林碧華

（廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團公司，廣州 510080）

1 引言

擬建邊坡支護工程為廣州開發(fā)區(qū)某企業(yè)用地平整而形成的人工邊坡。場地自然標(biāo)高為24.00～65.56 m，設(shè)計平整后標(biāo)高約27.85～31.65 m，為西南高、東北低，故場地因挖方而形成的人工邊坡長約380 m，最大坡高約34 m，護坡面積約1×104m2，斜坡坡度約70°。

2 邊坡地質(zhì)特征及穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡地質(zhì)特征

2.1.1 區(qū)域地質(zhì)

本區(qū)在大地構(gòu)造位置上處于增城隆起區(qū)，夾持于北東向廣從斷裂、東西向瘦狗嶺斷裂和北東向新塘斷裂之間，屬地質(zhì)構(gòu)造基本穩(wěn)定區(qū)，最近的嶺頭斷裂位于場區(qū)以北約3.5 k m。

2.1.2 地層巖性

邊坡場區(qū)出露第四系殘積層（Qel）及燕山晚期第一階段花崗巖（ηr53－1）。

殘積層，層號（1）：為砂質(zhì)粘性土，分布廣泛，僅局部因剝蝕而缺失，由花崗巖風(fēng)化殘積而成。紫紅色，硬塑，土質(zhì)較均勻，遇水易軟化崩解。局部夾有0.50 m左右厚度的微風(fēng)化花崗巖孤石。層頂埋深0.00～12.30 m；層厚1.10～10.30 m，平均5.49 m。標(biāo)貫擊數(shù)N＝15.0～30.0擊，平均21.6擊。

燕山晚期第一階段花崗巖：灰白間灰黑色，風(fēng)化后呈褐黃色，中粗粒斑狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為石英、長石、黑云母等。

全風(fēng)化帶，層號（2）：巖體風(fēng)化不均勻，局部夾有中或微風(fēng)化花崗巖球狀風(fēng)化體（俗稱“孤石”）。埋深0.00～16.30 m，揭露厚0.70～12.20 m，平均7.28 m。標(biāo)貫擊數(shù)N＝31.0～48.0擊，平均38.9擊。

強風(fēng)化帶，層號（3）：巖體風(fēng)化不均勻，呈半巖半土狀，夾有大量中或微風(fēng)化孤石。埋深0.80～24.20 m，揭露厚2.60～24.80 m，平均9.04 m。標(biāo)貫擊數(shù)N＝50.0～58.0擊，平均52.7擊。

中風(fēng)化帶，層號（4）：巖石裂隙發(fā)育，巖芯多呈塊狀－短柱狀，局部碎塊狀，巖質(zhì)較堅硬。埋深及厚度變化較大，埋深4.10～29.70 m；揭露厚0.70～10.40 m，平均4.76 m。

微風(fēng)化帶，層號（5）：巖石裂隙較不發(fā)育，局部見少量閉合裂隙。巖芯一般呈短柱狀－柱狀，巖質(zhì)致密堅硬，錘擊聲脆。埋深5.40～35.20 m，揭露厚0.80～25.30 m，平均11.10 m。飽和極限抗壓強度fr＝55.90～99.90 MPa，平均67.83 MPa。

2.1.3 地下水簡況

地下水類型為松散層孔隙水和基巖裂隙水。

（1）松散層孔隙水：主要為上層滯水，賦存于人工填土、殘積土層中，其富水性較差。主要接受大氣降水、地表水的補給。

（2）基巖裂隙水：主要賦存于花崗巖風(fēng)化裂隙之中，含水層無明確界限，主要分布于全、強風(fēng)化帶中，埋深和厚度不穩(wěn)定，其透水性主要取決于裂隙發(fā)育、巖石風(fēng)化程度和含泥量，水量一般不大。

場區(qū)內(nèi)半數(shù)以上鉆孔觀測不到地下水位，部分觀測到的鉆孔中地下水混合穩(wěn)定水位埋深1.20～13.30 m，水位標(biāo)高23.21～47.94 m。

2.2 邊坡穩(wěn)定性分析

（1）組成邊坡的巖土體主要為砂質(zhì)粘性土、全－強風(fēng)化花崗巖，其巖土結(jié)構(gòu)類型屬類土質(zhì)邊坡，部分地段坡面較潮濕，坡體結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，巖體整體性較好，風(fēng)化程度較深。

（2）由于廠區(qū)建設(shè)開挖形成了較高的邊坡，坡體開挖后地應(yīng)力調(diào)整較大，易形成較大的松弛區(qū)，從而導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性降低。

（3）花崗巖殘積土和全－強風(fēng)化層抗沖刷能力較弱，易形成沖溝，隨沖溝的不斷發(fā)育，坡面易發(fā)生崩滑地質(zhì)災(zāi)害，影響坡體整體穩(wěn)定性。

3 設(shè)計思路及巖土參數(shù)取值

3.1 設(shè)計思路

3.1.1 基本設(shè)計

本邊坡為場地平整工程之山體防護，坡頂無建（筑）物，坡腳處為規(guī)劃廠區(qū)。西南邊中段長約140 m的一段邊坡受用地范圍限制，開挖坡率較陡，最陡處綜合坡率超過1.5∶1。經(jīng)計算分析比較，擬采用三級邊坡：

（1）坡率：1∶0.3，1∶0.5，1∶0.75（以10 m高分級）開挖邊坡，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在邊坡穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求的情況下，若采用錨桿（索）加固，邊坡整體加固措施（錨索）將會超出紅線范圍。

（2）若采用支護樁支護，則開挖邊坡坡頂線及主體加固措施（預(yù)應(yīng)力錨索樁）均未超出紅線范圍，僅局部少量防護措施位于紅線范圍之外，且邊坡穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求，因此設(shè)計采用支護樁支護。

3.1.2 防護措施

針對開挖邊坡的地形及地質(zhì)條件，對邊坡進行針對性分段加固防護：

（1）邊坡最高及較陡處（K0＋140～K0＋170）采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁防護。

（2）邊坡較高而坡率較緩處采用錨桿加固。

（3）邊坡較低而坡率較緩處采用放坡防護。

（4）采用有效的排水措施，疏排邊坡地下水及地表水，增加邊坡的穩(wěn)定性。

3.2 主要巖土參數(shù)取值

邊坡力學(xué)參數(shù)取值參考有關(guān)試驗值，并結(jié)合工程經(jīng)驗確定（表1）。

表1 邊坡檢算選用力學(xué)參數(shù)表Table 1 Chosen mechanical parameters for the slope stability calculation

該邊坡的潛在破壞模式為沿圓弧滑動面滑塌破壞。根據(jù)分析計算，邊坡工程未加固時，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)過工程加固后，坡體的安全系數(shù)大于1.2，滿足設(shè)計規(guī)范要求。

4 邊坡設(shè)計及防護結(jié)構(gòu)

4.1 設(shè)計方案

本工程安全等級為一級，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10 g，考慮到本邊坡屬土質(zhì)高邊坡，且直接影響廠區(qū)內(nèi)建（構(gòu)）筑物安全的特點，根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》及其他相關(guān)規(guī)范，推薦采用如下邊坡支護方案：

（1）工況一：邊坡高度小于10 m，K0＋000～K0＋105及K0＋325～K0＋380路段，邊坡為一級坡，坡率1∶1～1∶1.25，采用拱架三維網(wǎng)植草（圖1）。

圖1 工況一K0＋340、K0＋050橫斷面圖Fig.1 Cross section under the firstworking condition at K0＋340，K0＋050

（2）工況二：邊坡高度大于10 m、小于20 m的路段，K0＋105～K0＋140路段，邊坡為兩級坡，第一級坡比1∶1～1∶0，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)植草防護，第二級坡比1∶1～1∶1.25，采用拱架三維網(wǎng)植草防護（圖2）。

圖2 工況二K0＋110橫斷面圖Fig.2 Cross section under the second working condition at K0＋110

（3）工況三：邊坡高度大于20 m、小于30 m的路段，K0＋140～K0＋170路段，為三級坡，第一級坡比1∶0，采用2 m×3 m的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支護，第二級坡比1∶0.5～1∶0.75，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護，第三級坡比1∶0.75～1∶1，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護（圖3）。

圖3 工況三K0＋160橫斷面圖Fig.3 Cr oss section under the thir d working condition at K0＋160

（4）工況四：邊坡高度大于20 m，小于30 m的路段，K0＋170～K0＋210路段，為三級坡，第一級坡比1∶0～1∶1，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護，第二級坡比1∶0.5～1∶0.75，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護，第三級坡比1∶0.75～1∶1，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護或拱架三維網(wǎng)植草防護（圖4）。

圖4 工況四K0＋180橫斷面圖Fig.4 Cross section under the f ourth working condition at K0＋180

（5）工況五：邊坡高度大于10 m，小于20 m的路段，K0＋210～K0＋325路段，為兩級坡，第一級坡比1∶1，第二級坡比1∶1～1∶1.25，第一級和第二級均采用拱架三維網(wǎng)植草防護（圖5）。

（6）排水設(shè)計

①邊坡頂部開口線外3 m設(shè)置矩形截水溝（0.6 m×0.6 m），每級邊坡平臺上均設(shè)置截水溝，采用M7.5漿砌片石砌筑，厚0.3 m。部分開口線位置緊鄰紅線，塹頂截水溝可貼近開口線外設(shè)置，整段截水溝需平順連接。平臺截水溝與塹頂截水溝連接。邊坡頂截水溝和坡面急流槽排水與廠區(qū)排水系統(tǒng)銜接。

②邊坡的坡腳設(shè)置排水溝。坡腳排水溝與廠區(qū)排水系統(tǒng)銜接。

③每級邊坡平臺上均設(shè)置平臺截水溝，采用M7.5漿砌片石砌筑，厚0.3 m。小里程端設(shè)引流槽連通平臺截水溝與塹頂截水溝，排除坡面匯水，引流槽形式與塹頂截水溝一致。

④K0＋125～K0＋215段設(shè)置一排斜孔排水，孔徑φ100 mm，間距9 m，孔深20 m。排水孔填充軟式透水管（φ90 mm），內(nèi)端頭用透水土工布包裹。

圖5 工況五K0＋260橫斷面圖Fig.5 Cross section under the fifth working condition at K0＋260

4.2 防護結(jié)構(gòu)

4.2.1 預(yù)應(yīng)力錨索

（1）錨索采用普通拉力型預(yù)應(yīng)力錨索，錨索鉆孔直徑φ130 mm，注M30水泥砂漿。

（2）每孔錨索由4束φ15.24 mm，強度為1 860 MPa的高強度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作。錨索長度20.0 m，錨固段長10.0 m；錨索設(shè)計拉力400 k N，超張拉力為440 k N。

4.2.2 砂漿錨桿

（1）錨桿主筋采用φ28的HRB 335鋼筋，錨桿體鉆孔直徑φ100 mm，為全長粘接型，注M30水泥砂漿。

（2）11.5 m長的錨桿設(shè)計抗拔力為90 k N。

4.2.3 框梁及格梁

（1）錨桿格梁截面尺寸為0.3 m×0.3 m，每片錨桿格梁和錨索框梁的橫梁長為6.0 m，施工時框梁與格梁每6 m設(shè)置一伸縮縫。格梁均采用C25混凝土澆注。

4.2.4 錨索抗滑樁

（1）錨索工藝要求同預(yù)應(yīng)力錨索。

（2）樁身截面尺寸2 m×3 m，樁長18 m，采用C25混凝土澆注，間距6 m，樁頂設(shè)置一排拉力型預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長20 m，錨固段10 m。

（3）樁身采用C30混凝土澆注，混凝土粗骨料粒徑不大于60 mm。樁底用1∶3的水泥砂漿鋪底，厚100 mm。

4.2.5 掛網(wǎng)噴錨

（1）錨桿主筋采用φ28的HRB 335鋼筋，錨桿長度為8.0 m，錨桿體鉆孔直徑φ110 mm，為全長粘接型，注M25水泥砂漿。錨桿間距為1.5 m×1.5 m。

（2）鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時每邊的搭接長度不小于10 cm，噴射混凝土厚度12 cm，強度等級為C20。鋼筋網(wǎng)兩端需與抗滑樁整體連接。

5 結(jié)論

（1）對于廣州地區(qū)較為普遍的花崗巖巖土質(zhì)人工邊坡，可以采用適當(dāng)?shù)募庸谭绞剑_保其穩(wěn)定與安全。

（2）針對不同巖土條件、坡率和高度的人工邊坡提出了5個不同工況條件下的邊坡防護設(shè)計和治理方案。

（3）分別給出預(yù)應(yīng)力錨索、砂漿錨桿、框梁及格梁、錨索抗滑樁和掛網(wǎng)噴錨的施工工藝、力學(xué)參數(shù)與使用范圍。

（4）為廣大從事工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害、巖土工程設(shè)計的工作者提供了一個可借鑒的邊坡治理案例。

［1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330－2002）［S].中國建筑工業(yè)出版社，2002（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國建設(shè)部）.

［2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（JGJ120－2012）［S].中國建筑工業(yè)出版社，2012（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）.

［3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010－2010）［S].中國建筑工業(yè)出版社，2011（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）.

［4]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50003－2011）［S].中國建筑工業(yè)出版社，2011（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）.

［5]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范（GB50086－2001）［S].中國計劃出版社，2001（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢疫總局、中華人民共和國建設(shè)部）.

［6]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）（GB50021－2001）［S].中國建筑工業(yè)出版社，2009（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國建設(shè)部、中華人民共和國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢疫總局）.