南方某工業(yè)園區(qū)高填土邊坡治理方法

施春輝

摘要：在建筑施工中可形成大量的高填土邊坡，關(guān)系著整個(gè)建筑工程從設(shè)計(jì)到竣工過(guò)程是否能夠順利進(jìn)行，因此，高填土邊坡的治理工作需要高度重視。廣東省云浮市某工業(yè)園區(qū)在施工過(guò)程中形成了高填土的邊坡，由于南方雨水多、園區(qū)工程地質(zhì)條件差、邊坡填土高度較高等原因?qū)е略撨吰轮卫黼y度較高，經(jīng)過(guò)方案對(duì)比，工程采用了雙（單）排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)方案，滿足了安全性、適用性的要求。

關(guān)鍵詞：高填土邊坡；工程地質(zhì)條件；工程治理

1.工程概況

廣東省云浮市某工業(yè)園區(qū)規(guī)劃工業(yè)用地面積約為23.5×104m2。因場(chǎng)區(qū)場(chǎng)地平整，進(jìn)行土石方挖填作業(yè)，在園區(qū)四周及中部形成填（挖）方邊坡。其中，園區(qū)北面邊坡為填方邊坡，邊坡長(zhǎng)度約為360m，填方高度約為14m～15m。受園區(qū)規(guī)劃紅線和用地要求的限制，工程范圍內(nèi)無(wú)法進(jìn)行自然放坡至穩(wěn)定坡比。因此，必須進(jìn)行支護(hù)。治理區(qū)周?chē)h(huán)境見(jiàn)圖1所示。

2.治理區(qū)地質(zhì)背景

2.1氣象和水文

治理區(qū)春季雨水略偏多，氣溫偏低，夏季雨水充足，氣溫偏高，局地性暴雨洪澇導(dǎo)致一些災(zāi)情；秋季雨水明顯偏多，氣溫偏高，冬季雨水偏少，氣溫偏高，屬暖冬。研究區(qū)平均氣溫22.5℃，平均降水量1578.6mm。

2.2區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

治理區(qū)地勢(shì)西南高、東北低，南部多高山，海拔多在500m以上，最高海拔1250.7m。中東部為起伏的丘陵，海拔在20m～100m之間，耕地較平坦。北部地勢(shì)較低，地貌屬新（興）—高（明）—鶴（山）丘陵臺(tái)地區(qū)。南面為天露山主峰及其支脈橫貫，東北面、西北面有老香山、崖樓山對(duì)峙。東面為布辰嶺山區(qū)，西面是云霧大山支脈。根據(jù)地塊北面勘察結(jié)果，在基巖中未見(jiàn)斷裂構(gòu)造形跡，巖石總體穩(wěn)定性較好，可不考慮斷裂構(gòu)造對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性的影響。

2.3工程地質(zhì)條件

根據(jù)北側(cè)邊坡巖土工程地質(zhì)條件勘察結(jié)果顯示，治理區(qū)巖土體自上而下特征如下：

（1）人工填土層（Qml）<1>層，素填土：灰黃色，灰褐色，灰白色，主要由粉質(zhì)黏土回填，部分地段夾有碎磚塊、石塊等，干—濕，未壓實(shí)，為舊填土，堆填時(shí)間超過(guò)10年。

（2）沖積層（Qal）<2>層，淤泥質(zhì)土：深灰色，灰黑色，手捏粘滑，含有機(jī)質(zhì)，土質(zhì)較均勻，局部含較多腐殖質(zhì)。

（3）燕山期（γ）花崗巖<3-1>層，全風(fēng)化花崗巖：紫紅色、棕紅色，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，裂隙極發(fā)育，巖芯風(fēng)化為土狀。場(chǎng)區(qū)普遍分布，該層巖石屬極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。（3-2）層，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：紅色、棕紅色，原巖結(jié)構(gòu)大部分已破壞，礦物成分發(fā)生顯著變化，夾有較多云母片，裂隙極發(fā)育，巖芯風(fēng)化為半巖半土狀，手可捏碎，底部風(fēng)化為巖狀，呈碎塊狀。場(chǎng)區(qū)普遍分布，該層巖石屬極軟巖，巖體完整程度為破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

2.4水文地質(zhì)條件

治理區(qū)以地表水為主，研究區(qū)位于珠江三角洲，水系發(fā)達(dá)，河道、溝涌較多；場(chǎng)區(qū)西側(cè)、南側(cè)有水塘積水。本場(chǎng)地主要地下水類(lèi)型為第四系上層滯水、孔隙水與基巖裂隙水三類(lèi)。

3.治理工程特點(diǎn)及難點(diǎn)分析[1，2]

項(xiàng)目地處工業(yè)園區(qū)內(nèi)，工程主要特點(diǎn)和難點(diǎn)分析如下：

（1）治理區(qū)現(xiàn)狀地面以下含有較厚淤泥質(zhì)土，限制了治理方案的選擇，增加了治理難度。

（2）治理區(qū)地處南方，年降水量大且較為集中，極端天氣導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度降低，不利于邊坡的穩(wěn)定，治理難度較大。

（3）治理區(qū)域地處工業(yè)園區(qū)內(nèi)，用地要求較高，邊坡支護(hù)占地要盡可能少。

4.治理工程設(shè)計(jì)方案及措施

4.1邊坡支護(hù)方案比選

北段邊坡高約14m～15m，長(zhǎng)約360m，部分地段坡腳往下有約2m素填土，填土往下有深達(dá)12m淤泥層，地質(zhì)條件復(fù)雜。填方邊坡，邊坡總長(zhǎng)約360m，其中有深淤泥段長(zhǎng)247.5m。高約14.8m，支護(hù)面積約6500m2。場(chǎng)地施工條件一般。

設(shè)計(jì)初期，提出了兩種擬訂方案，并對(duì)各方案進(jìn)行可行性分析及方案比選[1，3]。

方案一：樁基+扶壁式擋墻；方案二：雙（單）排樁錨（下部）+框架植草（上部）。經(jīng)對(duì)兩方案進(jìn)行比較，認(rèn)為方案二較優(yōu)。

4.2總體治理支護(hù)方案[2，4]

邊坡安全等級(jí)：邊坡支護(hù)按永久性工程設(shè)計(jì)，使用年限為70年。邊坡安全性等級(jí)為一級(jí)。設(shè)計(jì)基本思路是“安全第一，兼顧實(shí)用性及美觀性”。該區(qū)段治理方案為：北段邊坡之深淤泥段（西側(cè)）采用雙排樁錨（下部）+1∶1.75框架植草（上部）方式；北段邊坡其他段采用“單排樁錨（下部）+1∶1.75框架植草（上部）。

4.3主要施工工藝流程[1]：

平整場(chǎng)地→抗滑樁施工（地下部分）→抗滑樁（地上部分）、砼擋板施工→冠梁施工→土方回填→下排預(yù)應(yīng)力錨索施工→土方回填→上排預(yù)應(yīng)力錨索施工→土方回填、壓實(shí)、修整坡面→格構(gòu)梁、截排水施工→植草綠化。

4.4具體支護(hù)工程措施

邊坡防治工程等級(jí)為Ⅰ級(jí)，設(shè)計(jì)工況Ⅰ（自重）安全系數(shù)取1.30，工況Ⅱ（自重+地下水）安全系數(shù)取1.20，校核工況Ⅲ（自重+暴雨+地下水）安全系數(shù)取1.10，工況Ⅳ（自重+地震+地下水）安全系數(shù)取1.10。[3，5]

4.4.1邊坡穩(wěn)定性計(jì)算[3，6]

雙排樁錨是雙排樁和預(yù)應(yīng)力錨索兩種支護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)合，設(shè)計(jì)計(jì)算分為結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算、抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算和整體穩(wěn)定性計(jì)算。其中結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算最為復(fù)雜，為便于解析計(jì)算需要對(duì)力系做一定的簡(jiǎn)化。本文設(shè)計(jì)方法采用模型如圖2先考慮雙排樁樁后土壓力對(duì)雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，選用基于模型試驗(yàn)和工程實(shí)測(cè)平面剛架模型，該模型以雙排樁結(jié)構(gòu)作為鋼架，將樁前土體和樁間土體假設(shè)成土彈簧，樁后所受荷載為主動(dòng)土壓力，與實(shí)際情況較為接近，且易于實(shí)現(xiàn)。

單排錨樁可根據(jù)傳統(tǒng)單排樁的抗傾覆和整體穩(wěn)定性+預(yù)應(yīng)力錨索方法進(jìn)行驗(yàn)算，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。

設(shè)置邊坡支擋工程措施之后的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，采用北京理正巖土設(shè)計(jì)公司研發(fā)的《理正巖土計(jì)算軟件6.0版》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。經(jīng)過(guò)一次或多次反復(fù)的工程措施初選→計(jì)算校核→工程措施調(diào)整→計(jì)算復(fù)核，最后確定治理措施。選用的巖土工程參數(shù)見(jiàn)表2所示。

4.4.2各區(qū)段治理工程措施[4，7，8，9]

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形，分為兩個(gè)治理區(qū)段。詳細(xì)治理方案如下：

（1）N1～N5段工程措施：?jiǎn)闻趴够瑯?預(yù)應(yīng)力錨索。該區(qū)域總長(zhǎng)約112.38m。單排樁設(shè)計(jì)，連續(xù)布置，樁長(zhǎng)18.0m，樁徑1.0m，樁中心間距1.5m，樁身強(qiáng)度為C30，樁主筋為Φ25通長(zhǎng)鋼筋，箍筋為Φ10@150螺旋布置，加強(qiáng)箍筋為Φ20@ 200，保護(hù)層厚度為70mm；樁間設(shè)鋼筋砼擋板，與抗滑樁有效連接；冠梁尺寸為1.0m（寬）×0.8m（高），強(qiáng)度為C30，主筋為10Φ25鋼筋，與抗滑樁鋼筋有效連接，箍筋為Φ8@ 200。每個(gè)抗滑樁上布置兩排4Φ15.2預(yù)應(yīng)力錨索，上排錨索在距離抗滑樁頂為0.5m處布置，下排錨索距離樁頂為3.5m，錨索孔徑為Φ110mm，長(zhǎng)度均為20m，軸向拉力設(shè)計(jì)值200KN，鎖定值為130KN；注漿采用M30純水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力1.0MPa～2.0MPa，漿液采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，使用二次注漿工藝。

（2）N5～N11段工程措施：雙排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索。該區(qū)域總長(zhǎng)約247.44m。雙排抗滑樁設(shè)計(jì)，連續(xù)布置，樁長(zhǎng)22.0m，樁徑1.0m，樁中心間距1.5m，樁身強(qiáng)度為C30，樁排間距為4.0m，樁主筋為Φ25通長(zhǎng)鋼筋，箍筋為Φ10@150螺旋布置，加強(qiáng)箍筋為Φ20@200，保護(hù)層厚度為70mm；樁間設(shè)鋼筋砼擋板，與抗滑樁有效連接；冠梁尺寸為1.0m（寬）×0.8m（高），強(qiáng)度為C30，主筋為10Φ25鋼筋，與抗滑樁鋼筋有效連接，箍筋為Φ8@200。每個(gè)抗滑樁上布置兩排4Φ15.2預(yù)應(yīng)力錨索，上排錨索在距離抗滑樁頂為0.5m處布置，下排錨索距離樁頂為3.5m，錨索孔徑為Φ110mm，長(zhǎng)度均為20m，軸向拉力設(shè)計(jì)值200KN，鎖定值為130KN；注漿采用M30純水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力1.0MPa～2.0MPa，漿液采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，使用二次注漿工藝。

（3）上部坡面防護(hù)設(shè)計(jì)。待抗滑樁及預(yù)應(yīng)力錨索強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值以后，上層填土可分層碾壓填實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，修整坡面坡率為1∶1.75，做混凝土框架梁護(hù)坡，框架梁截面尺寸30cm（高）×30cm（寬），現(xiàn)澆砼強(qiáng)度等級(jí)C30；邊坡頂部、坡面均設(shè)有截排水溝，采用素混凝土材料，截面尺寸500mm×400mm，保證坡面有序排水；框架梁內(nèi)進(jìn)行植草綠化（鋪種草皮）生態(tài)防護(hù)。

5.結(jié)論

該工業(yè)園區(qū)因工程需要形成高填方邊坡，現(xiàn)狀地面以下存在較厚的淤泥層，以及園區(qū)用地的嚴(yán)格要求，都大大增加了高邊坡的治理難度。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)綜合對(duì)比，工程采用雙（單）排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)方案，很好地解決了設(shè)計(jì)難題。竣工一年多以來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明安全性能完全滿足要求。既保證了該部位高填方邊坡的穩(wěn)定和安全，又滿足了產(chǎn)業(yè)園的布置的要求，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可為類(lèi)似工程提供借鑒。

致謝：本文編寫(xiě)得到了廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)陳仲超教授級(jí)高級(jí)工程師的悉心指導(dǎo)和熱情幫助，在此表示衷心感謝！參考文獻(xiàn)：

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