王海鵬, 高瑞丹, 王 航, 寧樹理, 周石庚

(1.中國有色金屬長沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙，410011； 2.廣東珠榮工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州，510000)

0 引言

山地、丘陵地區(qū)地形地貌變化較大，在工程建設(shè)中經(jīng)常形成高切坡、深填方邊坡[1]，同時(shí)因土地價(jià)格越來越高，充分利用現(xiàn)有土地資源成為各開發(fā)建設(shè)公司的首選。工程建設(shè)形成的高邊坡常位于用地紅線附近，沒有較多的放坡空間，且緊鄰已建建構(gòu)筑物，邊坡支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)較高。對(duì)于該類高邊坡來說，如何控制邊坡變形，確保臨近的已建建構(gòu)筑物安全是邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)人員的首要任務(wù)[2]。本文以筆者參與的緊鄰110 kV高壓電塔的高邊坡支護(hù)工程為例，探討緊鄰變形要求較高的已建建構(gòu)筑物的高邊坡設(shè)計(jì)過程及思路，以期為工程同行類似項(xiàng)目的支護(hù)設(shè)計(jì)提供一些參考。

1 工程概況

該邊坡位于重慶市江津區(qū)某擬建住宅項(xiàng)目北側(cè)，緊鄰用地紅線，邊坡長約100 m，高約15.45～19.37 m，坡向168°，因擬建項(xiàng)目平場(chǎng)形成，為永久性巖質(zhì)邊坡，設(shè)計(jì)使用年限為50年，坡率約1∶0.35。邊坡北側(cè)距離坡頂約1.3～1.7 m處分布一110 kV高壓電塔，塔高33.1 m，寬5.35 m，電塔采用現(xiàn)澆柔性鋼筋混凝土和掏挖擴(kuò)底基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深4.25 m，直徑1.8 m，對(duì)區(qū)域居民區(qū)、工礦企業(yè)影響較大。邊坡南側(cè)為正在平場(chǎng)的擬建住宅項(xiàng)目，邊坡坡腳緊鄰擬建項(xiàng)目消防車道，距離擬建地下車庫約8～10 m。邊坡正面見圖1。

圖1 邊坡正面實(shí)景圖

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

(1)巖土特征及參數(shù)。邊坡自上至下主要分布有第四系人工填土層(Q4ml)、侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組泥巖、砂巖。

人工填土層(Q4ml)：雜色，主要成分為黏性土、強(qiáng)風(fēng)化砂、泥巖碎塊，硬雜質(zhì)含量18%～25%，稍濕，結(jié)構(gòu)松散，碎石粒徑約3～20 cm，未完成自重固結(jié)，層厚0.2～0.7 m。

泥巖(J2s-Ms)：紫紅色、褐紅色，主要成分為黏土礦物，夾少量礫石，偶夾薄層灰色砂巖條帶，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚層狀構(gòu)造。強(qiáng)風(fēng)化泥巖節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯破碎呈碎塊狀、土夾碎塊狀或短柱狀，層厚0.20～2.80 m；中風(fēng)化泥巖裂隙較發(fā)育，巖芯較完整，巖質(zhì)較軟，天然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為6.8 MPa，飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.3 MPa。

砂巖(J2s-Ss)：青灰色、灰白色，主要礦物成分為石英、長石，以及少量云母和暗色礦物，鈣質(zhì)膠結(jié)，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造。強(qiáng)風(fēng)化砂巖風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖芯呈砂土狀、碎塊狀及短柱狀，層厚0.20～0.70 m。中風(fēng)化砂巖巖質(zhì)較硬，巖芯較完整，天然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為28.3 MPa，飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為21.1 MPa。

(2)地質(zhì)構(gòu)造。擬建場(chǎng)地位于北碚向斜東側(cè)，場(chǎng)地內(nèi)無斷層通過，巖層產(chǎn)狀為65°∠18°，層面結(jié)合程度很差，屬軟弱結(jié)構(gòu)面。巖體內(nèi)主要發(fā)育如下兩組構(gòu)造裂隙：

裂隙1：傾向270°，傾角82°，裂隙間距大于2.5 m，裂面較平直，閉合，無充填，延伸3～5 m，結(jié)合程度差，屬硬性結(jié)構(gòu)面；

裂隙2：傾向170°，傾角80°，裂隙間距大于5 m，裂面較平直，閉合，無充填，延伸2～3 m，結(jié)合程度差，屬硬性結(jié)構(gòu)面。

3 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案

3.1 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)選型

邊坡坡體主要由基巖組成，人工填土厚度小于1.0 m，裂隙2(傾向170°，傾角80°)與邊坡坡向(坡向約168°)基本一致為邊坡外傾結(jié)構(gòu)面，但按照1∶ 0.35坡率放坡后該外傾結(jié)構(gòu)面已被削除，邊坡地質(zhì)條件和巖土自穩(wěn)性較好，一般可考慮采用錨桿擋墻進(jìn)行支護(hù)。但該輸電線路影響范圍較大，破壞后果很嚴(yán)重，對(duì)變形要求較嚴(yán)格，故決定采用整體性主動(dòng)支護(hù)，更利于控制格構(gòu)錨索擋墻變形[3]。

3.2 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算思路

(1)該邊坡坡頂緊鄰110 kV電塔，坡腳為擬建住宅項(xiàng)目，邊坡破壞后果很嚴(yán)重，且邊坡高度較大，根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330—2013)表3.2.1，確定邊坡安全等級(jí)為一級(jí)。

(2)坡腳地下車庫平場(chǎng)形成約5.7 m高的臨時(shí)基坑邊坡，邊坡坡腳距離臨時(shí)基坑邊坡約7～9 m。上部邊坡位于下部臨時(shí)基坑邊坡破裂角以外，故不考慮下部邊坡對(duì)上部邊坡的影響。

(3)邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330—2013)6.2.3條進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果按照規(guī)范7.2.3條進(jìn)行修正，邊坡巖體類型為Ⅲ類，主動(dòng)巖石壓力修正系數(shù)β1取1.45，邊坡側(cè)壓力分布形式近似按梯形確定，計(jì)算公式取自規(guī)范9.2.5-1條。

3.3 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案

立柱和橫梁水平間距、豎向間距均為2.5 m，立柱、橫梁、壓頂梁截面尺寸B×H為0.4 m × 0.5 m，立柱基礎(chǔ)截面尺寸B×L×H為0.7 m × 0.8 m × 0.6 m，梁間設(shè)置C30砼面板，面板厚200 mm。立柱、橫梁、壓頂梁、立柱基礎(chǔ)、砼面板均采用C30砼立模澆筑。立柱、橫梁、壓頂梁鋼筋保護(hù)層厚度均為50 mm，砼面板鋼筋保護(hù)層厚度為30 mm。

錨索采用普通拉力型錨索，水平、豎直間距均為2.5 m，孔徑取150 mm，入射角15°，灌漿材料為M30水泥漿，錨固段長度不少于8.0 m(錨入中等風(fēng)化巖層)，自由段長度不得小于6.0 m且進(jìn)入破裂角的長度不少于1.5 m，錨索總長約14.5 m。每根錨索由8束鋼絞線組成，采用1 × 7ΦS15.2型鋼絞線，鋼絞線極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1 320 MPa。錨具采用OVM系列之8孔定型錨具。外錨頭防腐后噴射混凝土封閉，厚度不小于200 mm，混凝土等級(jí)為C20。錨索軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值取500 kN，驗(yàn)收試驗(yàn)荷載取750 kN，因該邊坡為巖質(zhì)邊坡且邊坡變形要求較高，故鎖定預(yù)應(yīng)力取較高值450 kN，這一設(shè)置的效果也在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中得到印證。邊坡典型設(shè)計(jì)剖面見圖2。

圖2 邊坡典型設(shè)計(jì)剖面圖

4 邊坡監(jiān)測(cè)及支護(hù)效果評(píng)價(jià)

該項(xiàng)目從2016年7月開始施工，2016年10月施工完成。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，從邊坡支護(hù)施工開始即開展了連續(xù)的安全監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括坡頂水平位移、坡頂垂直位移及錨索鎖定預(yù)應(yīng)力，整個(gè)邊坡共布置坡頂水平位移和垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)5個(gè)，錨索鎖定預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)15個(gè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間持續(xù)至2018年10月。根據(jù)監(jiān)測(cè)成果報(bào)告，截止到2018年10月，5個(gè)坡頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移量2.36～5.37 mm，5個(gè)坡頂垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移量1.68～4.52 mm，15個(gè)錨索鎖定預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)顯示錨索剩余鎖定預(yù)應(yīng)力416～438 kN，錨索剩余鎖定預(yù)應(yīng)力均達(dá)到錨索設(shè)計(jì)鎖定預(yù)應(yīng)力的90%以上，錨索鎖定預(yù)應(yīng)力平均損失約5.11%。

從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，邊坡水平位移和垂直位移均較小，錨索鎖定預(yù)應(yīng)力損失不大，顯示了較好的支護(hù)效果。同時(shí)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化可以看出，邊坡水平位移和垂直位移主要發(fā)生于施工期間，施工完成后(主要是錨索張拉鎖定后)位移逐漸變小并趨于穩(wěn)定，錨索鎖定預(yù)應(yīng)力損失主要發(fā)生在錨索張拉鎖定后約一周以內(nèi)，這期間多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)損失量占總損失量的75%以上，其后逐漸減小并趨于穩(wěn)定，從水平位移、垂直位移及錨索鎖定預(yù)應(yīng)力隨時(shí)間的變化規(guī)律也驗(yàn)證了支護(hù)的有效性和合理性。

5 結(jié)論

(1)邊坡緊鄰已建建構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)結(jié)合已建建構(gòu)筑物的重要性、破壞后果、變形要求等選擇支護(hù)型式，條件允許時(shí)建議優(yōu)選主動(dòng)支護(hù)系統(tǒng)以有效控制變形。

(2)本工程實(shí)例表明，采用格構(gòu)錨索擋墻支護(hù)變形要求較高的高大巖質(zhì)邊坡是可行的且效果較好，同時(shí)對(duì)于巖質(zhì)邊坡錨索鎖定預(yù)應(yīng)力取相對(duì)高值有利于控制變形。

(3)對(duì)于格構(gòu)錨索擋墻，邊坡水平位移和垂直

位移主要發(fā)生于施工期間，錨索鎖定預(yù)應(yīng)力損失主要發(fā)生在錨索張拉鎖定后約一周以內(nèi)。