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[摘要]港西路改建工程部分路段需要对边坡进行机械开挖或爆破开挖，本次工作主要针对该部分边坡在开挖施工前、开挖施工准备期、开挖施工后及运营期边坡的状态进行稳定性分析。
[关键词]边坡 水文地质 稳定性
[中图分类号] U213.1+3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-444-1
1引言
济南市港西路是济南市区通往南部山区的重要南北通道，由于年久失修，坑槽、网裂、沉陷等路面病害严重，交通事故频发，严重影响车辆通行，同时存在安全隐患，急需对港西路进行拓宽改造。根据设计，部分路段需要对路堑边坡进行开挖，甚至需要进行爆破。现针对拟开挖边坡K3+500～K3+750、K8+200～K9+300段进行安全稳定性分析与评价，并论证爆破对边坡稳定性的影响。
2工程概况
港西路全线长约17.7公里，采用I级公路标准改建，设计速度均为60公里/小时，路基宽度为24.5米。本次评估区段为K3+500～K3+750和K8+200～K9+300两处，共计约1300m。
3工程地质条件
3.1气象、水文
济南地处中纬度内陆地带，属暖温带大陆性气候，春季干燥少雨，夏季炎热多雨。济南地区在6～9月大量集中降水，12月至翌年3月降水量较小。降水量在空间上分配也有差异，南部山区多年平均降水量大于北部平原。
线路区附近发育的河流主要有锦秀川水库、大汉峪沟、蟠龙水库、龙湾水库。
3.2地形地貌
线路区跨越低山丘陵、山间盆地多个地貌单元，地形南高北低，地形地貌较复杂，评估区主要为低山丘陵，地形起伏较大。
3.3地质构造
区域内地壳中生代燕山期强烈活动，岩浆侵入形成闪长岩、辉长岩体等，形成了NNE、NNW和近EW向的三组断裂。与线路区较近的断裂主要有港沟断裂、东坞断裂。新生代喜山运动初期，本区属隆起阶段，造成地层向北及北东倾斜，缺失古近系。区内新构造活动不发育。
3.4水文地质
场区水文地质单元属于济南市白泉泉域上游，属于地下水补给径流区，场区内地下水划分为第四系松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水二种地下水类型。
通过调查发现评估区段地下水均埋藏较深，K3+500～K3+750段地表水亦不发育，对工程影响较小；K8+200-K9+350段地表水稍发育，现有边坡坡面有裂隙水渗出，该段边坡受水的影响较大。
3.5地层
线路区的地层岩性比较简单，上部少量坡残积的碎石土，主要为灰岩或白云岩碎块，棱角状，径4～10cm，粉质粘土充填。土、石工程分级属Ⅱ级普通土；
下部为不同时期的石灰岩或白云岩，线路区K4+200岩石较完整，节理裂隙稍发育，边坡出露岩石较岩质新鲜；K8+200～K9+160段岩石较破碎，节理裂隙发育。土、石工程分级属Ⅴ～Ⅵ级，次坚石～坚石。
4边坡各施工过程中的状态分析
4.1K3+500～K3+750边坡
4.1.1开挖施工前
K3+500～K3+750段为灰岩，坡向62°，岩层产状250°∠10°，层理与坡面逆向，有一组微弱发育的节理，产状121°∠80°，岩体较完整，为稳定边坡，理论上安全坡角为80°，边坡不会发生滑动，上部岩石可能发生小规模崩塌或落石现象，根据边坡结构面关系赤平投影图判定岩体稳定性类型为最稳定的。
4.1.2开挖施工准备期
爆破准备期需要对爆破段进行清表、钻孔装药等工作，由于岩体较完整，准备工作对其稳定性产生的影响很小。
4.1.3开挖施工后
爆破对边坡稳定性有一定影响，严格按照设计坡率开挖不会导致边坡失稳产生滑动，开挖后边坡稳定。但边坡存在的破损岩体，受爆破影响可能失稳，存在崩塌隐患。爆破时应严格控制药量，防止超挖。
4.1.4运营期
按设计资料，边坡开挖后坡率1：0.5，边坡为稳定边坡，运营期应做好坡面防护，防止其受风化影响稳定性降低。
4.2K8+200～K9+300边坡
4.2.1K8+200～K9+090段边坡
4.2.1.1施工开挖前
K8+200～K8+770段边坡岩体较完整，边坡稳定。 K8+770～K9+090段岩体为白云岩，受构造影响岩体较破碎，岩层产状250°∠12°，存在两组结构面，节理②产状11°∠78°，4～6条/米，节理③产状73°∠76°，0～1條/米。
根据地质调查，K8+200～K9+090段有一东南走向断层F1，该断层产状与节理②近似，是其控制断层，该断层在K8+900～K9+130段均有出露，此段岩体受其影响，都比较破碎。该段坡向20°，层理与坡面逆向，根据赤平投影分析此段边坡整体稳定。但是由于岩体较破碎，受雨水浸泡、冻融等作用极易发生崩塌、落石等现象。
4.2.1.2施工准备期
爆破准备期需要对爆破段进行清表、钻孔装药等工作，对该段破碎岩体有造成崩塌的可能，施工过程中应注意防护。
4.2.1.3施工开挖后
该段边坡按设计开挖后，边坡稳定，根据赤平投影分析边坡稳定角为76°，考虑到该段边坡岩体较破碎，坡率过大容易导致崩塌发生。对于极破碎的岩体，爆破容易导致新的结构面发生，所以应尽可能采用机械破碎。爆破影响深度以不超过5米为宜，对深挖路段采用预裂分层爆破，严格控制用药量，防止超挖。
4.2.1.4运营期
按设计资料，边坡开挖后坡率1：0.75，小于稳定角76°，坡体不会发生滑动，边坡稳定。本段边坡岩体破碎，边坡开挖后，坡面应注意防水，坡顶可设置截水沟。 4.2.2K9+090～K9+300段边坡
4.2.2.1施工开挖前
该段边坡坡向323°，岩层产状250°∠12°，存在两组结构面，节理②产状11°∠78°，4～6条/米，节理③产状73°∠76°，0～1条/米，根据赤平投影分析安全坡角为76°。分别将层理和两组节理组成三组结构面组合，得到最不利组合为层面和节理②。而节理②正是受港沟断裂的次生断层F1控制，现有边坡出现多处崩塌，多是沿节理面脱落，而经过分析边坡最不利结构面组合也由节理②组成，可见F1断层及其影响的节理②对边坡的稳定性起决定作用。
对于第二种组合，采用楔形体稳定性分析计算，③号节理作为张裂隙， ②号节理面与层理面形成楔形体，岩石的抗剪强度指标按照层理结构面取值，Ck=100kPa，k=30，②号节理面Ck=20kPa，k=15，边坡高度按40m，宽30m计算，考虑暴雨（I）和地震（II）下的不利工况，采用理正岩质边坡计算软件对其进行稳定性计算：
经过计算可知边坡在最不利工况下亦是稳定的，不会发生滑动。以上三种组合关系，边坡都是稳定的，即自然条件下不会发生滑动。
但根据现场调查，受F1断层影响，此段岩体较破碎，且岩层或节理多与边坡开挖方向逆向，存在多处反向坡，边坡有多处崩塌现象及崩塌隐患。崩塌危岩体主要是受节理裂隙面控制，塌落体基本堆积在坡脚，部分岩块滚落至路中，对道路交通已构成影响，另有部分危岩随时会崩落，影响工程施工及交通安全。
4.2.2.2施工准备期
爆破准备期需要对爆破段进行清表、钻孔装药等工作，对本段破碎岩体的稳定性会造成影响，可能加速导致其发生崩塌，因此对于本段，施工准备时尽可能对危石进行清理，对清理难度大的区域进行避让，并避免雨天施工。
4.2.2.3施工后
根据前期资料及现场调查，对比类似工程实例，经过计算爆破瞬间，边坡的稳定性系数受其影响而降低，影响程度达10%～50%。因此对边坡爆破应做好施工方案，严格计算爆破用药量，若爆破方量过大，容易形成较大的临空面，严重影响岩体稳定。对于极破碎的岩体，爆破对其影响程度加大，所以应尽可能采用机械破碎。同时对规模较大的崩塌点应加强防护措施，防止造成伤害。每次爆破影响深度以不超过5米为宜，对深挖路段采用预裂分层爆破，严格控制用药量，防止超挖。
4.2.2.4运营期
按设计资料，边坡开挖后坡率1：0.75，自然状况下边坡稳定。非正常工况下，边坡稳定性系数降低，爆破后坡面岩体的完整性会受到影响，对产生的危岩应进行清除，坡面应做好防护工作，对一般边坡采用框架植草或浆砌片石护坡，对破碎的巖质边坡采用锚杆挂网喷浆护坡，防止其受风化影响进一步降低稳定性。坡面应注意防水，坡顶可设置截水沟。对于潜在失稳的危岩，有条件的可清除，危岩体较大或清除后对其他岩体产生影响的，应采取相应的支护措施。
5结论
①通过对边坡稳定性的分析计算，K3+500～K3+750段为逆向边坡，安全坡角为80°，边坡现状稳定，开挖至设计坡率后稳定。
②K8+200～K9+090段为逆向边坡，边坡不会发生滑动，理论安全坡角为76°，边坡现状存在崩塌隐患，开挖至设计坡率后边坡不会发生滑动，边坡稳定；K9+090～K9+300段为顺向边坡，经分析计算边坡不会发生滑动，理论安全坡角为76°边坡现状存在崩塌隐患，开挖至设计坡率后边坡不会发生滑动，但仍存在崩塌隐患。
③边坡爆破施工后可能形成新的软弱结构面，施工过程中应加强监控，发现后应及时上报，重新分析其稳定性。
④运营期边坡存在崩塌隐患的边坡应加强管理与监测，进行必要的日常维护与灾害预警。
参考文献
[1]GB50330-2002建筑边坡工程技术规范.
[2]GB50218-94工程岩体分级标准.
[3] 常士骠，张苏民.工程地质手册，中国建筑工业出版社，北京，2006.
[4]《山东省地质环境保护条例》（2003年9月10起实施）.
[5]《山东省地质灾害防治规划（2003-2020年）》.
[6]《济南市地质灾害防治规划（2004-2020年）》.
[关键词]边坡 水文地质 稳定性
[中图分类号] U213.1+3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-444-1
1引言
济南市港西路是济南市区通往南部山区的重要南北通道，由于年久失修，坑槽、网裂、沉陷等路面病害严重，交通事故频发，严重影响车辆通行，同时存在安全隐患，急需对港西路进行拓宽改造。根据设计，部分路段需要对路堑边坡进行开挖，甚至需要进行爆破。现针对拟开挖边坡K3+500～K3+750、K8+200～K9+300段进行安全稳定性分析与评价，并论证爆破对边坡稳定性的影响。
2工程概况
港西路全线长约17.7公里，采用I级公路标准改建，设计速度均为60公里/小时，路基宽度为24.5米。本次评估区段为K3+500～K3+750和K8+200～K9+300两处，共计约1300m。
3工程地质条件
3.1气象、水文
济南地处中纬度内陆地带，属暖温带大陆性气候，春季干燥少雨，夏季炎热多雨。济南地区在6～9月大量集中降水，12月至翌年3月降水量较小。降水量在空间上分配也有差异，南部山区多年平均降水量大于北部平原。
线路区附近发育的河流主要有锦秀川水库、大汉峪沟、蟠龙水库、龙湾水库。
3.2地形地貌
线路区跨越低山丘陵、山间盆地多个地貌单元，地形南高北低，地形地貌较复杂，评估区主要为低山丘陵，地形起伏较大。
3.3地质构造
区域内地壳中生代燕山期强烈活动，岩浆侵入形成闪长岩、辉长岩体等，形成了NNE、NNW和近EW向的三组断裂。与线路区较近的断裂主要有港沟断裂、东坞断裂。新生代喜山运动初期，本区属隆起阶段，造成地层向北及北东倾斜，缺失古近系。区内新构造活动不发育。
3.4水文地质
场区水文地质单元属于济南市白泉泉域上游，属于地下水补给径流区，场区内地下水划分为第四系松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水二种地下水类型。
通过调查发现评估区段地下水均埋藏较深，K3+500～K3+750段地表水亦不发育，对工程影响较小；K8+200-K9+350段地表水稍发育，现有边坡坡面有裂隙水渗出，该段边坡受水的影响较大。
3.5地层
线路区的地层岩性比较简单，上部少量坡残积的碎石土，主要为灰岩或白云岩碎块，棱角状，径4～10cm，粉质粘土充填。土、石工程分级属Ⅱ级普通土；
下部为不同时期的石灰岩或白云岩，线路区K4+200岩石较完整，节理裂隙稍发育，边坡出露岩石较岩质新鲜；K8+200～K9+160段岩石较破碎，节理裂隙发育。土、石工程分级属Ⅴ～Ⅵ级，次坚石～坚石。
4边坡各施工过程中的状态分析
4.1K3+500～K3+750边坡
4.1.1开挖施工前
K3+500～K3+750段为灰岩，坡向62°，岩层产状250°∠10°，层理与坡面逆向，有一组微弱发育的节理，产状121°∠80°，岩体较完整，为稳定边坡，理论上安全坡角为80°，边坡不会发生滑动，上部岩石可能发生小规模崩塌或落石现象，根据边坡结构面关系赤平投影图判定岩体稳定性类型为最稳定的。
4.1.2开挖施工准备期
爆破准备期需要对爆破段进行清表、钻孔装药等工作，由于岩体较完整，准备工作对其稳定性产生的影响很小。
4.1.3开挖施工后
爆破对边坡稳定性有一定影响，严格按照设计坡率开挖不会导致边坡失稳产生滑动，开挖后边坡稳定。但边坡存在的破损岩体，受爆破影响可能失稳，存在崩塌隐患。爆破时应严格控制药量，防止超挖。
4.1.4运营期
按设计资料，边坡开挖后坡率1：0.5，边坡为稳定边坡，运营期应做好坡面防护，防止其受风化影响稳定性降低。
4.2K8+200～K9+300边坡
4.2.1K8+200～K9+090段边坡
4.2.1.1施工开挖前
K8+200～K8+770段边坡岩体较完整，边坡稳定。 K8+770～K9+090段岩体为白云岩，受构造影响岩体较破碎，岩层产状250°∠12°，存在两组结构面，节理②产状11°∠78°，4～6条/米，节理③产状73°∠76°，0～1條/米。
根据地质调查，K8+200～K9+090段有一东南走向断层F1，该断层产状与节理②近似，是其控制断层，该断层在K8+900～K9+130段均有出露，此段岩体受其影响，都比较破碎。该段坡向20°，层理与坡面逆向，根据赤平投影分析此段边坡整体稳定。但是由于岩体较破碎，受雨水浸泡、冻融等作用极易发生崩塌、落石等现象。
4.2.1.2施工准备期
爆破准备期需要对爆破段进行清表、钻孔装药等工作，对该段破碎岩体有造成崩塌的可能，施工过程中应注意防护。
4.2.1.3施工开挖后
该段边坡按设计开挖后，边坡稳定，根据赤平投影分析边坡稳定角为76°，考虑到该段边坡岩体较破碎，坡率过大容易导致崩塌发生。对于极破碎的岩体，爆破容易导致新的结构面发生，所以应尽可能采用机械破碎。爆破影响深度以不超过5米为宜，对深挖路段采用预裂分层爆破，严格控制用药量，防止超挖。
4.2.1.4运营期
按设计资料，边坡开挖后坡率1：0.75，小于稳定角76°，坡体不会发生滑动，边坡稳定。本段边坡岩体破碎，边坡开挖后，坡面应注意防水，坡顶可设置截水沟。 4.2.2K9+090～K9+300段边坡
4.2.2.1施工开挖前
该段边坡坡向323°，岩层产状250°∠12°，存在两组结构面，节理②产状11°∠78°，4～6条/米，节理③产状73°∠76°，0～1条/米，根据赤平投影分析安全坡角为76°。分别将层理和两组节理组成三组结构面组合，得到最不利组合为层面和节理②。而节理②正是受港沟断裂的次生断层F1控制，现有边坡出现多处崩塌，多是沿节理面脱落，而经过分析边坡最不利结构面组合也由节理②组成，可见F1断层及其影响的节理②对边坡的稳定性起决定作用。
对于第二种组合，采用楔形体稳定性分析计算，③号节理作为张裂隙， ②号节理面与层理面形成楔形体，岩石的抗剪强度指标按照层理结构面取值，Ck=100kPa，k=30，②号节理面Ck=20kPa，k=15，边坡高度按40m，宽30m计算，考虑暴雨（I）和地震（II）下的不利工况，采用理正岩质边坡计算软件对其进行稳定性计算：
经过计算可知边坡在最不利工况下亦是稳定的，不会发生滑动。以上三种组合关系，边坡都是稳定的，即自然条件下不会发生滑动。
但根据现场调查，受F1断层影响，此段岩体较破碎，且岩层或节理多与边坡开挖方向逆向，存在多处反向坡，边坡有多处崩塌现象及崩塌隐患。崩塌危岩体主要是受节理裂隙面控制，塌落体基本堆积在坡脚，部分岩块滚落至路中，对道路交通已构成影响，另有部分危岩随时会崩落，影响工程施工及交通安全。
4.2.2.2施工准备期
爆破准备期需要对爆破段进行清表、钻孔装药等工作，对本段破碎岩体的稳定性会造成影响，可能加速导致其发生崩塌，因此对于本段，施工准备时尽可能对危石进行清理，对清理难度大的区域进行避让，并避免雨天施工。
4.2.2.3施工后
根据前期资料及现场调查，对比类似工程实例，经过计算爆破瞬间，边坡的稳定性系数受其影响而降低，影响程度达10%～50%。因此对边坡爆破应做好施工方案，严格计算爆破用药量，若爆破方量过大，容易形成较大的临空面，严重影响岩体稳定。对于极破碎的岩体，爆破对其影响程度加大，所以应尽可能采用机械破碎。同时对规模较大的崩塌点应加强防护措施，防止造成伤害。每次爆破影响深度以不超过5米为宜，对深挖路段采用预裂分层爆破，严格控制用药量，防止超挖。
4.2.2.4运营期
按设计资料，边坡开挖后坡率1：0.75，自然状况下边坡稳定。非正常工况下，边坡稳定性系数降低，爆破后坡面岩体的完整性会受到影响，对产生的危岩应进行清除，坡面应做好防护工作，对一般边坡采用框架植草或浆砌片石护坡，对破碎的巖质边坡采用锚杆挂网喷浆护坡，防止其受风化影响进一步降低稳定性。坡面应注意防水，坡顶可设置截水沟。对于潜在失稳的危岩，有条件的可清除，危岩体较大或清除后对其他岩体产生影响的，应采取相应的支护措施。
5结论
①通过对边坡稳定性的分析计算，K3+500～K3+750段为逆向边坡，安全坡角为80°，边坡现状稳定，开挖至设计坡率后稳定。
②K8+200～K9+090段为逆向边坡，边坡不会发生滑动，理论安全坡角为76°，边坡现状存在崩塌隐患，开挖至设计坡率后边坡不会发生滑动，边坡稳定；K9+090～K9+300段为顺向边坡，经分析计算边坡不会发生滑动，理论安全坡角为76°边坡现状存在崩塌隐患，开挖至设计坡率后边坡不会发生滑动，但仍存在崩塌隐患。
③边坡爆破施工后可能形成新的软弱结构面，施工过程中应加强监控，发现后应及时上报，重新分析其稳定性。
④运营期边坡存在崩塌隐患的边坡应加强管理与监测，进行必要的日常维护与灾害预警。
参考文献
[1]GB50330-2002建筑边坡工程技术规范.
[2]GB50218-94工程岩体分级标准.
[3] 常士骠，张苏民.工程地质手册，中国建筑工业出版社，北京，2006.
[4]《山东省地质环境保护条例》（2003年9月10起实施）.
[5]《山东省地质灾害防治规划（2003-2020年）》.
[6]《济南市地质灾害防治规划（2004-2020年）》.