延鋒偉世通土質環境邊坡支護設計

于恒兵

(中國煤炭科工集團重慶設計研究院，重慶 400016)

延鋒偉世通汽車飾件系統有限公司是上海汽車工業(集團)總公司和美國偉世通國際控股有限公司共同投資的合資企業，其重慶分公司技術改造工程位于重慶市經濟技術開發區北部新區平場工業園F08，F09地塊，擬建場地原始地貌為侵蝕、剝蝕淺丘地貌，場地經后期人工拋、堆填場，形成若干平臺，地面高程大致為323 m～344 m，相對高差約21 m，地勢呈北東高西南低。

根據重慶公司的生產性質及工藝流程需要，業主要求廠區總平面布置上不能按重慶地區傳統坡地建筑分階設計，廠區內各廠房地坪絕對標高應基本統一，以此意見為基準綜合考慮場區土石方平衡、相鄰市政道路高程及周邊已建建(構)筑物地坪標高，確定廠區主廠房 ±0.000相對于絕對標高337.00，室內外高差0.3 m，按設計標高平場后，本項目場區四周將形成高度約0 m～14 m的土質環境邊坡，根據渝建發［2010］166號文件，該工程西側、南側環境邊坡屬土質邊坡，且高度不小于8 m，屬高切坡工程，邊坡支護方案需由重慶市建委專家組評估論證。

1 環境邊坡現狀及評價

1)東側環境邊坡:邊坡概況:位于東側與普洛斯物流園交界處，高約0 m～7.8 m，長約345 m，邊坡坡向265°，土質邊坡(松散素填土)，局部為巖質，因巖質部分極少，且多為強風化基巖層，故該邊坡按土質邊坡評價，邊坡安全等級為二級。穩定性評價:邊坡巖土界面較緩，基本無剪出口(僅局部邊坡段為混合質邊坡)，不考慮沿巖土界面的滑動破壞，新近填土松散，邊坡自身穩定性差。2)南側環境邊坡:邊坡概況:位于南側，毗鄰市政道路。高約0 m ～14.0 m，長約250 m，邊坡坡向 358°，填方土質邊坡，邊坡安全等級為二級。穩定性評價:邊坡巖土界面較緩，無剪出口，原地面線較緩，不考慮沿巖土界面及原地面線的滑動破壞，新近填土松散，邊坡自身穩定性差。3)西側環境邊坡:邊坡概況:位于西側，高約2 m～14.0 m，長約470 m，邊坡坡向85°，填方土質邊坡，邊坡安全等級為二級。穩定性評價:邊坡巖土界面較緩，無剪出口，原地面線較緩，不考慮沿巖土界面及原地面線的滑動破壞，新近填土松散，邊坡自身穩定性差。

2 邊坡方案的選擇及評估

場地東側、西側、南側按設計高程平場后形成環境邊坡均為不穩定邊坡，需進行支護處理，結合地勘資料及總平面布置提出如下支護方案:1)東側環境邊坡:邊坡高差約0 m～7.8 m，設計建筑退用地紅線最大距離26 m，可采用自然放坡處理，坡率不大于1∶1.5，處理后邊坡穩定。2)南側環境邊坡:場地南側僅布置少量輔助用房，建筑退用地紅線16m～29 m，邊坡高差約0 m～14.0 m，邊坡高度不大于6.0 m時采用重力式擋土墻進行支護;邊坡高度大于6.0 m時采用兩階重力式擋土墻進行支護，上下兩階擋墻基礎應滿足不大于45°的傳力角要求，以保證相鄰擋土墻的穩定性，擋土墻基礎持力層為夯實填土層或強風化基巖層，臺階平臺作廠區綠化用地。3)西側環境邊坡:邊坡下方為規劃市政道路，上方為廠區道路，高差約2 m～14.0 m，邊坡高度不大于6.0 m時采用重力式擋土墻進行支護，擋土墻基礎持力層為夯實填土層或強風化基巖層;邊坡高度大于6.0 m時采用樁板擋墻進行支護，抗滑樁基礎嵌入中等風化基巖層。

地基處理及技術指標:設計對場地西南側高拋、堆填區域地面進行強夯處理，處理區域面積約2.6萬m2，要求強夯單擊夯擊能4 000 kN·m，有效加固深度不小于8.0 m，處理后地基承載力特征值fak≥150 kPa，強夯控制指標及檢測應滿足JGJ 79-2002建筑地基處理技術規范的相關規定。根據渝建發［2010］166號文件精神，該邊坡支護方案于2011年4月經方案審查單位機械工業部第三設計院組織專家審查，審查結論為方案合理可行。

3 邊坡支護深化設計

3.1 場地概況

據地面調查及鉆探揭露，擬建場區內上覆第四系全新統人工素填土層(Qml4)，殘坡積粉質粘土(Qel+dl4)，下伏基巖侏羅系中統上沙溪廟組(J2s)砂巖、砂質泥巖、粉砂巖，巖土參數見表1。

表1 巖土參數值

3.2 樁板擋墻設計

本文著重介紹西側樁板擋墻的設計，普通重力式擋土墻的設計在此不作說明，西側環境邊坡最大高差約14 m，參照DB 50/5029-2004地質災害防治工程設計規范第 3.4.1.6 條［1］，樁板擋墻抗滑樁截面估算如下:

抗滑樁截面高度h=H/6=14/6=2.33，取2.5 m;截面寬度b=h/2=2.5/2=1.25，取1.5m;抗滑樁間距 d=3b=3 ×1.25=3.75 m，取4.0 m，樁間擋板厚取0.3 m，樁板擋墻布置見圖1。

抗滑樁(Z37)處樁板擋土墻剖面圖見圖2。

1)基本假定及計算原理。

圖1 樁板擋墻布置示意圖

圖2 抗滑樁（Z37）處樁板擋土墻剖面圖

樁板計算時由于滑床為完整的巖質地基，可按“K法”計算，地基水平抗力系數(KH)見表1。根據地區經驗，壓實填土水平抗力系數取KH=10 MN/m3，樁“K法”計算簡圖見圖3。

圖3 樁“K法”計算簡圖

“K法”計算單樁內力及位移:將樁視為一豎向彈性地基梁，由材料力學公式及溫克爾假定可建立下述微分公式:

地面以上樁的位移:

地面以下樁的位移:

地面以上轉角:

地面以下轉角:

地面以下彎矩:

地面以下剪力:

樁頂位移:

最大彎矩位置:

2)樁板式抗滑擋土墻驗算。

樁板式抗滑擋土墻驗算物理參數，見表2。

表2 樁板式抗滑擋土墻驗算物理參數

滑坡推力作用情況樁身內力及配筋，見表3。

表3 滑坡推力作用情況樁身內力及配筋

背側最大彎矩=20 008.285 kN·m，距離樁頂17.000 m;

最大剪力 =2 554.318 kN，距離樁頂 29.500 m;

樁頂位移=98 mm。

庫侖土壓力(一般情況)樁身內力及配筋，見表4。

表4 庫侖土壓力(一般情況)樁身內力及配筋

圖4 抗滑樁基礎～21.500標高配筋

背側最大彎矩=12 297.320 kN·m，距離樁頂18.000 m;

最大剪力=1 877.291 kN，距離樁頂 13.000 m;

樁頂位移=62 mm。

3)樁板式抗滑樁配筋。

分析滑坡推力作用情況及庫侖土壓力作用情況下樁身應力分布，綜合考慮經濟性，抗滑樁基礎 ～21.500標高配筋見圖4，21.500以上配筋見圖5。

圖5 21.500以上配筋

4 樁板式抗滑樁施工及監測

抗滑樁基礎持力層為中等風化巖層，抗滑樁嵌入深度不小于樁總長1/4，基礎施工采用人工挖孔，土層段采用150厚鋼筋混凝土護壁，護壁每段長1 m，兩段護壁搭接長度50 mm;抗滑樁擋板沿邊坡縱向不大于20 m的長度分段設置伸縮縫，縫寬30 mm，用瀝青瑪脂嵌縫，伸縮縫位置設在樁間擋板中部。

本工程遵循“動態設計、信息法施工”原則，施工過程中將人工開挖、鉆孔開挖過程視為對邊坡的再勘察過程，施工單位技術人員應做好地質編錄，如發現地質情況與原勘察設計不符，應立即通知勘察、設計單位，及時調整有關設計、施工方案和參數，施工期間及竣工后三年內，甲方應委托有資質的專業測量單位，對擋墻進行長期變形觀測。

［1］DB 50/5029-2004，地質災害防治工程設計規范［S］.