国外某大型边坡群场地岩土勘察\设计\监理\施工要点及方法创新

摘要：主要讨论国外某大型边坡群场地岩土勘察、设计、监理和施工要点以及创新措施，讨论了边坡群勘察方法和基础、边坡的设计方案，并简略分析了边坡施工和监理要点，期望能够为今后的海外岩土勘察工程提供参考。

关键词：大型边坡群岩土勘察设计施工

中图分类号：S611文献标识码： A

拟建工程位于印度尼西亚爪哇岛万丹省巴亚镇，为10000t/d级熟料水泥生产线岩土勘察、设计、施工、监理任务，按照工程重要性和场地复杂程度，本次岩土工程勘察项目等级为甲级[1]。由于场地地处低山丘陵区地貌的坡麓地段，场地经过整平之后形成了标高不一的边坡群，给施工带来了很多不便，因而在进行岩土勘察设计时，应该充分考虑岩土问题，有效避免边坡设计和施工出现困难。

一、边坡群场地岩土勘察要点

岩土勘察工作要点主要有勘察方法的选择、区域地质场地稳定性评价、工程地质评价、水文地质情况评价和特殊地质以及不良地质作用的评价和建议等几个方面。

（一）工程概况

爪哇岛是印度尼西亚一个南临印度洋，北面爪哇海的岛屿，是印度尼西亚万岛中的第四大岛，是全球第13个岛，拟建场地附近有公路通达，沿海有公路环绕，交通比较便利，区域内工业基础薄弱，劳动力资源充足。厂区属于热带雨林气候，终年炎热潮湿，年降雨量1278.6mm，相对湿度57%-100%，最大风速10m/s。勘察场地为长方形，长900m，宽556m，占地面积0.48km3，属于丘陵残丘地貌，地形差异很大，由丘陵、残丘和冲沟组成，地面标高30.99-93.04，相对高差62.05m。勘察拟建水泥生产线构筑物很多，主要有水泥生产线窑系统，生料库、熟料库，生活区等建构筑物。设计方共布设技术勘探点119个，深度8-45m。

（二）勘察方法

主要使用钻探、地质调绘、资料收集、原位测试和室内试验等方法完成岩土勘察。钻探使用14台JACROK-175型钻机，2台JACROK-200型钻机和2台GJ-150型钻机，采用双管泥浆护壁回转钻进。地质调绘主要对场地内和周围0.48km2范围内的不良地质条件进行调查分析。岩土分析使用薄壁取土器以及自由活塞薄壁取土器使用重锤少击和静压方法完成取土样并进行分析，岩样进行了自然和饱和状态下的单轴抗压强度试验。原位测试则在粘性土以及全风化基岩中进行了标准贯入、动力触探试验；对整个场地进行了物探试验。

（三）勘察结果

1.区域地质以及场地稳定性

区域整体为宽缓背斜构造，构造形式比较复杂，局部褶皱发育，拟建场地内存在小褶皱，但没有深大断裂迹象。根据收集地质资料，在场地东部3km发现一条南北向断层，对场地影响不大。场地内大部分地段稳定性较好，可以进行工程建设，但是厂前西北发育多次滑坡，规模大，稳定性差，暴雨季节有蠕滑现象，存在一定危害，场区内存在6条冲沟，是季节性自然排水通道，经过处理后仍然可能会对建筑物产生不良作用，影响建筑场地稳定性，建设之前需要首先处理排水河道场地，保证场地稳定之后再进行工程建设。

2.工程地质条件

拟建厂区地层由第四系全新统残坡积（Q4el+dl）粉质粘土、残积（Q4el）粘土和三叠系中统（Teb）砂岩、泥岩和煤组成。根据现场钻探描述，土及岩石试验结果报告，按其成因及工程特性对现场地基土进行分层。厂区主要是泥岩、砂岩，并且主要为互层状，差异风化情况非常严重，局部地区呈现透镜状全风化层，另有一些区域泥岩成岩性差，属于极软岩体，遇水容易崩解，底层整体为软硬互层状态。

3.厂区水文地质情况

场地内有着较深的沟壑切割，有利于地表水排泄，勘察过程中发现在勘探深度内无稳定地下水位，泥岩为相对稳定的隔水层，而砂岩为较好的透水层，因而可能存在一定的上层滞水，潜水和局部微承压水，水文地质条件较复杂。基础建设过程中可能会出现溢水，需要做好排水以及隔水措施。厂区内对工程建设有影响的的6条沟道需要进行地表清理、回填、夯实处理，工程建设前建议对排水河道场地进行梳理、加固，做好季节性河道的优化改道，保证了场地的稳定性。

4.特殊地层和不良地质作用

拟建水泥库西北方向存在较大规模滑坡，其地表特征有呈圈椅形，椅口朝向西，侧翼与后壁滑坡要素齐备，近两翼-尤其是南翼形成多级多处错落与裂缝，近期活动特征明显，北侧活动相对较早，地貌与地表特征显示目前处于暂时稳定状态，两翼所形成的新鲜裂缝与错落则表明其目前尚处于缓慢的变形活动中，据观察推测，滑体中心最大厚度20-30米，横向最大宽度150-200米，纵向长约200米，属大型滑坡，据其所处位置与现状，对建设场地威胁很大，应该采取综合措施予以治理或调整局部厂房规划。厂区内土层风化严重，软硬岩土层、煤系相间或无序分布，需要采取一定措施控制构筑物的不均匀沉降。厂区土层中有弱-中性膨胀土，会影响场地稳定性，浅基础建筑物应该考虑建筑物的均匀沉降，不在同一单元的建筑物则不必考虑。

二、基础、边坡群设计

基础主要有天然地基和桩基两种方案，边坡采用阶梯形式设计，坡形、分级、排水和平台参数是边坡设计要点。

（一）基础方案

1.天然地基

拟建场地标高差异较大，而构筑物一般基底载荷差别较大，采用天然地基、复合地基和桩基可满足承重要求。采用天然地基需要挖出上部软弱粉质粘土、全风化岩石，场区内大部分构筑物在挖方区，开挖深度要根据构筑物室内设计标高而定，填方整平需要综合考虑构筑物基底载荷、基础埋深、地基土承载力情况等，满足要求情况下可以使用天然地基。使用天然地基需要进行现场载荷试验，保证天然地基方案能够满足设计要求[2]。要绝对避免对地基土的扰动，为了改善持力层的均匀性和基础与地基接触关系，应该对基底表层进行适当处理，表层可以铺设0.1-0.3m厚砂石垫层，并振密压实。对易分化岩层要减少水体浸泡，加快施工速度。

天然地基难以满足构筑物基地荷载压力时需要考虑是否使用砂石作为填方材料，使之形成足够的强度[3]。结合各建、构筑物的基底荷重、拟用基础形式和地基土的承载力状况选择夯实后的地层、填方时形成的垫层或天然地层为基础持力层，基础方案采用条形或独立基础形式。对于一些基地压力很大的构筑物，使用砂砾石形成强度较高的垫层或对原地基土进行压密注浆处理，采用整板基础，场地地基土为不均匀场地土，建设设计需要加强基础以及上部建筑整体结构的强度设计。

2.桩基方案

水泥库、生料均化库、熟料存储库等对地基承载力要求较高，因土层厚度变化大，采用了钻孔灌注桩，场地内基岩浸水容易软化，进行桩基施工应适当加快施工效率，采用干作业或优质钻孔液护壁成孔，避免成孔之后因地下水长期浸水导致塌孔。灌注桩按照设计参数进行施工，设计参数参考下表。

表1钻孔灌注桩设计参数

层号

地层名称 土性 极限侧阻力标准值qsik(kPa) 极限端阻力标准值qpk(kPa)

表5.3.5-1 表5.3.5-2 表5.3.6-1

泥浆护壁

钻(冲)孔桩 干作业钻孔桩 泥浆护壁

(钻)冲孔桩 干作业挖孔桩

①粉质粘土 可塑-硬塑 43 42

②粘土 硬塑 75 73

③全风化泥岩 坚硬 85 90 1050 1220

③-1全风化砂岩 中密 80 80 1000 1200

③-2煤 密实 80 80

④强风化泥岩 坚硬 120 122 1400 1600

④-1强风化砂岩（灰） 坚硬 150 150 1800 2500

④-2强风化砂岩（浅黄） 坚硬 140 140 1700 2400

⑤中风化泥岩 坚硬 170 172 3500 3700

⑤-1中风化砂岩（灰） 坚硬 200 210 3800 5000

⑤-1中风化砂岩（浅黄） 坚硬 195 200 3700 4800

（二）边坡设计

1.坡形设计

（1）坡角

条件允许情况下为尽量保证坡体稳定性，可能会导致挖方数量增加，但是可以减少为控制整体边坡失稳而采取的加固措施的费用，使用放坡来提高坡体稳定性是最经济的一种措施。放坡需要根据实际经验确定整体坡角，并按照工程类比原则结合拟形成的边坡，确定稳定可靠的坡形[4]。人工开挖边坡的人为作用会造成原有地形地貌的改造，破坏原有的自然稳定状态，人工边坡设计区域内的自然稳态坡形，并对边坡的岩体性质和边坡地质构造进行综合分析。

（2）分级

坡脚应力过大是高陡边坡设计不能实现的主要原因，为了保证边坡岩体稳定性，通常采用台阶的形式，在各级台阶上设置卸荷平台解决问题[5]。多级台阶形式能够最大限度减少岩块滑落，对于粘土、软岩能够提供减少风化侵蚀，有效提高边坡施工的安全性。

分级台阶确定坡度需要同时考虑坡脚压力和稳定坡脚两方面，边坡坡度需要根据坡脚岩体的允许承载力确定，稳定坡脚则受分级边坡自身支撑角度影响，坚硬并无软弱夹层，面与面之间摩擦角度很大的岩石需要考虑其稳定坡脚，而本工程局部地区软硬夹层交互，风化严重，坡角需要设置的相对平缓，设计方法和总体坡角类似，但是需要结合局部边坡稳定性分析结果进行综合考虑。

（3）平台宽度

设计平台需要承载载荷，需要通过调整卸载平台宽度来保证上一级坡段内坡脚应力不至于传递到下一级坡段坡面，而是应该传递岛下一级坡面之内。如果边坡岩层风化严重，为了控制侵蚀作用，可以设置成阶梯式，修筑水平台阶，使水不能形成纵向流动，避免充蚀。

（4）排水设计

边坡工程排水主要有地表排水和地下排水两部分。地表排水能够有效改善软弱岩层或者风化严重坡体在地表水作用下的稳定性下降情况，设置地表排水需要明确地表水是流向不稳定区还是渗入土层[6]。边坡坡体外地表水可以使用截流隐伏盲沟方式，阻止地表水流向滑坡体，设置排水沟排到坡体外，为了减小工程量，地面沟渠应该尽量沿着等高线设计，并尽量使沟渠和流水方向垂直，沟渠转弯位置应该和圆曲线连接，减少排水阻力。开挖坡面上地面水需要使用排水沟排出，因而需要在边坡坡脚、马道内设置排水沟，汇集地表径流以及泄水孔，同时在坡面设置排水沟便于马道内侧排水沟排出。

地下排水主要有排水钻孔、排水井、排水廊道、竖井和沟槽等，地下排水设置主要目的是降低地下水位，降低水压力。为了达到最佳排水效果，建议把地下排水设施建设成为一个系统，把水位降低至边坡可能产生破坏带以下，同时应该注意到在当地旱季，岩体中有时无水，并不代表在雨季时无地下水赋存，排水的目的主要要在雨季能确保边坡稳定。

三、监理、施工要点

（一）边坡防护施工

使用喷锚防护技术进行边坡支护。施工之前首先调查需要防护的边坡，包括坡面平整度、风化情况、裂隙发育情况，孔隙情况等，并对风化岩岩面进行处理，先清理表面植被、浮土、危石，保证岩体表面坡度尽量一致，岩体表面暴露很大的坑洞、凹地需要使用砌石堵塞，松散浮土带需要清理，并在施工之前确定泄水孔位置[7]。之后设置截水沟和急流槽，根据施工现场实际情况布置，减少水流冲刷风化岩表土层。挖方边坡较低位置施工需要搭设架杆，挖方边坡很高通常采用挂绳施工方案进行[8]。喷射混凝土之前应该检查全部机械设备、人员、材料情况，保证设备正常运转，进料管和进水管均畅通，喷头和岩面距离以及角度正常，喷射混凝土要重视喷射厚度和均匀性，并在喷射时保证混凝土厚度和均匀性，通常厚度都保持在10cm左右，喷射过程中要随之检查混凝土质量，保证混凝土强度和和易性满足要求。

（二）监理

施工方案审核是监理工作的重点，审核承包人施工技术方案需要按照边坡防护工程施工流程进行，分解施工方案，并审核现场技术负责人的资质，确定技术负责人具备复杂地质条件下能够预防并灵活应对的能力，保证工程能够顺利进行。进入施工阶段之后，监理的主要工作是对施工材料和施工工序质量进行严格控制，对施工单位对施工方案的执行情况进行检查，保证边坡支护质量，并对施工中边坡出现的异常情况进行监测，做到信息化和动态化，尽早察觉，并制定相应的处理预案，减少对基坑边坡的影响。

结束语：在进行大型国外边坡群场地岩土勘察、设计、监理和施工时应该重视不同工况环节之间的交接和沟通，充分利用现代化手段实现不同工序环节之间的无缝交接，在工程建设过程中应该重视对当地施工队伍的培训，监理工作可以由国内经验丰富的监理单位负责，这样才能够真正保证工程建设质量。

参考文献：

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[8] 刘万兴，胡旭明.粘弹性动态增量反演分析在软土隧道注浆加固顶升中的应用[J].四川建筑科学研究,2011(4).

作者简介：解占福，男，生于1966年3月，青海籍，毕业于长春地质学院水工系，现主要从事岩土工程工作。