關(guān)于高邊坡巖土工程設(shè)計的分析

關(guān)于高邊坡巖土工程設(shè)計的分析

【摘要】巖土工程建設(shè)是復(fù)雜的工程，重要的是巖土作為一類極其復(fù)雜的材料，復(fù)雜性使得任何一種力學(xué)模型都無法精準(zhǔn)而又徹底地對其性能與狀態(tài)做出規(guī)劃，在巖土工程建設(shè)中面臨的最大的問題就是巖土邊坡的穩(wěn)定程度問題，以及如何采取科學(xué)的方法對其進(jìn)行治理，本文針對這些問題展開討論，分析了高邊坡巖土工程設(shè)計?！娟P(guān)鍵詞】高邊坡；巖土工程；設(shè)計

一、前言

我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的越來越多，產(chǎn)生大量的邊坡、高填土，從而引起復(fù)雜的嚴(yán)重的巖土工程問題，給建設(shè)小區(qū)的安全帶來危害和隱患，給后期治理甚至反復(fù)治理帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。但如對之認(rèn)識清晰、高度重視，由高邊坡、高填土引發(fā)的巖土工程問題，將得到有效解決，可以杜絕安全隱患，可以節(jié)約工程開支。

二、高邊坡可能引發(fā)的巖土工程問題

（一）規(guī)劃設(shè)計中巖土工程師的作用

小區(qū)建筑方案的設(shè)計通常由規(guī)劃師或建筑師提出，經(jīng)歷先結(jié)構(gòu)、后巖土、再機(jī)電、園林，最后報批這么一個過程，這是多年來形成的固有模式，適合于地質(zhì)條件簡單的場地或平地，但面對丘陵地帶，這套模式就存在風(fēng)險。因?yàn)榻ㄖ熞矔艿街R結(jié)構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)的限制，完全由他們完成的規(guī)劃設(shè)計，在建筑總平面布置上常會形成一些不合理的高邊坡、高填方，當(dāng)巖土工程師面對已報批好的設(shè)計方案時，發(fā)現(xiàn)這些高邊坡、高填方處理起來往往造價高、難度大、工期長、風(fēng)險大，但為時已晚，陷開發(fā)商于兩難之地。因而有必要打破固有模式，在規(guī)劃設(shè)計前期引入巖土工程師，以求避免上述問題。

（二）邊坡地質(zhì)、地形圖測繪

1.在方案設(shè)計階段對沿紅線的邊坡進(jìn)行地質(zhì)調(diào)研及地質(zhì)測繪，初步判斷邊坡的規(guī)模及其穩(wěn)定性，評價不良地質(zhì)現(xiàn)象，以助建筑總平面圖合理布局。

2.地形圖測繪的準(zhǔn)確，關(guān)乎建筑設(shè)計的質(zhì)量，它是丘陵地帶建設(shè)工程非常重要的設(shè)計基礎(chǔ)資料，是建筑總平面圖設(shè)計、地基處理設(shè)計、邊坡支護(hù)設(shè)計的重要依據(jù)。當(dāng)相關(guān)部門提供的地形圖是航拍圖，如未經(jīng)修測，植被層頂面就有可能被當(dāng)成邊坡坡面，當(dāng)植被層較厚時，高程相差就較大，因而須對航拍圖進(jìn)行修測。在修測過程中，還應(yīng)測量水深，了解水底下地形情況。

3.在巖質(zhì)邊坡鉆探過程中，由于植被層較厚較密，鉆機(jī)搬遷、水源補(bǔ)給困難，施工難度大、效率低，施工人員有情緒，加之巖質(zhì)破碎取樣困難等原因，容易造成勘察資料不準(zhǔn)確，致使邊坡支護(hù)設(shè)計不合理，往往會釀成施工過程中邊坡發(fā)生滑坡等事故。

（三）邊坡支護(hù)的作業(yè)空間要大

由于坡頂、坡腳要設(shè)置截洪溝和排水溝，并且截洪溝到坡肩要有一定的距離，以確保坡肩土不坍滑，而且邊坡需要有一定的坡率及中間平臺等等，就要求建筑師在平面上要顧及這些因素，在建筑物或道路與紅線之間留出足夠的空間。這樣，邊坡支護(hù)就可以考慮采用較為經(jīng)濟(jì)的格構(gòu)式錨索擋墻方案，而避免采用不經(jīng)濟(jì)的錨桿預(yù)應(yīng)力錨索+抗滑樁等方案。

（四）高擋土墻與高架結(jié)構(gòu)對比性

需要高填后才能利用的場地，通常采用擋土墻+填土方案。但擋土墻超過一定的高度后，工程造價將迅猛增加，故在土質(zhì)地基上擋土墻不宜修建過高?？煽紤]采用樁柱梁板高架結(jié)構(gòu)，在架空板上填土或直接作為建筑場地使用。高架方案在填土不高時慎用，按珠三角地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，回填高度不超過8m時，擋土墻方案較為經(jīng)濟(jì)；超過12m時，高架方案一般較為經(jīng)濟(jì)。

三、高邊坡巖土工程設(shè)計要點(diǎn)

（一）裂隙發(fā)育的邊坡一般不宜采用噴射混凝土護(hù)面

噴射砼不美觀，象是城市綠化中的一塊傷疤，與周邊環(huán)境非常不協(xié)調(diào)。裂隙在巖體中是地下水入滲的通道，當(dāng)?shù)叵滤谒^作用下從砼面層下滲，帶走其下細(xì)小的顆粒并出現(xiàn)空隙。空隙越來越多，越來越大，滲進(jìn)的水量也越來越多，攜帶走的細(xì)小顆粒也就越來越多。最終使砼層面與原坡面脫離，使砼面層喪失其防護(hù)作用。

（二）巖質(zhì)邊坡爆破

巖質(zhì)邊坡進(jìn)行爆破開挖時，會對碎裂結(jié)構(gòu)、散體狀結(jié)構(gòu)的巖體以及毛石、格構(gòu)梁等造成較大影響，故需要采用控制爆破工藝。另外，在進(jìn)行邊坡支護(hù)設(shè)計時，還應(yīng)注意Ⅳ類巖體的巖質(zhì)邊坡設(shè)置的坡率不宜小于0.3，且越大越好，以減少落石或崩落破壞的可能，同時減輕爆破震動的不良影響。

（三）邊坡支護(hù)設(shè)計的計算

在采用格構(gòu)式錨桿擋土墻逆作法施工時，通常分層施工，毎層錨桿張拉后再開挖下層土方、施工下一層錨桿、腰梁等，這樣做豎向格構(gòu)梁的鋼筋連接相當(dāng)困難，施工中往往很難做到。工程實(shí)踐中經(jīng)常采用的作法如下：邊坡按8～12m的豎向間距分為數(shù)級，毎級之間設(shè)置平臺，施工時以級為單位，各級邊坡成型后整級施工錨桿，錨桿完工后整級施工格構(gòu)梁，然后再整級張拉錨桿。

（四）高邊坡支護(hù)中大承載力預(yù)應(yīng)力錨桿

在空氣濕度大的地區(qū)，高應(yīng)力作用下的錨頭與自由段之間的桿體材料，容易銹蝕斷裂。因?yàn)檫吰驴偸且l(fā)生小變形，因而要控制好預(yù)加應(yīng)力。工程實(shí)踐中，個別邊坡工程的預(yù)應(yīng)力錨桿防腐措施做的不好，往往10年左右錨桿就因錨頭處錨筋銹斷而失效，導(dǎo)致邊坡坍塌。

（五）邊坡支護(hù)設(shè)中的現(xiàn)場踏勘

邊坡支護(hù)設(shè)計前，要進(jìn)行必要的現(xiàn)場踏勘，要仔細(xì)觀察地形地勢，察看山谷、凹形坡等低洼處有無坡積物、坡積物的狀態(tài)如何，在勘察過程中，亦要詳細(xì)觀察巖芯，力求將坡積層分清，勘察后如有必要，還得進(jìn)行補(bǔ)充勘察。

（六）巖質(zhì)高邊坡的坡率

地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育且順層的巖質(zhì)高邊坡，應(yīng)考慮采用盡可能大的坡率。巖層上面的土層甚至風(fēng)化巖層本身，在雨水作用下較容易沿層面滑動，當(dāng)遇上強(qiáng)雨時容易造成滑坡，尤其是當(dāng)邊坡巖層為凝灰?guī)r或凝灰質(zhì)砂巖時，其層間或裂隙面的充填物在雨水作用下變成了巖層滑動的潤滑劑，飽水的巖土層在重力作用下很容易下滑。因而放坡應(yīng)采取盡可能大的坡率。

（七）堅持動態(tài)化設(shè)計

陵地帶地質(zhì)情況變化大，有限的勘察孔及工程地質(zhì)測繪難以揭露全部的地層地質(zhì)情況、巖土體特征，尤其是結(jié)構(gòu)面特征。這些通常要待開挖后才能明晰。但即使如此，現(xiàn)場施工、監(jiān)理人員鑒于其工程地質(zhì)知識不足，仍然無法明確辨別，故應(yīng)要求勘察人員常去現(xiàn)場，對比新開挖暴露出來的地質(zhì)情況與原勘察揭露的地質(zhì)情況，如發(fā)現(xiàn)不同或另有新情況，及時反饋給設(shè)計人員計算復(fù)核修改。

四、工程案例

本文結(jié)合某高邊坡工程，該工程系山地住宅小區(qū)，北面是山嶺，削山后北側(cè)形成了長約160m、高數(shù)十米的邊坡，逆作法施工，但在邊坡支護(hù)過程中，上部土層發(fā)生了大面積滑塌，同時中部局部形成扇形張性裂縫，被迫停止施工。原來在道路勘察時只附帶作邊坡勘探，并沒有進(jìn)行專門的邊坡勘察。設(shè)計院據(jù)此統(tǒng)一按1：1.0的坡率將邊坡分8級進(jìn)行支護(hù)，坡面噴砼。但施工期間遇到一場強(qiáng)雨，就發(fā)生了滑塌。后經(jīng)現(xiàn)場踏勘，發(fā)現(xiàn)該邊坡為順層坡，場地基巖系沉積巖，后發(fā)生過變質(zhì)作用，形成了砂礫巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與凝灰質(zhì)砂巖間雜分布的局面，邊坡中上部多為坡殘積層，中部巖石多為強(qiáng)風(fēng)化狀，節(jié)理裂隙極發(fā)育，裂隙間充填物多為鈣質(zhì)，在較長時間雨水的作用下，在上面飽水的荷重土層作用下，導(dǎo)致了滑坡?，F(xiàn)場踏勘還發(fā)現(xiàn)，在邊坡的頂部還存在坡度較陡的山脊，同時邊坡下部可見節(jié)理裂隙不發(fā)育的微風(fēng)化巖層，因而建議設(shè)計作如下調(diào)整：

（1）將坡后山脊坡度較陡的部分缷掉，以減少來自坡后的土應(yīng)力；

（2）降低底部兩級巖質(zhì)坡的坡率；

（3）經(jīng)過以上二項處理，可將中上部包括風(fēng)化巖層部坡率放大，超過原設(shè)計的1：1.0，以增加邊坡穩(wěn)定的安全性；

（4）采用錨桿（索）格構(gòu)支護(hù)，坡面種植灌木。施工中及工后作水平位移監(jiān)測，至今經(jīng)歷多次強(qiáng)風(fēng)暴雨，該邊坡安然無事。

五、結(jié)束語