尹傳忠，張可能

（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙 410011）

某巖質(zhì)邊坡支護(hù)體系設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

尹傳忠，張可能

（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙 410011）

文章以桑植縣某巖質(zhì)建筑邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)工程為例，分別采用經(jīng)典土壓力方法、平面滑動方法與考慮外傾結(jié)構(gòu)面滑動計(jì)算土壓力方法對支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析比較，考慮外傾結(jié)構(gòu)面滑動計(jì)算土壓力方法更加經(jīng)濟(jì)合理，且與實(shí)際施工情況較吻合，為類似工程設(shè)計(jì)起到一定的借鑒意義。

巖質(zhì)邊坡；樁錨支護(hù)；計(jì)算方法

1 引 言

隨著我國城市化進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn)，城市建設(shè)用地越來越緊張，為開辟建設(shè)用地，對山地進(jìn)行切方，形成大量人工邊坡。這種邊坡的特點(diǎn)是規(guī)模較小，土質(zhì)邊坡坡高一般在 15m以下，巖質(zhì)邊坡坡高一般在30m以下，且為節(jié)約用地，垂直開挖采用樁錨支護(hù)體系的項(xiàng)目很多，巖土支護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算，巖質(zhì)邊坡支護(hù)理論計(jì)算中關(guān)于邊坡的破壞模式、側(cè)壓力的計(jì)算、計(jì)算模型的選取均與土質(zhì)邊坡有較大區(qū)別，本文并以桑植縣某巖質(zhì)邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)為例，對順層巖質(zhì)邊坡樁錨支護(hù)體系計(jì)算方法進(jìn)行具體介紹。

2 工程概況

桑植縣某巖質(zhì)邊坡支護(hù)項(xiàng)目工程場地原始地貌單元為丘陵緩坡及沖溝，場地部分地段在開挖整平中，原始地形已改變。場地南側(cè)現(xiàn)為一切方邊坡，高約4～13m，長約75m，邊坡走向約104°，坡向14°，坡度約 45～60°。其坡頂現(xiàn)地面標(biāo)高約為 297.43～302.80m，坡腳現(xiàn)地面標(biāo)高約為287.05～292.80m。邊坡坡頂現(xiàn)砌有一高約2.0m的圍墻，其墻后約5m處有一棟1層建筑物及一棟5層建筑物（基礎(chǔ)型式均為天然基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約2.00m）。

擬建項(xiàng)目正負(fù)零標(biāo)高為283.50m，設(shè)2層地下室，地下室基坑底標(biāo)高按274.20m考慮，場地整平過程中將對場地南部邊坡進(jìn)行切方，邊坡最大高度約為19.00m，加上基坑深度，最大高度達(dá) 28.30m。場地周邊環(huán)境條件如下。

圖1 場地周邊環(huán)境圖

3 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程詳細(xì)勘察報告，與基坑邊坡有關(guān)的地層有人工填土、第四系沖洪積粉質(zhì)粘土、卵石、第四系殘積粉質(zhì)粘土、三疊系強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖與中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。邊坡巖體結(jié)構(gòu)面主要為巖層層面和二組節(jié)理裂隙，巖層產(chǎn)狀為348°∠44°，兩組節(jié)理裂隙產(chǎn)狀為：第一組L1：64°∠84°；第二組L2：5°∠61°，節(jié)理裂隙面光滑平整，多呈閉合狀。相關(guān)支護(hù)參數(shù)見表1。

地層設(shè)計(jì)參數(shù)表 表1

4 邊坡支護(hù)方案

根據(jù)周邊環(huán)境條件、巖土工程條件及基坑支護(hù)深度的不同，將本基坑邊坡分為 AB、BC、CD、DE、EF及FA共6段。基坑FA段采用自然放坡，坡面采用素噴混凝土保護(hù)；邊坡基坑AB、BC、CD、EF段采用樁錨支護(hù)；基坑邊坡DE段上部采用采用錨索結(jié)合肋梁支護(hù)，下部采用樁錨支護(hù)。典型支護(hù)剖面CD段支護(hù)圖如下：

圖2 典型支護(hù)剖面圖

5 支護(hù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算

現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定巖土設(shè)計(jì)一般采用荷載結(jié)構(gòu)法進(jìn)行，因此巖土壓力計(jì)算方法選擇正確與否關(guān)系到整個支護(hù)方案合理性。當(dāng)前，國內(nèi)外對土壓力的計(jì)算一般采用著名的庫侖公式與朗金公式。上述公式基于極限平衡理論，要求支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的側(cè)向變形，若擋墻的側(cè)向變形條件不符合主動極限平衡狀態(tài)條件時，則需對側(cè)向巖土壓力進(jìn)行修正，其修正系數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。但巖質(zhì)邊坡受結(jié)構(gòu)面影響，若不加區(qū)分土體與巖體的不同，要么導(dǎo)致支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏于保守，要么導(dǎo)致設(shè)計(jì)不安全。如巖質(zhì)邊坡內(nèi)傾、巖體完整時會使邊坡設(shè)計(jì)造成很大的浪費(fèi)，而當(dāng)巖體內(nèi)存在外傾軟弱結(jié)構(gòu)面時邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)會偏于不安全，《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》根據(jù)巖石邊坡的破壞模式分別給出巖石壓力的計(jì)算方法：

①對無外傾結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡，以巖體等效內(nèi)摩擦角按側(cè)向土壓力方法計(jì)算側(cè)向巖石壓力；破裂角按45°+φ/2確定，Ⅰ類巖體邊坡可取75°左右。

②當(dāng)有外傾硬性結(jié)構(gòu)面時，應(yīng)分別以外傾硬性結(jié)構(gòu)面的參數(shù)按6.3.1條的方法和以巖體等效內(nèi)摩擦角按側(cè)向土壓力方法計(jì)算，取兩種結(jié)果的較大值；除Ⅰ類邊坡巖體外，破裂角取外傾結(jié)構(gòu)面傾角和45°+φ/2兩者中的較小值。

③當(dāng)邊坡沿外傾軟弱結(jié)構(gòu)面破壞時，側(cè)向巖石壓力按6.3.1條計(jì)算，破裂角取該外傾結(jié)構(gòu)面的視傾角，同時應(yīng)按本條1和2款進(jìn)行驗(yàn)算。

本邊坡巖體結(jié)構(gòu)面主要為巖層層面和二組節(jié)理裂隙，巖層產(chǎn)狀為348°∠44°，兩組節(jié)理裂隙產(chǎn)狀為：第一組L1：64°∠84°；第二組L2：5°∠61°。該段邊坡走向約109°，對邊坡最不利的結(jié)構(gòu)面為巖層面348°∠44°，邊坡為順層巖質(zhì)邊坡，視傾角為42.4°。

對樁錨支護(hù)體系分別采用土壓力公式、按以穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的平面滑動理論（滑塊當(dāng)作剛體，只考慮錨索作用，支護(hù)樁的作用無法同時考慮）以及考慮外傾結(jié)構(gòu)面巖石壓力理論分別進(jìn)行了計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2。

三種理論計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 表2

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果分析可知，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果最小，按平面滑動理論計(jì)算結(jié)果最大，按考慮沿外傾結(jié)構(gòu)面滑動主動巖石壓力理論計(jì)算結(jié)果適中。分析其原因?yàn)椋?/p>

按經(jīng)驗(yàn)公式理論未考慮到巖石邊坡具有外傾軟弱結(jié)構(gòu)面的影響，在有外傾軟弱結(jié)構(gòu)面的情況下，計(jì)算結(jié)果偏于不安全；按平面滑動理論未考慮支護(hù)樁的作用，計(jì)算結(jié)果偏大，設(shè)計(jì)上偏于保守；按考慮沿外傾結(jié)構(gòu)面滑動主動巖石壓力理論能首先計(jì)算出巖石壓力荷載，再將樁錨支護(hù)體系采用荷載結(jié)構(gòu)法（彈性法）計(jì)算分析，考慮了支護(hù)樁的作用及軟弱結(jié)構(gòu)面的影響，計(jì)算結(jié)果合理，與現(xiàn)場實(shí)際施工情況相吻合。

竣工照片

4 結(jié)束語

由于巖質(zhì)邊坡的復(fù)雜性，巖質(zhì)建筑邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)不可盲目套用傳統(tǒng)的土質(zhì)邊坡支護(hù)計(jì)算模式，必須從地質(zhì)調(diào)查入手，查清巖質(zhì)邊坡的破壞模式，對巖質(zhì)邊坡樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)選取合適的計(jì)算方法。

［1］GB50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］工程地質(zhì)手冊編委會.工程地質(zhì)手冊（第四版）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［3］楊光華.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)用計(jì)算方法及其應(yīng)用［M］.北京：地質(zhì)出版社，2005.

［4］周棟梁，張?zhí)煊?巖質(zhì)邊坡側(cè)壓力問題初探［J］.地下空間與工程學(xué)報，2011（12）.

［5］方玉樹.邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)荷載取值問題研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報，2007（5）.

U213.1+58

B

1007-7359（2016）02-0132-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.045

尹傳忠（1979-），男，高級工程師，注冊土木（巖土）工程師，專業(yè)方向：巖土工程勘察、設(shè)計(jì)及施工。