复杂地质土质高边坡施工技术导则

邓科 孙浩尹

摘要：基于分析土石方工程中挖方复杂地质的土质高边坡施工技术导则。首先分析边坡安全等级、场地地质环境复杂程度、边坡工程勘察等级等基本设计参数及要求以及边坡施工场地水文气象特征。通过已分析的基本参数，会同各参建单位主要技术负责人员、外部技术专家，对边坡施工可能存在的变形情况进行深度剖析，制定施工重点技术管控措施，确保复杂地质的土质高边坡施工安全可靠性、稳定性。

关键词：复杂地质;土质高边坡;变形分析;技术管控

随着我国经济和科学技术的飞速发展，各类基础设施建设为支撑经济发展引擎的新动力，工程项目无疑是基础设施建设中最重要的环节，而土石方工程中，挖方复杂地质的土质高边皮施工技术，是土坡施工作业中最重要，也是最困难的施工环节，如果处理不当，毕竟会造成边坡的变形失稳、渗水、滑坡、塌方等地质灾害，不仅会导致施工进度延期，带来经济损失，在后期投入使用的过程中更是带着风险交付，威胁到使用者的生命和财产安全，高边坡的处理必须引起足够的重视，并在施工过程中不断关注。

例如在电力工程建设中，换流站工程场平土石方施工主要特点有场地占地面积大、土石方量大，挖填高差大特点。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）要求，土质边坡高度超过15m属于土质高边坡。由于换流站建设特点，在地质条件复杂的场地区域将涉及土质高边坡施工。

以目前正在建设的白鹤滩-江苏（浙江）直流输电工程布拖换流站为例，该项目施工要求整个施工过程中，要尽量减少扰动面积，避免对耕地面积的占用，減少拆迁，合理安排施工工序，在施工过程中，采用人工与机械相结合，整个开挖、放线和牵张架线过程中必须坚持水土保持的施工工艺，要求对土石方平衡，施工的整个组织、工艺、方法和监管进行全面有效的分析和平价，优化施工工艺，预防为主，保证安全质量，防治水土流失。通过对项目现场的勘察，发现，在挖方区边坡为全土质边坡。边坡型式以自然放坡为主，抗滑桩零星支挡为辅的支挡方式，最高坡高约36m。边坡安全等级为一级，场地地质环境复杂程度为中等复杂，边坡工程勘察等级为一级，边坡设计采用动态法设计。站址地质主要为超高含水率软塑、流塑状黏性土，降雨集中在5-10月份雨量，占全年89%，暴雨多出现在每年6-9月份。边坡按照逆作法施工至最低处边坡时，坡面出现变形，变形裂缝具有如下特征：（1）围绕边坡尚未开挖到位区域呈弧形展布;（2）变形体后缘裂缝为张拉裂隙，前缘有明显剪出口;（3）变形体后缘裂缝未发现明显的剪切迹象，裂缝两侧未发现明显下错。

根据现有边坡形态和变形迹象推断：边坡变形区首先发生推移型变形，随后诱发了其它区域的牵引式变形。

由上述变形特点分析，产生变形的主要原因有以下几点：

1.土质边坡地质复杂

边坡出现变形与坡体的地貌和水文条件有着密不可分的关系，一般而言，坡体出现变形主要是由于土壤的地岩层、结构面和临空面等组合，而形成的空间形态关系，但是从施工的工艺上来说，不同的地质土质施工对其边坡造成的影响程度也是不同的，但是就边坡而言，坡体越脆弱，其施工方式对坡体的安全影响程度就越大，例如在该换流站工程场地中，变形区域边坡为全土质边坡，开挖深度较大，最高达到36m，属高边坡。地质的作业环境也比较复杂，作业场地中含大量淤泥质、泥炭质土，这些土质呈软塑、流塑状。土体含水率超高，在土质边坡开挖坡面形成过程中，坡面存在多处渗水点，给施工作业带来很大的挑战。

由于前期征地、雨季、疫情影响，加之边坡开挖线不确定因素，施工有效时间较少。根据站址气候分析，施工黄金时间主要为当年12月至次年5月。随着疫情的有效控制，复工复产有序开展之后，，施工主要开挖面为边坡开挖，开挖速度较快，但是在坡面永久防护及排水措施尚未形成，前缘形成较陡边坡，形成了易于应力集中的转折区域。加之地质条件复杂，临时防护措施不完整，降雨集中，雨水渗入坡面对土质边坡存在影响。这些复杂的地质因素给施工工作带来一定的影响，需要对施工环境进行全面、深入的信息采集和数据分析，完成有效的建模模型，针对性的开展施工工艺设计，推进边坡施工工程有序展开。

2.开挖方式

前期施工中受边坡坡顶开挖区域征地原因以及设计开挖线、边坡勘察报告未出具等原因，施工首先开挖的距离边坡较远的区域。后续施工设计完成边坡详勘并确定开挖边线，并在局部变形区域增加抗滑桩。按照建筑边坡工程技术规范，边坡开挖应严格按照自上而下逆作法开挖，边坡开挖一级支护一级。从降低放坡的高度和保护原有的植被生态角度出发，在开挖的过程中，选择抗滑柱的设计方案，由于工程施工和进度要求等移速，在抗滑桩的底部将增加混泥土桩，以加强抗滑桩的稳定性，同时，为施工降低成本，抗滑桩的间距在5米左右，净距2.8米，在抗滑桩中间加装挡板，在顶撞上有2级边坡，开挖按照1：1，34的坡比进行放坡，每10-12米设一级，马道宽度设置为2米，并在山体内部设置40cm排水沟，在坡面方案设计中，使用锚杆加混泥土格够墙以及植被进行覆盖。

施工中采用的逆作法施工，由于施工作业区域属于土质高边坡，施工作业过程会对坡体产生较大的影响，因此，恰当有效的施工工艺显得尤为重要，逆作法通过预加工的方式，能够在很大程度上较小或者削弱施工作业队坡体的影响，作为一种常用的施工工艺，逆作施工法在现代工程施工中扮演着举足轻重的角色，经过多种建筑工体的检验，尤其在建筑地下工程中，是被普遍认可的成熟、有效的施工方法。因此，在该白鹤滩-江苏（浙江）直流输电工程项目中引入这种施工作业方法到边坡施工工程中是合适且合理的，逆作施工方式与传统的边坡施工方式最本质的区别在于，分层开挖，边开挖边加固，也有一些工序中会出现先加固后开挖的情况，具有异曲同工之处，其施工作业最大的好处就是坡体变形的规律与开挖导致的坡体位移有这明显的差异。

3设计条件

边坡原始地质较差且属于全土质高边坡，边坡变形影响区域加固措施需慎重，如增设抗滑桩、格构锚杆等措施。按照原方案采用格构植草护坡工艺，仅能防止边坡表面冲刷，深部滑移并不能起到有效治理。由于边坡土质含水率超高，边坡开挖形成中，存在多处渗水点。根据含水率及渗水现象，应在坡面合理设置泄水孔，减少边坡内部水压聚集从而减少变形。

通过上述工程举例分析，在今后复杂地质高边坡施工中，应主要注意的问题有以下几点：

1.严格按照设计及规范要求施工

遇到该类地质较差类土质边坡，应严格按照设计及规范要求进行合理开挖施工。若遇到详勘不全、征地影响及图纸开挖线不确定等因素，无法严格按照设计及规范要求开挖，应合理进行土方开挖顺序调整，如按照逆作法采用临时放坡等措施。边坡开挖需编制专项方案报送公司技术部门及监理、业主单位审批且务必报送设计单位审批。

虽然开挖放坡放坡较缓，分层开挖可能风险未达到专家论证标准，但考虑开挖地质、开挖总高度等因素，施工方案将很有必要组织专家论证。待审批合格后严格按照方案开挖。

2.严格落实边坡支护、支挡措施

由于土石方开挖均采用机械化作业，开挖效率高，速度快。而边坡永久支护如钢筋混凝土格构、混凝土马道需在边坡坡面形成后才进行且施工较慢。在实际的施工过程中，常见的施工问题是土层开挖与边坡支护进度不配套，由于边护施工滞后而导致二次回填或搭架子的现象屡屡出现，增加施工各组别之间的协调难度。另外，在施工中还可能出现的问题是成孔的注浆不到位，导致锚杆的受力无法达到设计要求，這种问题的出现主要原因是深基坑支护钻孔穿过的土质不同，有残渣沉淀的现象，而且注浆的随意性相对较大，这就导致了施工质量的缺陷。因此，在此期间应做好土质边坡临时支护、支挡措施，如苫盖防雨布、设置临时排水沟、坡面临时泄水孔等措施，确保坡面排水有组织进行，降水无直接渗透进坡面。

3.施工过程加强边坡临时监测，出现异常及时预警

在该直流输电工程布拖换流站项目中，对水土保持的指标要求非常高，在监测上包括扰动土地的监测、水土流失情况监测和水土保持监测以及土壤侵蚀背景值监测等，在检测时间和频次上都明确了具体的要求，而针对本次边坡异常发现情况，项目组及时对数据展开分析，优化建模参数，指导施工工序，协调工种进度，而且在每日边坡监测数据中，我部首先发现位移变形，因此，边坡监测在地质较差、开挖深度较高的土质边坡中相当重要。需要引起项目施工的高度重视。

在遇到场平施工中对原始土体扰动前应按照边坡监测规范、沉降观测规范等要求设置监测点对挖方、填方边坡开展监测，对高挖方土质边坡、地质较差边坡应加强监测工作。

4.过程中严格按照信息法施工要求执行

信息法施工是将动态设计、施工、监测及信息反馈为一体的现代化施工法。对复杂地质、高边坡、稳定性差边坡工程，施工期的稳定安全控制更为重要和困难。开展信息法施工在《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013中有单独章节进行专项说明，由此可见信息法施工重要性。

结束语

在高边坡施工工程项目中，不同的施工开挖工艺对边坡的影响程度不一，其所造成的破坏程度也存在明显的差异，如前文所述，受制于地质地貌、水文环境和地质结构的影响，在施工开挖之前，建立准确有效的地质模型，分析施工技术工艺，将会对边坡的施工工艺提出更有针对性和指导性的建议。边坡施工设计是预测性的方案，同时也应该包含风险型设计的内容，即在设计方案中，应该考虑可能出现的各种异常，包括在施工过程中的不确定因素可能带来的施工风险，因此，在设计方案中，应该对相关的设计指标，例如对坡体的力学指标进行适当的折减、减弱岩体的长期蠕变可能到来的影响。同时，考虑到在实际的施工过程中，如果不按照设计方案工序或者施工要求，将对坡体以及整个项目建设产生影响，这些风险分析也应该列入到项目施工设计方案中去。

综上所述，复杂地质土质高边坡施工中，为避免边坡变形、确保作业安全以及边坡形成后运行质量，在设计阶段应根据地勘报告详细分析，充分考虑保证边坡稳定的各项措施。过程中严格按照设计文件及规程规范要求作业，并做好各阶段监测工作，确保施工安全、质量。

参考文献

[1]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）

[2]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）.

[3]《建筑施工手册》（第五版）.

[4].谭永杰，文敏，朱月琴.地质数据的大数据特性研究[J].中国矿业.2017.26（9）：67-71+84.

[5].赵婷，王畅.边坡稳定性分析方法及工程应用研究进展[J].水利水电技术.2019，50（5）：196-203.

[6].陈如意.复杂地质条件下的抗滑桩施工技术及造价分析[J].铁路工程造价管理.2003.（1）.

作者简介：

邓科 （1987-3），男，汉族 四川成都人，职称中级，学历： 硕士。研究方向：土建施工。

孙浩尹（1988-6），男，汉族 四川成都人，职称中级，学历： 硕士。研究方向：土建施工。