淺析某邊坡防護設計方案優化策略

雷小喜

(中交建筑集團有限公司，北京 100007)

邊坡穩定性和設計有較大關系，在邊坡設計中需要考慮邊坡地質情況，根據邊坡實際情況進行設計，一些邊坡巖石層穩定性較好，在設計時無需采用樁板式或者抗滑樁施工工藝，可以選擇坡率法進行動態設計，既節約了施工成本，而且提高了施工效率[1]。

1 工程概況

畢節市第三人民醫院及市公共衛生中心項目，位于畢節市雙山鎮歸化村杭瑞高速北側、貴畢公路(梨雙路)東北側，場地交通位置便利，項目性質及使用功能屬于新建醫療建筑,建筑密度29.44%，容積率1.05，綠地率40.21%，機動車停車位約1 763個，床數約1 000個。擬建項目按設計場坪及道路標高開挖后將周邊形成長約1 314.0m，約0.00m～17.8m挖方邊坡，約2.6m～34.3m填方邊坡。邊坡均為永久性邊坡，邊坡破壞后果嚴重，邊坡安全等級為一級、二級。

2 地形概況

根據區域地貌特征，擬建物位于畢節市雙山鎮歸化村杭瑞高速北側、貴畢公路(梨雙路)東北側，場區地處云貴高原向黔中山原過渡傾斜地帶，屬中山地貌類型，地勢總體東北高西南低。場地現狀主要為空地、果林組成，地形起伏較大。擬建場地區位條件較好，交通便利。

據區域地質資料結合現場踏勘，擬建場地巖性單一，無滑坡泥石流等不良地質現象，據鉆探揭露，場地為單斜巖層，產狀223°∠22°，上覆第四系土層為素填土、殘坡積紅粘土、下伏基巖巖性為三疊系永寧鎮組第1段(T1ym1)泥質灰巖，根據鉆探揭露場地上覆土層為素填土、紅粘土、下伏基巖為三疊系永寧鎮組第1段(T1ym1)泥質灰巖。

3 兩種邊坡方案以及方案分析

3.1 兩種邊坡方案

畢節市第三人民醫院建設項目行政樓區域東側和南側、門診醫技樓南側邊坡(及EF、FG段邊坡)部分，原設計第一級邊坡采用樁板式+抗滑樁工藝，支護高度14m～23m；第二級邊坡采用拱形骨架護坡，其中坡率為1∶1.25，支護高度0～8m；上述支護形式邊坡共計長度208.5m。

“1.03”事件發生后，項目組織各參建方對項目存在安全隱患全面排查，尤其對邊坡進行了排查。為進一步提高邊坡安全儲備，確保施工生產安全，經各參會單位對市三醫行政樓東側和南側、門診醫技樓南側部分樁板式擋土墻討論，形成意見進行設計變更，具體形式如下。

(1)將上述挖方邊坡樁板式擋土墻變更為坡率法邊坡。

(2)根據勘察情況按照相關規范放緩坡率，坡率為1∶1.75。

(3)辦理增加臨時征地，確保紅線范圍滿足坡率法邊坡占地要求。

3.2 兩方案具體分析

3.2.1 方案一具體分析

在本次施工中，原設計邊坡方案中所采用樁板式施工工藝耗材較大，需要水泥、鋼筋、碎石、骨架、擋土板等材料，耗材較大，第一坡支護高度為14m～23m，因此如果采用該方案進行施工，勢必會產生較大施工成本；其次抗滑樁工藝雖然在施工方面可以保證一定靈活性，樁位自由，而且支擋效果好，但是容易產生抗剪箍筋配置欠缺、混凝土不足等問題，一旦發生這些問題之后，需要進行補救，但是抗滑樁工程體量加大，如果報廢會產生較大經濟損失。抗滑性計算參數及結果如表1所示。

表1 方案1抗滑性計算參數及結果

3.2.2 方案二具體分析

綜合原有方案優缺點來看，施工成本較高，而且施工比較復雜，需要投入大量人力物力。此外抗滑樁施工成果無法保證，一旦出現問題需要重新施工，因此根據本工程地形概況，綜合考慮了投入成本以及邊坡穩定性能之后，嘗試更換方案，采用坡率法來穩定邊坡。坡率法指的是無需對邊坡整體進行支護固定，只需根據邊坡坡度和高度進行控制的一種邊坡設計方法，在設計時需要考察地形，場地，秉承因地制宜原則，是一種簡便施工方式。

3.2.3 方案二具體設計

邊坡設計中首先對邊坡進行了分析，如表2所示。為了做好邊坡支護，將邊坡分為兩段，分別為E-F和F-G段，并對兩段進行了分析，其中E-F段坡長為156.6m，F-G坡段為333.2m，填挖類型為挖方，并確定了坡頂和坡腳設計，坡腳為建筑物，坡頂為綠化帶設計。

表2 邊坡特征分析表

根據邊坡特征，確定邊坡設計具體內容，主要包括以下幾個方面。

第一，邊坡設計中，采用了持平投影法對邊坡穩定性進行分析，采用圓弧法、折線法進行定量分析。

第二，組合系數以及荷載分項系數按照國家規定系數進行核算。

第三，設計中采用動態性設計方式，即根據具體施工、地質條件以及施工時具體情況進行施工設計，并進行施工整改等。

3.2.4 方案二定性評價

EF段為泥質石灰巖，通過進行實地觀察，發現該段巖層比較穩定，見圖1所示，可以看出該段巖石層發育主要有兩個節理，兩個節理巖層產狀分別為317°∠70°、240°∠60°，通過赤平投影分析，可以看出節理組合為20°∠58°，節理2組合為325°∠15°，節理1組合為263°∠65°，其中節理1傾角為70°，邊坡角度為63°，因此邊坡穩定性較好，節理1對邊坡穩定性影響不大。節理2組合傾角較小，為325°∠15°，發生滑動幾率較小。綜合兩個節理邊坡角度以及組合情況，可以看出整體呈大斜度斜交狀態，邊坡巖層穩定性較好，不會因為巖層影響邊坡穩定性。

圖1 EF赤平投影圖分析

FG段為泥質石灰巖，通過進行實地觀察，發現該段巖層比較穩定，如圖2所示，可以看出該段巖石層發育主要有兩個節理，兩個節理的巖層產狀分別為317°∠70°、48°∠55°，通過投影顯示，可以看出節理2中出現了外傾現象，外傾現象不利于保證邊坡穩定。

圖2 FG段赤平投影分析圖

3.2.5 方案二定量分析

EF段按照既定的1∶1.75比率進行放坡，通過計算強風巖體破裂角，即：45+20/2=55°，紅黏土破裂角為45+8.04/2=49°，自然坡腳均小于破裂角。其安全系數大于1.3，經過對比核查，設計滿足要求。

FG段也按照1∶1.75的比率進行放坡，并進行了破裂角計算，強風巖體破裂角為55°，紅黏土破裂角為49°自然坡腳均小于破裂角。其安全系數大于1.3，經過對比核查，設計滿足要求[2]。EF段和FG段邊坡巖土計算參數如表3、表4所示。

表3 挖方邊坡巖土計算參數表

表4 挖方邊坡巖土計算參數表

4 兩方案對比及分析

4.1 兩方案對比

通過對兩種施工方案進行安全系數、經濟情況以及工期狀況進行對比，如表5所示，可以看出，兩種施工方案有較大差異，第一種施工方案安全系數低，工期時間長，而且投入成本較高；而第二種施工方案，無論是安全性能，還是經濟和工期時間都優于方案一，因此在施工中應采用方案二來完成本次施工。

表5 兩種方案對比分析表

4.2 方案二優化落實路徑

為了保證方案二更好落實，制定了施工計劃，確定了施工進度，施工日期為248d。此外為了保證施工進度落實，制定了相應施工保障措施[3]：(1)邊坡率施工中需要考慮多方面因素，為保證信息及時性，在施工過程中采用了網絡計劃技術，以此保證信息反饋及時，實現動態化管理。(2)根據所設置施工時間編制月度施工計劃，然后根據月度施工計劃編制周計劃，周計劃編制過程中根據具體施工情況進行調節，確保施工符合要求。(3)根據施工計劃合理安排任務，根據具體情況落實任務，需要注意施工過程中會出現一些突發因素，這些因素不利于保證施工質量，應做好不利因素排除工作，并在不利因素排除之后，安排好具體工作任務。(4)做好人員安全培訓工作。安全無小事，尤其是對于邊坡復雜的施工體系而言，在施工中需要保持警惕之心，嚴格按照施工規定施工，做好施工監督工作[4]。

5 結 語

邊坡支護設計方案應從經濟、施工技術角度出發進行設計，才能實現施工效益最大化。在邊坡設計中需要考量邊坡地質情況、邊坡穩定性情況，這是設計過程中需要明確的首要條件。另外在選擇坡率法進行設計時，需要排除一些不利因素，避免影響邊坡整體性能，總之在設計中要綜合考慮，確定出最優方案。