坡顶存在供水管线的高边坡加固抢险措施探讨

在中国华南地区，强对流天气、强降雨天气、台风天气较多。雨水对工程建设不利，尤其是雨水浸入土体会对深基坑和高标坡的稳定性产生很大影响。土体存在孔隙，土的抗剪强度随含水率变化有很大改变[1]。诸多学者从地层岩性、地质构造和水体作用对边坡稳定性的影响也进行大量研究[2-5]。在边坡工程中，如何采取有效措施防止边坡滑移是保证施工安全的前提，是实现工程进度和经济目标的重要保障。本文对某工程（以下称A工程）实例进行分析，从临时抢险措施、支护结构破坏原因分析、边坡隐患处置措施等方面进行论述，得出结论和提出建议。

1 工程背景

A工程为边坡支护工程，北侧坡顶为B自来水厂，坡顶紧挨毛石挡土墙，1.0m管径和1.2m管径自来水管紧靠挡土墙边布管，东侧为已交付使用的C住宅小区，坡底为基坑。边坡支护采用分级放坡的土钉墙支护方案，边坡支护结构使用年限自支护结构完成之日起计为2年。该支护工程于2020年1月完工并投入使用，使用期间按方案要求进行监测，监测数据显示无异常。从5月下旬起，工程所在地持续半月降雨天气，6月6日下午至8日早上出现持续强降雨，8日基坑积水2m多深，北侧基坑出现裂缝，之后坡顶有水渗出，约2h后，北侧局部边坡支护结构破坏，且有进一步滑移迹象（见图1）。B水厂于上午8点就已经发现边坡顶直径1.2m水管漏水，水厂采取紧急停水措施，并采取加装阀门。

2 临时抢险处理方法

边坡出现局部坍塌表明边坡存在整体滑移风险，如不尽快控制可能出现严重的安全事故，应急抢险形式紧迫。欲治理边坡必须先治理雨水，研究决定将坡顶被冲毁部位、倒塌挡土墙及坡面裂缝处及时采取水泥浆灌浆等方式进行临时处理，并对原坡面灌木杂树进行清理，采用防雨布对边坡进行全覆盖，防止雨水浸入（见图2）。同时，坡底采取早强混凝土及沙袋反压，防止坡脚隆起失稳。同时，加大监测频率，监测单位对未被破坏的监测点每天监测2次，并按现场实际情况增加监测点，待基坑稳定后设计单位根据现场实际情况出加固方案。

图1 边坡涌水情况

图2 临时抢险方案

3 边坡破坏原因探讨分析

经现场查勘和专家讨论分析，北侧A边坡支护工程垮塌边坡有明显被冲垮迹象。B水厂在该部位为汇水点，只是做了硬底化，未进行有组织排水，无排水沟等排水措施，水流汇集到该部位处沿毛石挡墙顶自由排水。据地质勘探资料显示，该部位为强风化炭质灰岩，灰黑色，含大量炭质，裂隙发育，应长期有水流淌。自来水管为焊接连接方式，对位移变形敏感，在出现边坡破坏前，均无最近的监测数据。近期连续暴雨天气，雨水下渗导致地面下沉，直径1.2m供水管被拉裂，水流冲毁毛石挡墙并冲毁边坡造成此次边坡垮塌，主要原因属于自然灾害。

4 边坡安全隐患处置措施

A边坡工程最大的难题是如何确保坡顶自来水管的安全，由于坡顶毛石挡土墙结构已超过设计使用年限，浆砌毛石挡墙本身结构强度和稳定性都较差，一旦挡土墙再次发生倒塌可能造成安全事故和水管爆裂引起大面积停水的社会事件。因此，边坡加固处理以水管的安全为前提，防止边坡形成整体滑移面，合理组织开挖抢险施工至关重要[6]。确定相关处置措施如下：①对边坡顶的排水，截水措施尽早实施，修补、覆盖边坡裂缝，防止雨水渗入，防止雨水冲刷下渗；②对基坑底继续进行堆土反压；③二级坡底采用两排钢管桩支护，直径300mm，间距1.5m，入中风化2m，钢管内灌微膨胀混凝土（见图3）；④水厂水管部位采用两排钢管桩支护，直径200mm，间距1.2m，桩长约23m，钢管内灌注微膨胀混凝土；⑤现象断裂毛石挡墙采用钢筋混凝土挡墙修复；⑥监测单位加强对边坡的监测、监控，施工时水厂内要留人值班，出现异常，施工人员立马撤离。经过以上措施的实施，监测数据显示边坡结构趋于稳定（见图4）。

图3 钢管桩加固施工过程

要从根本上消除边坡安全隐患，需对管线进行迁移并按永久性边坡支护结构进行设计施工。这样才能对楼旁交付使用后的安全才能有保障。故将水厂挡土墙、水管、边坡、小区道路进行综合考虑，采用格构梁永久方式进行支护，将水管进行保护，将毛石挡土墙拆除以钢筋混凝土墙替代（见图4）。此支护方式需征求有关产权单位和相关主管部门审核，如能通过将彻底消除安全隐患。

文章来源：《中国安全科学学报》 网址: http://www.zgaqkxxb.cn/qikandaodu/2021/0213/579.html