肖财和 周文超
浙江省地球物理地球化学勘查院 310005
摘要：随着工程建设的发展，人们对居住条件的要求越来越高，在山区建设大规模工程越来越多，工程场地平整对地质环境条件的改变程度越来越强，形成危害性较大的高切坡及高填方；这其中高填方边坡的危害更大，治理难度和治理成本更高，而斜坡段的高填方尤其复杂，当斜坡段分布特殊性岩土层时，边坡的破坏模式及破坏机制就呈现出多样性，并且可能出现一处灾害多种破坏模式的情况，鉴于此，在高填方边坡治理设计前，乃至工程建设规划前期，能有预见性的对边坡的破坏模式进行评价，对指导整个工程建设规划布局，或对填方边坡的治理设计将起到至关重要的意义，正确的评价结论和建议，是项目规划设计和边坡治理设计的前提。基于此，本文根据台州某商业住宅项目在特殊性岩土的斜坡地段高填方，对此类问题的危害以及评价方式方法进行总结。
关键词：岩土斜坡；边坡；地质危害；评价
一、项目主要概况
项目位于低山区，场地处于平整阶段，目前已有填方高度一般在8~15.0m不等，填料为山体开挖的坡洪积粘性土、含角砾粘土及全~中风化玄武岩，填方前对场地未进行抗滑处理，填方时未进行碾压夯实，填方后未对填方边坡进行有效加固措施，填方为新近填方，填土未完成初步固结。按照设计标高，大部分地段将继续回填，填土最大高度达25m。填方地段建筑物主要为较低荷载的别墅建筑等，对填土及下部粘土地基存在附加荷载，不利于地基不均匀沉降及边坡稳定；斜坡地段原始地形坡度一般10～25°为主，斜坡地段分布的特殊性岩土为玄武岩，气孔、杏仁状构造，岩质坚硬，全、强风化发育，厚度较大；全风化层分化成砂土状，局部含碎石或大块孤石，孔隙比大，可压缩性高；强风化层呈块石与砂土胶结状，含碎大块岩体。
三、填土地基失稳模式
人工填土堆积于沟谷或斜坡地段，局部原始斜坡坡度较大，填土前未对原始斜坡进行抗滑处理，填料未压实，厚度差异较大，结构松散，未分选，级配差。因此，影响工程建设及运营的灾害主要存在填土地基不均匀沉降及填土边坡失稳两类模式。
地基不均匀沉降包含以下两方面：
1、由于回填厚度不均导致的填土自身不均匀沉降；
2、拟建建筑荷载及填土自重下，下部粘土地基压缩变形沉降。
填土边坡失稳包含以下三种可能：
1、填土边坡内部某一软弱面为滑面，发生局部滑塌；
2、以填土与原始地面接触面为滑面，发生填土边坡整体滑坡；
3、填土下部粘土层在上部加载作用下，形成深层滑移变形。
四、失稳成因
根据填土地基可能存在的失稳模式，结合本项目自身特点，对本工程填土边坡失稳成因作以下综述。
地基不均匀沉降成因如下：
1、回填土自身结构松散，填料级配较差，块体直径差别较大，分布不均匀，填方时未进行碾压夯实，填方为新近填方，填土未完成初期固结，因此填土自身存在较大量的固结沉降；
2、填土下伏粘土层由玄武岩风化而成，局部存在玄武岩块石，由于玄武岩的气孔构造，粘土层内孔隙比较大，在上部荷载作用下，易产生地基压缩变形沉降。
填土边坡失稳成因如下：
1、填土岩土工程地质特性：填土工程地质特性是填土边坡变形破坏的物质基础，不仅控制着崩塌、崩滑、变形体的发育与分布，同时在很大程度上制约着其活动方式和规模。填土结构松散，力学性质较差，为欠固结土，在强降雨作用下随着其物理力学性质进一步降低，往往容易形成软弱带，坡体内填土在变形发展中，可能发展成为破坏面的潜在滑移面。填方前对场地未进行抗滑处理，填方后未对填方边坡进行有效加固措施。
2、原始地形地貌：区内填土边坡由于人工堆积而成，局部原始地形（即土岩接触面）地形起伏较大，较陡地段坡度达25°以上。陡峭的原始地形为填土沿土岩接触面形成滑坡提供有利滑面。
3、接触面地下水：填土地段渗透性极好，下部岩土渗透性相对较差，地表水渗透至土岩接触面时容易形成汇水面，地下水的聚集使得土岩接触面地段容易被润滑、软化而使抗剪强度降低，同时高强度暴雨可使部分未完全贯通裂隙中的孔隙水压力升高，对边坡的稳定性起到了极不利的影响。
4、其他因素：下卧粘土层性质差，孔隙比大，属于玄武岩风化而成的特殊性土体，以及人类工程活动，对填土的开挖回填、荷载的变化对填土边坡均存在影响。
五、评价方法及结果
对于填土自身及下部特殊性土层的沉降，根据沉降估算公式：
S=△P/Es×H
其中S：沉降量；
P =0.5?H；?为土体重度；
计算下部特殊岩土层时，P为附加荷载（填土荷载及房屋荷载）；
Es：压缩模量，填土取2.8（MPa）-1；
H：土层厚度；
由估算成果可知，按现有填土方式完成场地回填后，填土自身不均匀沉降大，填土厚度最大地段沉降差可达1295mm；下伏土层在填土荷载及拟建物荷载作用下不均匀沉降大，最大沉降差可达920~930mm。
对填土边坡可能存在的破坏模式按以下三种情况：1）填土边坡内部某一软弱面为滑面，发生局部滑塌；2）以填土与原始地面接触面为滑面，发生填土边坡整体滑坡；3）填土下部粘土层在上部加载作用下，形成深层滑移变形。分别采用圆弧滑动法、已知滑面法计算各段边坡稳定系数。计算结果显示，共12段边坡中，7段为填土内部滑移，4段为接触面滑移，1段为下伏粘土层滑移。
六防治对策建议
根据以上分析，高填方地段对工程的主要危害来源于不均匀沉降和填土边坡失稳，其中不均匀沉降主要包含填土自身沉降和下伏软弱粘土层沉降；填土边坡失稳主要包含填土内部滑移失稳和沿回填接触面滑移失稳，因此，可考虑以下防治措施方案：
1、减小回填厚度，即通过前排设置架空层的形式，可以大大减少回填厚度；减少回填厚度，可减少填土自身沉降及降低填土荷载对下部粘土层的压缩沉降，并且降低边坡失稳的危害程度；
2、对已经回填地段可考虑进行加固处理，地基加固可减少填土自身沉降及减低填土内部滑移可能性；根据稳定性系数及破坏模式，加固措施可按如下分段考虑：
1）最不利模式为填土内部或接触面滑移，考虑抗滑挡墙，基础位于原始地形以下一定深度；
2）最不利模式为接触面滑移，且下部粘土层滑移稳定系数较低时，考虑深层抗滑桩支挡，抗滑桩入中风化玄武岩；
3）最不利模式为填土内部或接触面滑移，且下部粘土层滑移稳定系数较高时，考虑抗滑挡墙，基础位于原始地形以下一定深度；
4）最不利模式为下部粘土层滑移，考虑深层抗滑桩支挡，抗滑桩入中风化玄武岩；
3、后期回填时加大回填土密实度，在回填过程中控制填料含水量及干密度，使填料达到或接近最优含水量与最大干密度，从而到达较理想的密实效果；
4、后期回填前应清理原始斜坡面植被及浮土，并可考虑于原始地面处设置台阶状防滑坎；
5、填土上部拟建建筑物采用合适基础形式，将荷载传递至粘土层下部较硬地层，减少拟建建筑荷载对填土沉降及滑移的影响。
6、完善坡面截水、止水措施及坡体内排水措施。
七、总结
本文针对特殊岩土斜坡段的高填方边坡做出了多方面危害的评价，在工程建设中具有一定指导意义。在项目规划初期就应该对该问题引起重视，分析指导整体规划，尽量减小挖填高度，避免此类问题严重化。因此，此类问题评价并不只对边坡治理设计有指导依据，在项目决策时期也具有深远的指导意义。
论文作者:肖财和,周文超
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/30
标签：填土论文; 粘土论文; 玄武岩论文; 荷载论文; 接触面论文; 斜坡论文; 地段论文; 《基层建设》2016年2期论文;