某產業園邊坡防護工程設計

趙得程 夏浪 張望

摘要：本論文從工程地質和土力學基本理論和相關規范出發，結合工程實例，通過對本段高邊坡工程地質條件、穩定性進行分析，提出設計方案，從而保護高邊坡的穩定性，保護坡腳建筑物和居民的生命財產安全，改善生態環境，減少水土流失，美化城市景觀。

Abstract： Based on the basic theory of engineering geology and soil mechanics and related specifications， and combined with engineering examples， this paper analyzes the engineering geological conditions and stability of this section of high slope， and puts forward the design scheme， so as to protect the stability of high slope and the safety of slope foot buildings and residents' life and property， improve the ecological environment， reduce soil erosion and beautify the urban landscape.

關鍵詞：邊坡;工程地質;穩定性

Key words： slope;engineering geology;stability

中圖分類號：U418.5+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）36-0190-03

0? 引言

由于我國經濟和社會的快速發展，我國正處于高速建設時期，對于中大型城市、山區來講，可用的建設用地越來越少，大量的城市建設延伸到山地，開挖山體形成大量不穩定邊坡，危及人們的生產、生活安全。邊坡防護有多種方式，如何科學的設計出合理的、安全的支護結構，同時兼顧經濟性是邊坡設計重要內容。

本文就某產業園邊坡防護工程設計為例，對其工程地質條件、穩定性進行評價，從而提出支護設計方案。

1? 工程地質條件

1.1 場地地形、地貌

本場地原始地貌屬低山丘陵地貌，地形起伏較大，原始地表坡度15°～45°，一般15°～25°。一期工程邊坡形成后，長度約722m，主要分為7坡段：

1-1'剖面（AB段）109m，2-2'剖面（BE段）162m，3-3'剖面（EH段）73m，4-4'剖面（BT段+UV）66+60m=126m，5-5'剖面（HI段）81m，6-6'剖面（IP段）171m，7-7'剖面（PR段）58m，RS段54m參照AB段1-1'剖面支護，整個支護設計中除廠區周邊開挖形成邊坡外，還包含了廠區兩級平臺之間回填邊坡的支護設計工作，即包括了BT段+UV段回填邊坡的支護設計，支護邊坡總計848m。

1.2 場地巖土的構成與特征

現場開挖剖面表明，本場地地層構造簡單，據其成因、物質組成、物理力學性質及工程特性不同，自上而下可劃分為2個巖土層。第1層耕植—殘積土（Qel+ml）;第2層泥質粉砂巖（K1wl）?，F分述如下：

①粉質粘土（Qel+dl）：普遍分布。根據勘探揭露，一般厚0.5～1.8m，局部谷底較厚達5～6m，為表層風化殘積土，粉質粘土成分，含植物根系。黃褐色，稍濕～干燥，呈可塑粘性土狀。

②泥質粉砂巖（K1wl）：主要為淺紅褐色泥鈣質膠結粉砂巖，局部為灰白色鈣質膠結細砂巖，夾紅褐色泥質粉砂巖夾層。巖石具層理構造，碎屑結構，主要礦物成份為石英、長石和白云母等。巖層厚度10～100cm，一般20～60cm，層狀結構，傾向120°、傾角4～5°。巖層較完整，裂隙少，挖掘困難，錘擊易碎，巖體較完整，為軟巖。

2? 邊坡工程巖土工程分析與評價

2.1 邊坡穩定性分析

邊坡巖體結構為層狀結構。坡面表層的裂隙，主要受挖山爆破因素控制。坡面風化、高邊坡應力集中因素，也對坡面裂隙有加劇影響。巖層中的泥質成分為相對軟弱層，相對容易風化。風化裂隙與節理裂隙、巖層層面，共同作用切劃巖體，使局部產生跨塌或巖石崩落，成為邊坡不穩定的主要因素。地區經驗表明，此類邊坡在自然狀況下能夠穩定，但是巖面風化嚴重，隨著時間推移，表層巖石的風化強烈，陸續出現三種破壞：①表層殘積土滑落;②巖石掉塊;③局部崩落。經過初步計算，本邊坡處于穩定狀態。

2.2 邊坡處理措施與邊坡設計參數

根據邊坡規范之規定，本邊坡推薦之坡率容許值為1：0.35～0.50，本邊坡實際的坡率較小，不滿足規范之坡率法自穩條件。

根據宜昌市本地經驗及該邊坡的地質特征，本巖石邊坡采用傳統的錨噴支護。當穩定性計算足夠時，即可采用構造錨桿加以坡面維護;當穩定性計算不夠時，即應精密計算錨桿和坡面受力。

故建議巖石部分的邊坡，應清除坡面破碎區的巖塊，清除之后的完整邊坡，可采用錨桿坡面維護。當無法清除破碎區的巖塊時，考慮破碎區的錨桿受力。

坡頂之耕植-殘積土，在雨水和外力震動（如錨桿震動施工）作用下，易于垮塌滑移。建議邊坡處理應注意自上而下進行，先應做好表層土的穩定。建議采用毛石墻支擋、局部挖除、土釘墻等措施。

做好支護結構及場地的排水措施;做好坡頂的綠化覆蓋措施。

根據宜昌市城區的經驗以及巖土工程勘察試驗成果，綜合確定邊坡支護設計參數見表1、表2。

錨桿設計時，按下表3參數進行計算。

計算中選取了6個典型的地質剖面1-1'、2-2'、3-3'、6-6'、7-7'作為計算分析剖面進行計算。先用巖質邊坡赤平投影計算模塊判定了巖體穩定性，再用簡單的平面滑動法計算了該巖質邊坡的穩定性。其中地質剖面1-1'、3-3'、7-7'等3個剖面的穩定類型為較穩定的，穩定性計算安全系數K值在1.35至1.74;地質剖面2-2'、6-6'兩個剖面的穩定類型為穩定的，計算安全系數K均大于2.0。本邊坡整體穩定性滿足規范要求，詳細計算過程見計算書。

設計主要考慮對坡體表面破碎巖體的清除以及對巖體風化剝落的支護治理。據勘察資料，本邊坡主要為巖質邊坡，人工開挖過程中的次生裂隙是造成巖體破壞的主要因素，邊坡巖體松動圈厚度一般1-1.5m，因此，建議掛網錨桿設計長度大于2m。

3? 治理工程設計

3.1 邊坡穩定性計算分析

3.1.1 巖質高邊坡穩定性分析

根據地質勘察報告，本邊坡的破壞模式有三種類型：①表層殘積土滑落;②巖石掉塊;③局部崩落。

本邊坡坡頂表層為風化殘積土厚度僅0.5～1.8m，表層殘積土滑落這一問題在設計中可通過削坡使其穩定系數達到規范要求。巖石掉塊和局部崩落主要發生在本邊坡的泥質粉砂巖層中，主要為巖質邊坡。邊坡穩定性計算采用理正巖土計算軟件中的巖質邊坡穩定分析軟件。計算中選取了5個典型的地質剖面1-1'、2-2'、3-3'、6-6'、7-7'作為計算分析剖面進行計算。先用巖質邊坡赤平投影計算模塊判定了巖體穩定性，再用簡單的平面滑動法計算了該巖質邊坡的穩定性。經巖質邊坡赤平投影計算模塊判定，地質剖面1-1'、3-3'、7-7'等3個剖面的穩定類型為較穩定的，穩定性計算安全系數K值在1.35至1.74;地質剖面2-2'、6-6'兩個剖面的穩定類型為穩定的，計算安全系數K均大于2.0。經簡單平面滑動法計算分析，本邊坡整體穩定性滿足規范要求。

設計主要考慮對坡體表面破碎巖體的清除以及對巖體風化剝落的支護治理。

3.1.2 土工格柵回填邊坡穩定性驗證

承載力極限狀態下加筋土結構的復合失穩模式如下：

①筋材斷裂;②沿筋材之間土層滑移;③沿筋材表面滑移。

運用剛體極限平衡理論中簡化Bishop方法對土工格柵墻進行內部整體穩定性分析：

穩定性的系數決定于每層格柵在潛在滑移面處的拉力，取其長期抗拉強度設計值和錨固段抗拔力的小值進行計算驗證。RS50HDPE型土工格柵的蠕變試驗結果為：外推100年以上，變形在10%時，此格柵的蠕變強度（Tc）為極限抗拉強（Tult）的40.02%。實測Tult=52.5kN/m，則Tc=52.5*40.02%=21.1kN/m，以4-4'為計算剖面，最不利工況選擇50年一遇暴雨，將抗拉強度最小值帶入計算式，求得穩定性系數Fs=1.89，達到回填邊坡穩定性要求。

3.2 治理工程方案設計

3.2.1 防護方案選擇

本邊坡巖體結構為層狀結構。巖層中的泥質成分為相對軟弱層，相對容易風化。風化裂隙與節理裂隙、巖層層面，共同作用切劃巖體，使局部產生跨塌或巖石崩落，成為邊坡不穩定的主要因素。

坡面表層的裂隙，主要受挖山爆破因素控制。坡面風化、高邊坡應力集中因素，也對坡面裂隙有加劇影響。坡面受影響區域（1.0～1.5m范圍），被裂隙分割之巖塊，有掉落之現場痕跡。但由于裂隙并不上下貫通，大規模滑坡的可能性不大。

根據本巖質高邊坡的自身特點，擬采用錨桿掛網噴射混凝土護坡的措施進行防治。同時輔以坡面松動巖體清除、坡面排水孔、護腳墻及設置截、排水溝的綜合防護措施。

3.2.2 防護方案布置

本場區邊坡共分為2種類型，即場區周邊開挖邊坡（AS段）和場區公寓平臺人工回填邊坡（BT、UV兩段），防護方案布置如下：

開挖邊坡全坡段進行坡面清理，清除已松動、破碎的巖體。對清坡后的坡面采用錨桿掛網噴射混凝土支護。整個護坡區域設置排水孔;沿邊坡邊界布置周邊截水溝，坡腳設排水溝及花壇，種植常青類爬墻植物爬山虎或油麻藤等進行綠化，坡頂坳谷處設縱向截水溝與坡腳排水溝相連。其中IR段為階梯狀邊坡，每級內側坡腳分別設置護腳墻、排水;p溝，外側設護欄，將建成場區景觀區，防護欄采用石材景觀護欄。全坡段坡頂邊界處設2.0m高防護欄桿，防止人畜翻越，發生安全事故。

回填邊坡在施工過程中采用土工格柵加筋土擋墻，坡比控制在1：0.3，坡腳設置護腳墻+花壇+排水溝，坡頂設置安全護欄。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準.GB50021-2001，巖土工程勘察規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2]中華人民共和國國家標準.GB50021-2002，建筑邊坡工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[3]鄭穎人.邊坡與滑坡工程治理[M].人民交通出版社，2010.