100 年永久土巖混合邊坡工程設計要點探討

■王 響 ■北京城建設計發展集團股份有限公司，重慶市 401147

重慶軌道交通四號線一期工程部分線路靠長江沿岸坡地地帶沿海爾路東西向敷設，由于沿線地形地質條件及線路特點，不可避免地需要在局部車站及區間地段建造永久性邊坡支護工程，此類邊坡工程設計使用年限確定為100 年。本文以重慶軌道交通四號線一期工程黑石子站永久邊坡工程為例，對100 年設計使用年限的永久土巖混合邊坡工程設計要點進行探討。

1 工程概況

黑石子站位于海爾路路南側坡地中，北高南低，地勢起伏較大，地面相對高差20m 左右。車站按坡地建筑設計為地下一層地上兩層的半地下車站，頂層樓面與坡頂海爾路路面平齊。車站建設將在北面海爾路一側形成長約220.5m，高度約10～13.5m 的土巖混合永久邊坡。本文就其中某一代表性地質斷面為例，此邊坡為13.4m 高的土巖混合邊坡，上部約4m 人工素填土，下部巖層為中風化泥質砂巖。通過計算分析判斷，此邊坡無外傾結構面，邊坡穩定性受自身強度控制，邊坡破裂角取61°。該邊坡的巖體類型為Ⅲ類，巖體等效內摩擦角取55°。

圖1 邊坡典型地質斷面圖

2 支護方案比選

由于坡頂緊鄰海爾路，無放坡開挖條件，因此考慮以下三種支護方案進行比選:懸臂樁板擋墻、板肋式錨桿擋墻及排樁錨索擋墻。

(1)懸臂樁板擋墻方案。懸臂樁結構受力清晰，構件受力計算較為明確，施工工序相對較少。但為滿足受力、變形及裂縫寬度要求，懸臂樁身截面一般為矩形，尺寸較大，成孔需采用人工挖孔。而人工挖孔安全風險較高，且施工進度慢，造價較高。

(2)板肋式錨桿擋墻。采用逆作法施工的板肋式錨桿擋墻工藝成熟、工期短且安全、經濟，在重慶的永久巖質邊坡工程中應用廣泛。但在上部土層較厚的情況下，由于板肋式錨桿擋墻的肋柱及擋板后做，上部土層開挖時會存在一定的安全隱患。

(3)排樁錨索擋墻。由于錨索的存在，樁身尺寸可大大減小，采用鉆孔灌注樁可大大縮短施工工期。同時排樁的預先打入可大大減小上部土層開挖的施工安全風險。由于坡頂為城市主干道海爾路，考慮采用預應力錨索的主動支護系統，可有效控制邊坡變形。

因此本工程的土巖混合邊坡采用排樁錨索擋墻進行支護。

3 設計技術標準

本工程設計使用年限100 年，邊坡安全等級為一級，邊坡穩定性安全系數取1.35，結構重要性系數1.1。除了上述主要設計技術標準外，還應注意以下兩點:(1)可參照建筑荷載規范(GB50009-2012)規定可變荷載考慮設計使用年限調整系數γL。結構設計使用年限為100 年時γL=1.1。(2)根據邊坡規范規定，邊坡工程抗震設防烈度不應低于邊坡塌滑區內建筑物的設防烈度。重慶地區為6 度區，據規范，可不進行地震計算。本工程坡腳為地鐵車站，邊坡工程抗震設防類別按重點設防類，永久支護結構抗震構造措施按三級抗震確定。

4 耐久性設計

4.1 錨固體系

(1)錨索類型確定。傳統拉力型錨索在工程中應用廣泛，但因其錨固段灌漿體受拉，漿體易開裂，防腐性能較差，而壓力分散型錨索可避免此問題。壓力分散型錨索因錨固段灌漿體受壓，漿體不易開裂，防腐性能好;錨索的拉力經由承載板加壓與鉆孔不同深度的注漿體上，各注漿體分散承載，避免了注漿體壓應力集中，使得錨固段注漿體受力更加均勻，承載力高。鑒于其較好的受力性能及耐久性，本工程選用壓力分散型錨索。

(2)錨索防腐處理。根據巖土錨桿(索)技術規程(CECS 22 ∶2005)，本工程永久性錨索的防腐等級為Ⅰ級。①自由段:錨索筋材采用工廠化生產的無粘結鋼絞線，嚴禁采用有粘結鋼絞線涂抹油脂套管的工藝方式。無粘結鋼絞線外包PE 層采用雙層，內外層厚度各1mm，防腐油脂線重量不小于32g/m，鋼材與PE 層間摩擦系數0.04。②錨固段:承壓板后設安全型壓力分散裝置。安裝裝置部分的鋼絞線(約40cm 長)要剝除無粘結鋼絞線的PE 防護套管，用鋸末除去鋼絞線防腐油脂，并用面紗清潔擦拭，在擠壓完成額定錨固力的內錨具及P 錨后，在裸露鋼絞線部分涂抹無腐蝕性的油脂后用密封管封裝。

4.2 混凝土結構

據規范，建筑邊坡工程的混凝土結構耐久性設計應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010、《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T 50476-2008 的規定。本工程支護結構混凝土的最低強度等級為C40，圍護樁樁身鋼筋保護層厚度70mm，構件須進行裂縫款寬度驗算，裂縫寬度按0.2mm 控制。

5 監控量測

5.1 施工期監測

為實現邊坡工程的動態設計、信息化施工，監控量測是施工的重要組成部分。通過監測掌握邊坡和支護結構的力學動態，同時對量測數據分析處理，對各開挖步序的支護結構力學狀態進行評價，進行信息反饋，必要時可對下步施工參數進行調整，并在邊坡出現險情時提供重要的數據依據。

5.2 運營期監測

工程監測應建立長期監測系統，包括監測基準網和監測點建設、監測設備儀器安裝和保護、數據采集與傳輸、數據處理與分析、預測預報或總結等。規范僅規定一級永久性邊坡工程竣工后的監測時間不少于2 年。本工程永久性邊坡設計使用年限為100 年，為確保運營安全，還應根據運營部門相關要求制定運營期巡查及監測方案，測量周期不少于1 次/年。運營期間還應制定應急處理預案，根據巡查和監測結果對邊坡結構采取修補和治理措施。

6 結語

(1)設計使用年限100 年的邊坡工程由于其安全要求及耐久性可靠性要求都極高，因此在方案設計時就應根據實際周邊環境及水文地質條件，選擇合理的邊坡支護方案;

(2)本工程實例中，土巖混合邊坡工程采用壓力分散型錨索的排樁錨索擋墻，并采取足夠的耐久性設計措施后，可滿足100 年邊坡工程的設計要求;

(3)建立長期監測系統，制定長期巡查制度及監測方案，并制定相應的應急處理預案。

［1］GB 50330-2013 建筑邊坡工程技術規范［S］.

［2］CECS 22∶2005 巖土錨桿(索)技術規程［S］.

［3］GB50911-2013 城市軌道交通工程監測技術規范［S］.