綠色生態山體防護設計方案研究

齊慶祥， 郭麗蘋， 王崇偉

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津 300074）

大連長興島經濟區位于遼東半島西側中部，恒力廠區東側山體防護工程位于長興島經濟區，該邊坡東臨濱海路，西側為恒力石化廠區。為奠定長興島經濟區全面開發、全域發展的基礎，滿足恒力企業發展需求，保障恒力廠區、道路及其他園區地塊安全，研究邊坡治理方案，營造良好的生態環境，勢在必行。

1 工程概況

恒力廠區東側山體防護工程為永久性邊坡，絕大多數屬于巖質邊坡，少數為土質邊坡，存在大量的超限邊坡，最大高度可達54.6 m，必須進行邊坡安全防護；同時考慮到邊坡下方鐵路和化工場地的安全性和重要性，本區域邊坡均應予以支護。邊坡支護施工完成后有效使用年限為50 a。

針對邊坡的變形特征及破壞模式，為有效控制病害的深層破壞，提高邊坡的穩定性，盡量減少對自然環境的破壞，同時滿足邊坡動態設計的要求，擬采用預應力錨索/全粘結錨桿+格構梁+柔性防護網+客土噴播植草綠化的生態治理方案。

邊坡防護工程總長5 289 m，支護面積201 502 m2，共分3段。見表1和圖1。

表1 各邊坡基本情況

圖1 山體防護工程位置

2 區域地貌和沿線地質情況

2.1 地形地貌

各段工程邊坡地形地貌復雜。見表2。

表2 邊坡地形地貌情況

續表2

2.2 地質構造

場地地形起伏較大，為構造剝蝕丘陵區，最大高差超過100 m。工作區內主要出露有青白口系橋頭組一段和二段的石英砂巖和板巖，地表有少量第四系松散層分布。

2.3 水文地質

調查區內無主要含水層位，有的僅是構造裂隙水，受大氣降水影響，具有季節性變化，通過對當地民井調查，地下水位3.0～5.0 m，為貧水區。工作區水文地質條件簡單，開山區開采時標高為7.3～40.0 m，地下水對礦山開采不會產生不利影響，但應注意雨季施工時，開采石坑內易集水。

2.4 廠區地震效應

本地區地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期為0.40 s，地震基本烈度為7度[1]。

3 邊坡穩定性分析

3.1 邊坡形態

邊坡為山體爆破機械開挖形成的人工巖質或巖土質邊坡。根據可計算巖體的基本質量指標，確定該邊坡巖體基本質量級[2]，見表3。

表3 巖體質量分級

邊坡頂部土地目前為林地，主要以松樹等喬木為主、夾雜低矮灌木和雜草。坡面土體或巖體基本直接裸露，坡面巖體以中風化石英砂巖及強風化粉砂巖為主，兩者在各坡段以互層形式存在。巖體在受內外應力作用下，強風化粉砂巖節理裂隙發育，中風化石英砂巖巖節理裂隙較發育，局部坡段受地質構造影響嚴重，巖體呈碎裂狀或散體狀結構（主要呈現于強風化巖體）。見圖2。

圖2 部分邊坡現狀

3.2 穩定性分析

該地塊地形地貌、地質情況復雜。坡腳下為運輸鐵路線，擬建項目，有石化西線、恒力石化等，破壞后果較嚴重，工程安全等級為一級[3]。平面滑動法安全系數≮1.35，圓弧滑動法安全系數≮1.30。

現狀坡體巖石受結垢面切割，節理裂隙發育，已有大面積滑塌發生，邊坡表面凹凸不平。在長期風化剝蝕、雨水沖刷、凍融、侵蝕及地震等不利因素影響下，坡體可能發生崩塌或沿土巖結合面發生滑移且現狀邊坡作為裸巖永久性邊坡不滿足現行規范要求，是不穩定邊坡[4]。

4 邊坡防護技術方案

在保證山體邊坡防護穩定性的同時，考慮對生態環境的保護，采用預應力錨索（全粘結錨桿）+格構梁+客土噴播植草綠化相結合的聯合支護體系[5]。

4.1 預應力錨索格構

預應力錨索格構梁技術是一種采用抗拉強度高的柔性材料錨固于穩定的巖土體內，充分利用和提高巖土自身強度和自穩能力來加固不穩定巖土體的工程措施，適用于整體穩定性差、前沿坡面需防護的疏散介質邊坡治理，尤其適合進一步削坡條件受限的邊坡治理工程。這種結構形式可以較好地將高邊坡病害防治與坡面柔性防護有機的結合，既達到防治高邊坡病害的目的，又能美化環境，實現了自然和工程的和諧統一。

1）錨索長度。邊坡穩定系數為1.35（巖質邊坡）/1.30（土質邊坡），據此確定錨索長度為10.0～20.0 m，其中錨固長度5～8 m,自由段長度5～12 m。錨索材料為15.2 mm高強度鋼絞線，抗拉強度設計值為1 320 MPa。

2）錨固角度為25°。

3）錨索間距。1號邊坡巖石錨索水平間距3.0 m，豎向間距為2.12～1.66 m，呈井字型布置，錨索以格構相連，格構平面為3.0 m×3.0 m的矩形；2號邊坡巖石錨索水平間距3.0 m，豎向間距為2.12～1.66 m，呈井字形布置，錨索以格構相連，格構平面約為3.0 m×3.0 m的矩形；土層錨索水平間距2.5 m，豎向間距為1.77～1.66 m，呈井字形布置，錨索以格構相連，格構平面為2.5 m×2.5 m的矩形；3號邊坡錨索水平間距3.0 m，豎向間距為2.12～1.6 6m，呈井字形布置，錨索以格構相連，格構平面為3.0 m×3.0 m的矩形。

4）錨索孔徑和直徑。錨索為4束15.24 mm高強度鋼絞線，錨孔直徑150 mm。砂漿強度為M30。

5）格構梁。截面尺寸為300 mm×500 mm，每根梁內配4根?22 mm主筋，箍筋為?8mm＠150 mm，保護層厚50 mm。高強土工格室是一種應用較為廣泛、工程力學性能經改進后更佳的工程材料，具有造價低、施工簡易、固土效果良好的特點。在格構梁內鋪設高度為400 mm的土工格室，再噴射客土于格室內，避免客土的沖刷流失和剝落，起到良好的固土作用。

4.2 格構內客土綠化

客土噴播山體生態復綠主要解決高邊坡坡面植物防護，不穩定邊坡的生物防護，沿海氣候條件下邊坡生物防護等問題；減少邊坡排水對柔性防護的破壞。

4.2.1 綠化植被原則

1）適地適“樹”，營造自然群落景觀。

2）灌木為主、草本為輔，兼顧短期效果和長期效果。

3）多年生為主、少年生和一年生為輔。

4）根系強大，植株低矮。

5）耐貧瘠，抗性強。

6）豆科和禾本科相結合，保證物種的多樣性。

7）價格適中，貨源充足。

4.2.2 植被選擇

利用植物四季的色彩及生長變化，在3.0 m×3.0 m的格構空間內創造變化的景觀展示平臺，達到展示，提醒，觀賞等功效。

大部分常用的園林綠化植物都能夠在改良后的鹽堿量中等（0.2%～0.4%）的土地上生長良好；所以，土地改良和養護管理對植物的耐鹽堿性具有重要的影響。植物的根系和材質雖然是抗風、耐風的先決條件，但是疏于修剪和養護卻往往是樹木被吹倒的直接原因；因此無論是抗鹽堿，還是防臺風，多層次的群落才能發揮最大的效用。

4.3 邊坡排水

坡頂作截水溝設計。

5 結論

在預應力錨索格構梁內進行植被防護，不但使坡面得到綠化，還可遮擋人工加固痕跡，與周圍環境相互協調。同時植被防護還有利于保護錨索格構梁的長期加固，坡面植被恢復后，可阻止水土流失，減少降水下滲，使格構梁對坡面的預壓應力始終保持，采用現澆鋼筋混凝土框架梁的耐久性較好，基本可以滿足50 a使用年限的要求。