点、兼顾其它。

2、确保治理工程的科学性，尽可能做到既切实可行又安全有效，治理方案的地质依据充分。

3、治理方案应体现技术可行、经济合理、结构简单，实施过程安全可靠、可操作性强。

4、工程治理与治理区相关规划相结合，工程措施与长期监测、群防措施相结合。

2.2方案确认

坡面115m以下部分安全计算采用《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013中平面滑动面的边坡稳定性系数公式进行计算，不再赘述

坡面115m以上部分安全计算采用《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013中圆弧形滑面的边坡稳定性系数公式A.0.1计算，不再赘述。

经计算复核，结合工期、成本、结构特点等最终确定的治理方案如下：

表1：边坡治理区域设计方案汇总表

Ⅷ区

Ⅶ区

Ⅶ区

Ⅵ区

Ⅴ区

Ⅳ区

Ⅲ区

Ⅱ区

I区

治理区

正式建筑

填方区

图2：边坡治理工程平面图

3.治理工程特点、难点分析

根据勘察报告提供的资料及前述分析，本工程可能发生的地质灾害类型主要为崩塌、滑坡及不稳定斜坡区在工程建设过程中可能发生的顺层滑移、楔形体破坏等潜在风险。

表2：治理工程特点及难点分析表

4.方案实施

4.1削方及治理施工工艺

本工程山体治理削方量大（约20万m³），除V区存在较软的碳质页岩外，其他均为硬度较高的灰岩，且矿坑边缘坡度较陡，机械作业无安全平台，作业安全风险大。该项目地处偏远，远离居民区，安全距离充足，具备爆破作业良好条件，综上该项目削方采用爆破+机械形式进行削方，选用深孔台阶松动爆破，控制爆破振动和飞石是爆破削方作业安全管控重点。

各区段整体施工方法采用逆作法，即从上往下削坡、具备坡面治理条件后进行坡面处理，以平台为分界由上到下进行，层间可以少量穿插，此种施工方案也是地灾治理项目主流施工方案，可以节省工期、同时削坡之后立即进行坡面治理施工，也保证了坡面的安全。因V区工程量最大，施工难度最高，后续以V区为研究对象。

确定施工工艺如下：

表3：V区工艺措施汇总表

4.2人材机配置

根据施工工期和选定的工艺要求，人员、材料与机械设备配置如下：

4.2.1劳动力配置计划

表4：V区劳动力配置表

4.2.2主要材料配置计划

根据施工图纸，计算V区主要工程材料用量如下，材料进场按现场进度要求按需进场，提前做好材料复检工作。

表5：V区主要材料配置计划表

4.2.3主要施工机械配置

结合项目削方、爆破方量及护坡治理工程方量，并参考合同工期要求，综合考虑前述确定的工艺，设备配置如下表。

表6：主要施工机械配置表

4.3施工工艺

4.3.1测量放线

因地形比较复杂，高低落差大，采用GPS测量仪，在整过施工测量控制过程中，，始终遵循“先整体后局部、先控制后细部、边工作边校核”的原则，将误差严格控制在规范标准允许的范围内。

4.3.2清理危岩

现场治理坡面有多处危岩、松散面，对后续侧放线、爆破打孔等施工造成安全威胁，采取人工清除和机械清除的方式进行坡面清理。

1、清理危岩施工流程

测量放线定位→原始坡面测量与设计对比→最上一级坡面清理→下一级坡面清理→清坡后坡面测量与设计对比。

4.3.3削坡及清坡

本工程削坡施工对象为岩质斜坡，需要清除凸出山梁，爆破后不稳定的岩石、清理出设计要求的坡度。

1、施工工艺顺序

初步放线→平整场地→放线→打孔→爆破→破碎清理→修整坡面

2、修坡验收标准

主控项目有：边坡高度；边坡坡度；台阶高度等；一般项目：边坡平整度、边坡顺直度（前后坡面交错）、平台宽度等。

4.3.4锚钉+喷射混凝土支护施工

对应V区143.5m以上～169m区段采用锚钉（Φ20锚钉）+喷射混凝土（φ8@200双层钢筋网片，15cm厚C20砼）护坡，锚钉间距2m*2m,间距2m的泄水孔。

1. 工艺流程如下

削坡清坡→锚钉钻孔+泄水孔钻孔→锚钉安装→钢筋网片安装→泄水管安装→喷射第一道砼→喷射第二道砼

2. 施工工艺

1. 钢筋网为绑扎φ8@200双层双向,在钢筋网绑扎、泄水管安装好后并经监理工程师验收合格后，方可喷射C20细石砼。

2. 将水泥、黄砂、细石、砼添加剂等混合材料，按比例搅拌均匀后，然后用喷射泵和空压机将干料送至管口，在管口与适量的水混合后喷射在钢筋网片上。

3. 喷射分2次进行，喷射厚度控制在15cm。

4. 喷射砼施工时，应自上而下对坡面进行喷射、并尽可能保证喷出口与坡面垂直，距离保持在0.8m～1.5m，一次喷幅宽度2m～3m。

4.3.5施工平台的搭设

Ⅴ区115m～143.5m设计为锚杆(15m长Φ32钢筋）+喷射混凝土支护形式，若采用堆渣平台进行锚杆钻孔作业，会造成清方削方作业需在上一层坡面治理完成才能降坡重复循环作业，造成整个山坡治理工期大大延长。且初始施工上部堆渣平台宽度不足以作为操作平台，需在115m\135m平台上搭设操作架。

1、工艺流程

初步放线→平整场地→摆放扫地杆→小横杆→竖向立杆→第一步大横杆→第一步小横杆→第二步大横杆→第二步小横杆→临时斜撑→依次循环→铺设跳板→搭设防护栏杆及踢脚板

搭设示意如下图：

图3：130-145m脚手架立面示意图 图4：现场脚手架搭设

4.3.6锚杆（索）施工

锚杆（索）工程是提供抗滑力的主要构件，其施工质量直接关系到整个治理工程的成败，必须确保锚杆（索）的施工质量。

图5：锚索大样图

图6：锚杆大样图

1、锚杆（索）施工流程

锚杆孔成孔→锚杆制作安装→锚杆灌浆

锚杆（索）孔成孔的技术关键是如何防止孔壁坍塌卡钻；

锚杆（索）制作的技术关键是如何将承载体与锚杆联结牢固,满足设计要求，保证达到锚固效果。

灌浆的技术关键是如何将孔底的空气、岩渣排出孔外，保证灌浆饱满密实。

2、施工工艺与技术措施：

滑坡体上钻锚杆（索）孔（锚杆孔直径150mm，锚索孔直径200mm），严禁采用水钻钻进，主要是防止水进入坡体，加大滑坡险情并影响锚固效果，该边坡工程为岩质边坡，所以采用潜孔锤钻进，较软地层用螺旋钻头钻进，只有将孔底岩渣及时排出，才能保证钻进速度，避免岩渣滞留孔内，致使扭矩增大，甚至卡钻、包钻。潜孔锤配备风量为10m³/min空压机，排气压力为1.2MPa，空气压力足够将岩渣吹出孔外。

图7：堆渣平台 图8：坡面削坡、钻孔

4.3.7格构梁施工

标高70m~115m范围边坡支护设计为预应力锚索+格构梁形式，锚索采用φ15.2预应力钢绞线，共12根，锚具采用OVM15-12形式，锚索长度自上而下20m\17m\14m\11m共四种长度（未考虑预留张拉长度，约1.5m），格构梁为C30现浇混凝土，钢筋保护层为30mm，截面尺寸350mm×350mm，采用方形布置，格构梁交点处设置预应力锚索。

1、工艺流程

坡面验收→钻孔→钢绞线安装→注浆→坡面钢筋网片安装→喷射第一遍砼→钢筋笼绑扎→模板支设→砼浇筑→养护→清理拆模→喷射第二遍砼→张拉→封锚

图9：格构梁加固示意图

5.总结及改进思考

依据设计方案及相关技术规范等文件，通过合理配置人、材、机及技术保证措施组织实施，完成本工程山体边坡地质灾害治理工作，达到预期目标，但是在整个项目实践的过程中，有些方面值得进一步改进和探讨。

5.1方案设计方面

1. 常规边坡支护设计治理区段高度在15m以内，而此项目115m以下治理区段高差45m,材料倒运、施工难度极高，间接增加了人工及材料运输成本，在经费允许情况下，建议分层高差不大于15m。

2. 涉及薄削坡面(宽度小于3m,不具备机械停放条件)，高度又超过15m情况，在中部需增加不小于4m的平台，否则机械削坡不具备工作面，堆渣削坡耗费渣量又大，增加施工成本。

3. 分段层级平台，宽度不小于5m为宜，否则装载机等无法通行，影响材料倒运。

4. 格构梁钢筋上面及底部设计为3φ22钢筋，与锚索处套管相碰，钢筋很难就位，后续设计需调整钢筋布设或梁宽度，避免出现此问题。

5. 削坡清理及现场放坡发现与地勘及设计图纸不符时，需立即告知与设计、甲方、勘察等单位，协调推动相关问题解决，否则影响结算及验收。

5.2施工工期方面

1. 爆破手续批复，因涉及合同签订、定级、方案评估、送审、专家论证等等，常规需按40天考虑。

2. 综合考虑炸药申领、清方所需时间，每周爆破次数只能2次~3次左右，周末及节假日期间一般不允许爆破，在工期计算时需充分考虑上述因素。

3. 锚杆锚索钻孔不停止，钻孔工期占用主要工期，而单台设备常规岩孔一天60m左右，工期排布需充分考虑工作面、电力供应、材料运输，同时按照计划工期要求配置设备数量、人力物力。

5.3爆破削方方面

1. 爆破大规模实施前，在爆破区域进行小规模（小剂量）试爆，确认爆破区岩石性状，以便对炸药使用量进行调整，本项目在首爆及V区碳质页岩部分均采用了试爆。

2. 涉及坡面修整或开挖深度限制部位，钻孔孔深必须严格控制，距离最终坡面安全距离除考虑抵抗线外还应结合坡面岩石情况进行综合考虑，在进行V区碳质页岩部分爆破时，将炮孔与坡面距离由2.5m~3.0m调整至最大5m左右，避免爆破振动加大碳质页岩碎裂程度。

5.4测量放线方面

1. 边坡治理工程采用“逆作法”，整体由上到下施工，准确定位坡脚、坡顶及中间平台位置，是现场放线工作关键，初测坡脚并根据设计坡比反推各级施工平台及坡顶位置，避免出现定位错误，造成超挖、超削、或少削情况发生。

2. 因坡面陡峭，且碳质页岩部分岩体破碎，无人员站立架设仪器条件，在确定115m平台位置时，采用全站仪+抛绳坠物（反光纸包裹）定位测量的方法，确定了平台位置及外缘相对准确坐标位置。

5.5钢筋绑扎、喷浆作业平台选择

最初计划在架体上进行锚杆钻孔作业，在架体内完成坡面钢筋绑扎、泄水孔安装，最后拆除这一层架体平台，在下一层平台上进行喷浆作业，后续重复。此种施工方案造成锚杆钻孔不连续，而且在架体内穿插绑扎钢筋、安装泄水孔效率特别低下。后续改进为：架体上只进行钻孔及锚杆安装、灌浆作业，其余钢筋绑扎、泄水孔安装、喷浆等全部采用“挂绳法”作业，大大提高了效率，缩短了工期。

图10：挂绳喷浆作业 图11：挂绳网片绑扎

5.6格构梁施工

5.6.1格构梁施工与梁间喷浆穿插改进

V区115m以下格构梁+喷射混凝土。若先施工格构梁，梁间网片断开，则后续梁间喷射砼网片与格构梁锚固问题难解决，若先施工完成喷射砼再施工格构梁，因坡面平整度不高原因，格构梁模板难与坡面贴合严密，易产生漏浆、烂根等质量缺陷，经讨论采用：钻孔→预应力锚索安装→灌浆→网片安装→喷射第一层砼→格构梁钢筋→格构梁模板→砼浇筑→拆模→喷射第二层砼→张拉封锚。此方案解决锚固问题、烂根问题，同时还增加人员坡面站立的安全性。

图12：格构梁间一次喷效果 图13：格构梁间二次喷效果

5.6.2格构梁交叉点改进

格构梁交叉锚索孔位原设计采用波纹管分隔钢绞线与格构梁交叉位置混凝土，此做法存在以下几个问题：1.波纹管与钢筋笼不易固定2.因为波纹管外侧就是锚板，张拉后所有压力集中在此部位，而波纹管本身不抗压，张拉时波纹管附近砼可能会压裂、甚至压碎，经与设计沟通，将波纹管调整为Φ140*5mm厚热轧钢管。钢套管可以与外侧钢压板及钢筋笼点焊固定。使钢套管、锚固压板、与格构梁钢筋形成一整体，格构梁的钢筋可作为格构梁模板的拉结点，提高了砼浇筑安全性。

图14：波纹管改钢套管变更优化

6.结束语

山体地质边坡治理是一项复杂工程，从设计方案的选择、工期成本的要求、对周边环境的影响、实施过程中安全质量防范等因素考虑，同时作业环境差、生活条件差，作业安全风险高，较常规房建项目均复杂。在项目前期阶段须结合工期、成本要求，充分论证设计方案、实施过程中认真辨识危险源、制定切实可行方案措施。在施工组织实施过程中，需根据现场的实际状况及时调整，特别针对现场地质变化、坡形与设计不符等情况需及时与相关部门及时沟通、协调解决处理，以达到地质灾害治理预期目的。

参考文献：

[1]《中华人民共和国安全生产法》(中华人民共和国主席令 第70号)

[2]《建设工程安全生产管理条例》(中华人民共和国国务院令 第393号)

[3]《建设工程质量管理条例》(中华人民共和国国务院令 第279号)

[4]《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院令第466号）

[5]GB50330-2013《建筑边坡工程技术规范》

[6]GB50086-2015岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范

[7]GA 991—2012爆破作业项目管理要求

[8]GA 990—2012爆破作业单位资质条件和管理要求