王 淋，楊 帆，覃云春

（中譽設(shè)計有限公司 廣東清遠 511515）

0 引言

我國是一個滑坡災(zāi)害較為嚴重的國家，尤其是在中國的西南部地區(qū)。大型災(zāi)難性滑坡不僅造成巨大的災(zāi)害損失和人員傷亡，而且對工廠、礦山、公路及鐵路等重要基礎(chǔ)設(shè)施的安全運營造成嚴重影響［1］。因此，在保證邊坡穩(wěn)定性的前提下，選擇經(jīng)濟合理的邊坡支護方式也越來越受到工程建設(shè)方的關(guān)注［2］。李偉等人［3］以低緩丘陵區(qū)高速公路中路塹挖方高邊坡支護為工程背景，研究了錨索框架梁在公路高邊坡應(yīng)用的合理性；姚立新等人［4］利用樁墻—錨噴組合結(jié)構(gòu)，對因建筑物場地平整形成的高邊坡進行了邊坡支護；徐滿華［5］以里耶變電站工程某一邊坡為例，從邊坡的穩(wěn)定性評價、鋼筋混凝土錨噴支護加固設(shè)計和經(jīng)濟性等多方面介紹了鋼筋混凝土錨噴支護在變電站高邊坡組合加固設(shè)計中的應(yīng)用情況；趙來順等人［6］采用鋼筋混凝土預(yù)壓托換樁對原主井驅(qū)動機房基礎(chǔ)加固，通過托換樁將機房荷載傳遞到承載力較好的持力層，既保證了既有建筑物的安全，又保證了邊坡的穩(wěn)定。

綜上所述，邊坡支護主要是根據(jù)導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的可能成因，對邊坡采取的結(jié)構(gòu)性支擋、加固與防護，常用的邊坡支護形式有擋墻、抗滑樁、錨固等［7］。然而，隨著城市建設(shè)用地需求量增大，導(dǎo)致建筑場地復(fù)雜化，再采用單一的邊坡支護方式已經(jīng)不能滿足實際工程需求，同一個邊坡就需要采取多種支護形式組合的方式進行支護［8］。因此，本文以云南某場地邊坡設(shè)計為例，根據(jù)工程地質(zhì)條件對該邊坡進行穩(wěn)定性分析，采用了組合式邊坡支護技術(shù)對該復(fù)雜場地進行了加固分析，為類似邊坡支護工程項目提供借鑒和參考。

1 工程概況

某口岸國際貨場建設(shè)項目位于云南省文山州麻栗坡縣中越交界處。擬建場地東北側(cè)為道路，南側(cè)緊鄰鎮(zhèn)政府，西至采石場，為山體所環(huán)繞，北至打靶場。該貨場總用地面積約11 933.00 m2，總建筑面積約23 375.88 m2，主場地北、西側(cè)主要為挖方邊坡區(qū)，場地南、東側(cè)主要為填方邊坡區(qū)，北側(cè)垂直挖方邊坡高度介于4.72～9.84 m，西側(cè)垂直挖方邊坡高度介于1.67～73.55 m，局部沖溝地段填方高度約10.86 m，南側(cè)垂直填方高度介于12.90～16.73 m，東側(cè)垂直填方高度介于11.09～32.00 m。綜合確定邊坡安全等級為Ⅰ級～Ⅱ級。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

擬建貨場場地區(qū)域上地處滇東南巖溶高原南部邊緣的斜坡地帶，東北部及中部高，東南面低，地勢大致自西向東南傾斜，巖溶地貌發(fā)育。場地內(nèi)高程介于107.00～230.04 m，整體西高東低，最低點在盤龍河出境處的天?？诎叮叱虄H107 m，屬中低山地地貌，靠近盤龍河附近地勢較平緩，臨山一側(cè)坡度較陡，以斜坡堆積地貌為主，場地內(nèi)植被覆蓋較好，場地內(nèi)斜坡坡度較陡，坡度多介于34°～41°，局部山麓地段坡度較緩。

2.2 地層巖性

根據(jù)鉆探揭露及地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，擬建場地主要由第四系人工堆積層（Q4ml）層、第四系耕土（Q4pd）層、第四系沖洪積（Q4al+pl）層及第四系坡積（Q4dl）層，下伏燕山期（Gn）花崗片麻巖及寒武系中統(tǒng)田蓮組（∈2t）白云巖、板巖組成，場地土層按由新至老的順序分別為：①素填土，層底標高124.79～143.71 m，主要分布于場地東側(cè)及南側(cè)填方地段；②碎石素填土，層底標高116.45～161.32 m，主要分布于場地道路局部地段；③耕土，場地內(nèi)均有分布，主要分布于場地淺表層；④粉質(zhì)黏土，層底標高103.59～125.72 m，主要分布于場地沖溝分布地段及沖溝下緣堆積地段淺表層；⑤角礫，層底標高111.28～141.48 m，主要分布于場地沖溝分布地段及沖溝下緣堆積地段淺表層；⑥強風化花崗片麻巖，層頂標高151.24～164.08 m，主要分布于場地南西角；⑦強風化白云巖，層頂標高103.59～169.06 m，呈東西向分布于場地中段；⑧強風化板巖，層頂標高130.03～224.48 m，呈東西向分布于場地北段。

2.3 水文地質(zhì)

擬建貨場場地匯水面積約1.5 km2，周長約5 km。場地地表水主要分布于4 條沖溝內(nèi)，主要接受大氣降雨及地表出露泉水補給，屬季節(jié)性沖溝。場地地下水主要為松散層孔隙水，主要接受大氣降雨補給，受季節(jié)控制較明顯。

3 邊坡支護方案設(shè)計

3.1 設(shè)計參數(shù)選取

根據(jù)巖土原位測試和室內(nèi)試驗結(jié)果，依據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范：GB 50330－2013》［9］，類比同地區(qū)同條件的工程經(jīng)驗，邊坡體穩(wěn)定性及邊坡支護設(shè)計時所需的巖土物理力學參數(shù)值，具體選擇如表1所示。

表1 各土層物理力學指標參數(shù)建議值Tab.1 Suggested Values of Physical and Mechanical Index Parameters for Each Soil Layer

3.2 邊坡支護方案

3.2.1 總體設(shè)計原則

本項目為山地工程，由于場地特殊的巖土構(gòu)成，巖體軟硬互層，基巖面起伏較大，巖體種類較多，各邊坡高差差異大，本工程無大范圍放坡條件，以支護為主，邊坡支護設(shè)計遵循“減載、固腳、強腰、排水、綠化”的原則，總體按照如下思路進行設(shè)計：

⑴挖方邊坡：①高度8 m以下的邊坡在坡頂建構(gòu)筑物滿足距離要求的前提下，采用仰斜式擋土墻按照墻身高度統(tǒng)一計算；②8 m以上邊坡，以錨桿（索）加固方案為主，并合理有效地進行防排水。錨固的形式根據(jù)邊坡巖土體類型、工程特征、錨承載力大小、錨材料和長度、施工工藝等綜合確定。

⑵填方邊坡：①高度5 m以下的邊坡采用俯斜式擋土墻按照墻身高度統(tǒng)一計算；②高度大于5 m 小于18 m 的邊坡采用加筋土擋墻；③高度大于18 m 的邊坡采用樁板墻+加筋土擋墻。

3.2.2 土坡穩(wěn)定性分析

⑴圓弧型滑裂面采用Bishop法分析

如圖1所示，Ei及Xi分別表示法向及切向條間力，Wi為條塊自重，Qi為水平力，Ni、Ti分別為條塊底部的總法向力和切向力，其余符號如圖1所示。

圖1 Bishop法計算圖式Fig.1 Calculation Schema of Bishop Method

Bishop法的穩(wěn)定系數(shù)通過下式計算：

⑵折線形滑裂面采用Morgenstern-Price法分析

如圖2 所示，y=z（x）表示坡面線、x=h（x）表示側(cè)向孔隙水壓力、y=y1′（x）表示有效應(yīng)力的推力線、y=y（x）表示滑裂線。

圖2 Morgenstern-Price法計算圖式Fig.2 Calculation Schema of Morgenstern-Price

每一條塊滿足力的平衡微分方程為：

式中：FS為抗滑安全系數(shù)；ru為孔隙應(yīng)力比。

通過迭代求解上述方程，可以求得FS。

依據(jù)文獻［9］和《高填方地基技術(shù)規(guī)范：GB 51254—2017》［10］，根據(jù)工程項目的重要性、破壞的后果嚴重性、邊坡類型、邊坡高度等因素，通過采用Geo-5、理正等相關(guān)軟件進行計算，求得各邊坡剖面的安全系數(shù)如表2所示。

表2 邊坡支護方式匯總Tab.2 Summary of Slope Support Methods

3.2.3 邊坡支護設(shè)計方案

經(jīng)設(shè)計驗算，本項目設(shè)計支護地段邊坡總長約2 330 m，西側(cè)高挖方邊坡采用坡頂卸載+錨桿（索）框格梁支護；西南角挖方邊坡采用仰斜式擋土墻支護；南側(cè)及東南角采用護腳墻+加筋土擋墻支護；東側(cè)高填方邊坡采用抗滑樁+加筋土擋墻支護；且對地下排水，邊坡截排水及綠化工程進行了系統(tǒng)設(shè)計。場地范圍內(nèi)邊坡支護方式匯總表如表2 所示，邊坡支護總平面圖如圖3所示。以下選取典型設(shè)計方案進行說明。

圖3 邊坡支護總平面Fig.3 General Plan of Slope Support

⑴錨桿（索）框格梁設(shè)計

錨桿（索）水平間距3 m，垂直間距2.5 m，坡高每級10 m，第一至第五級坡率1∶0.8，第六至第七級坡率1∶1.25，平臺寬2.5 m，框格梁B×H=0.4×0.5 m。綜合考慮施工難易程度、支護整體效果、環(huán)境美觀等因素，錨桿（索）平面矩形布置，水平間距3m，垂直間距2.5 m。按照每級坡高10 m 計算，每級坡縱向有4 根錨桿，保證每延米坡高范圍內(nèi)有1 根錨桿錨固，以達到錨固的經(jīng)濟合理和美觀，同時減少錨固邊坡的預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力錨索總長度由錨固段長度、自由段長度及外露段長度組成，錨固段長度不應(yīng)小于3 m，也不宜大于10 m；自由段長度受穩(wěn)定地層界面控制，在設(shè)計中考慮自由段伸入滑動面或潛在滑動面的長度不小于1 m，且自由段長度不得小于5 m。錨索長度的確定，由錨固力設(shè)計值計算以及潛在破壞影響深度綜合確定。

對于27-27支護剖面，邊坡支護采用“錨索/錨桿框格梁+梁格掛網(wǎng)噴混凝土+綠化”的形式，如圖4?所示。邊坡分兩級，坡率1∶0.8，平臺寬2.5 m，每級高10 m，錨索/錨桿框格梁水平間距3 m，垂直間距2.5 m，每12 m設(shè)一道伸縮縫，格內(nèi)掛網(wǎng)噴混凝土，之后再綠化。

針對“現(xiàn)在很多國際展都在萎縮，但是中國的大展卻越辦越好”的問題，陸長安副理事長認為，一方面是中國印刷市場強勢發(fā)展的態(tài)勢所致，另一方面說明協(xié)會舉辦的國際大展已經(jīng)具備品牌效應(yīng)。辦展的專業(yè)化、國際化水平不斷提升，也是展會市場強勢競爭、優(yōu)勝劣汰的結(jié)果。中國印刷及設(shè)備器材工業(yè)協(xié)會的展會，歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，為我國印刷及印刷制造業(yè)搭建了一個國際技術(shù)交流、投資洽談的平臺，為我國成為印刷大國，并逐漸走向印刷強國做出了應(yīng)有的貢獻。

圖4 支護剖面Fig.4 Support Section （mm）

⑵重力式擋土墻設(shè)計

挖方采用仰斜式擋土墻，填方高度小于5 m 采用俯斜式擋土墻，按照墻身高度統(tǒng)一計算，并對擋土墻進行抗滑移穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性驗算、地基承載力驗算，得出擋土墻的設(shè)計參數(shù)。

選取3-3 支護剖面作為典型剖面，邊坡支護采用“懸臂式擋墻/扶臂式擋墻”的形式，如圖4?所示。填方高度6 m 以下采用懸臂式擋土墻，6 m 以上采用扶臂式擋土墻。擋土側(cè)墻頂邊線為定位線。

⑶抗滑樁設(shè)計［11］

樁截面尺寸1.5 m×2 m、2 m×2.5 m，懸臂段和嵌固段之比不小于1∶1，樁間距4 m、5 m，樁出露地表部分設(shè)擋土板，厚度350 mm，樁間采用現(xiàn)澆板。依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范：GB 50010—2010》［11］，樁按受彎構(gòu)件進行計算，計算作用在抗滑樁上的各力，得出抗滑樁的設(shè)計參數(shù)。

選取6-6 支護剖面作為典型剖面，邊坡支護采用“水泥土攪拌樁處理地基+樁板墻+加筋土擋墻”的形式，如圖4?所示。邊坡分四級，坡率1∶0.5，平臺寬2 m，第一級為樁板墻，第二級高8 m，第三級高6 m，墻頂根據(jù)場平要求設(shè)置縱坡，但第四級高度不應(yīng)超過6 m，每一級馬道縱向水平，高程為統(tǒng)一值，樁中心線為定位線，樁長18 m，截面2.0 m×2.5 m，樁頂高程127.12 m，Z74～Z81為E型樁，沖溝內(nèi)用水泥土攪拌樁處理地基，斜坡上清除粉質(zhì)黏土至強風化白云巖，并對白云巖開挖臺階，沿墻長方向的縱向基底應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地形做成臺階形，每個臺階長度不應(yīng)小于2 m，相鄰臺階高差不宜大于2 m。

3.3 邊坡排水方案

由于邊坡匯水面積大，地表水受大氣降水影響顯著，對該邊坡必須進行有組織的排水。具體措施如下：邊坡截排水系統(tǒng)包括坡頂截水溝、平臺排水溝、坡腳排水溝、跌水式急流槽等幾部分。坡頂后緣山體匯水經(jīng)過截水溝、跌水溝匯集到坡腳排水溝，經(jīng)過坡腳排水溝匯入到場地周邊的市政排水系統(tǒng)。具體排水方案如表3所示。

表3 邊坡排水方案匯總Tab.3 Summary of Slope Drainage Scheme

3.4 邊坡綠化方案

邊坡支護完成以后需對邊坡進行綠化，保證邊坡治理完成后能與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。邊坡綠化是一種新興的能有效防護裸露坡面的生態(tài)護坡方式，它與傳統(tǒng)的土木工程護坡（鋼筋錨桿支護、掛網(wǎng)、格構(gòu)等）相結(jié)合，可有效實現(xiàn)坡面的生態(tài)植被恢復(fù)與防護。不僅具有保持水土的功能，還可以改善環(huán)境和景觀，提高保健、文化水平。場地范圍內(nèi)邊坡支護效果如圖5所示。

圖5 邊坡支護鳥瞰效果Fig.5 Aerial View Renderings of Slope Support

4 結(jié)語

本文以實際場地邊坡支護工程為例，根據(jù)工程地質(zhì)條件對該邊坡進行穩(wěn)定性分析，采用了組合式邊坡支護技術(shù)對該復(fù)雜場地進行了加固分析，得出了以下結(jié)論：

⑴在地質(zhì)條件比較復(fù)雜的場地，受場地空間限制，單一的邊坡支護形式不能滿足安全和經(jīng)濟的需求。采用多種形式組合的邊坡支護方式，既能滿足場地需求，又能保證邊坡的安全性和經(jīng)濟性。

⑵對于復(fù)雜場地的邊坡支護方案設(shè)計，必須根據(jù)地層巖性、水文地質(zhì)等條件，因地制宜，有針對性地進行設(shè)計，采取合理可行的支護方案。

⑶基于實際工程經(jīng)驗和設(shè)計驗算，本項目提出了邊坡組合支護的總體設(shè)計原則。對于挖方邊坡，高度8 m 以下的采用仰斜式擋土墻方案，高度8 m 以上的邊坡采用錨桿（索）加固方案；對于填方邊坡，高度5 m的以下邊坡采用俯斜式擋土墻方案，高度大于5 m小于18 m 的邊坡采用加筋土擋墻，高度大于18 m 的邊坡采用樁板墻+加筋土擋墻。為類似邊坡支護工程項目提供借鑒和參考。