順向巖質(zhì)高邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案確定思路探討

成永杰

（新疆啟程巖土工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

我國(guó)的水利、交通、建筑等行業(yè)的工程建設(shè)正在蓬勃發(fā)展，邊坡穩(wěn)定問(wèn)題也是工程施工中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了保障主體工程的正常運(yùn)行，必須保障邊坡設(shè)計(jì)的質(zhì)量。順向巖石邊坡在邊坡工程中比較常見(jiàn)，其具有層間軟弱夾層和順坡向的層理結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行順向巖石高邊坡開(kāi)挖時(shí)，需要進(jìn)行預(yù)加固處理，這就需要將合適的坡率選擇出來(lái)。

1.順向巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性研究

邊坡工程設(shè)計(jì)的對(duì)象有兩種：人工邊坡和天然邊坡。一般情況下，當(dāng)開(kāi)挖位置位于傾角小于10°的天然順層邊坡時(shí)，盡管巖層也有被切斷的可能，但是由于具有較小的傾角，邊坡較緩，具有比較小的下滑力，被切斷的巖層仍然能夠在層面的抗剪強(qiáng)度作用下保持基本的穩(wěn)定，也無(wú)需對(duì)其投入太多的資金和時(shí)間來(lái)進(jìn)行防護(hù)[1]。

對(duì)巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性造成影響的因素主要有地層、巖性和巖體結(jié)構(gòu)。如果地層中存在滑動(dòng)帶，則會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定性。如果巖體具有強(qiáng)度低、破碎、松散、整體性差的特點(diǎn)，即使邊坡坡度較緩也可能影響邊坡的穩(wěn)定性。邊坡的穩(wěn)定性還受到巖體中片理、節(jié)理、層理、斷層的影響。如果有不利方位的結(jié)構(gòu)面存在于巖體內(nèi)，巖體的流變性和變形性就會(huì)增大，整體強(qiáng)度降低，造成巖體的非連續(xù)性和不均勻性。造成邊坡巖體失穩(wěn)的主要原因就是一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)面組合邊界出現(xiàn)了錯(cuò)位變形、張拉破壞和剪切滑移。不同方位的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面往往將巖體切割成為若干個(gè)形狀、大小各異的巖石塊體，巖體的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)面的滑動(dòng)會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，造成邊坡的失穩(wěn)。

如果邊坡與結(jié)構(gòu)面具有相同的傾向和走向，但是結(jié)構(gòu)面的傾角比坡角要小，結(jié)構(gòu)面的投影與邊坡的投影弧重合或位于投影弧內(nèi)，則屬于不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。因此，本文主要對(duì)中等傾角的順向坡治理工程設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

2.順向巖質(zhì)高邊坡支護(hù)工程的設(shè)計(jì)思路

在選擇順向巖質(zhì)邊坡的處理方案時(shí)，要以地質(zhì)條件為依據(jù)制定多種治理方案，再對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性、工期可行性、環(huán)境可行性和技術(shù)可行性的對(duì)比，將最佳的設(shè)計(jì)方案選擇出來(lái)[2]。本文主要介紹了幾種擬定設(shè)計(jì)方案：放坡、樁板墻技術(shù)、半坡樁技術(shù)、微型樁技術(shù)。經(jīng)過(guò)對(duì)比之后從邊坡安全和資金節(jié)約的方面考慮，選擇了道路改線和放坡技術(shù)。

2.1 微型樁技術(shù)

所謂的微型樁指的是樁長(zhǎng)不超過(guò)30米，直徑為100至300毫米的樁，在很多中小型滑坡中都使用微型樁。如果不聯(lián)接樁頭，微型樁具有很小的抗彎剛度，主要的布置形式是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的斜樁和各種排列的直樁。當(dāng)前尚無(wú)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算的可靠方法，一般是使用工程類比法來(lái)進(jìn)行微型樁的施工。

微型樁技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于施工速度較快，不會(huì)對(duì)周邊的土體造成過(guò)大的干擾，在狹小的區(qū)域內(nèi)也可以照常施工。然而結(jié)合工程實(shí)際，考慮到該邊坡具有較大的下滑推力和邊坡規(guī)模，微型樁具有較小的抗剪強(qiáng)度，難以滿足施工需求，具有較高的成本，因此最終否定了該方案。

2.2 半邊樁技術(shù)

在高邊坡的加固中，半坡樁的使用比較廣泛，一般是在邊坡的中部設(shè)計(jì)中進(jìn)行使用的。所謂的半邊樁是將一個(gè)寬大的平臺(tái)留在半坡上，平臺(tái)的寬度一般是樁徑的三倍，也就是6米至8米左右。可以適當(dāng)加大樁的埋深，將半無(wú)限體的錨固條件基本形成，并對(duì)下部邊坡的開(kāi)挖爆破進(jìn)行限制，從而對(duì)半坡樁的作用進(jìn)行保障。如果是巖層的順傾地段，則要將半坡樁深入最深層的潛在滑動(dòng)面之下，深入一定的深度，這是為了避免下部邊坡開(kāi)挖使深層滑面發(fā)生滑動(dòng)的現(xiàn)象，而影響半坡樁的使用效果[3]。本次工程中邊坡的巖層產(chǎn)狀為20°，應(yīng)用半坡樁技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理能夠保證樁體以上邊坡的穩(wěn)定和安全，但是由于順層的原因，難以保障樁體以下邊坡的安全性，因此最終否定了該方案。

2.3 板樁墻技術(shù)

所謂的板樁墻技術(shù)就是一種支護(hù)結(jié)構(gòu)式錨桿擋墻。由于在原設(shè)計(jì)中，開(kāi)挖道路路塹時(shí)的巖層具有傾向臨空的現(xiàn)象，而且具有20°的巖層傾角。如果對(duì)坡體進(jìn)行開(kāi)挖，會(huì)在坡體巖層中形成多層軟弱層或者一層軟弱層的剪斷。因此，可以使用板樁墻支護(hù)技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)多層多級(jí)順層巖石的滑坡問(wèn)題。板樁墻具有擋土板和樁。如果按照該設(shè)計(jì)方案，則需要約22米長(zhǎng)的抗滑樁懸臂高度，并且需要進(jìn)行錨索的設(shè)置，耗費(fèi)的時(shí)間較多，周期較長(zhǎng)，而且具有較高的施工造價(jià)和施工難度，因此最終否定了該方案。

2.4 坡率法

所謂的坡率法是一種人工邊坡設(shè)計(jì)方法，該方法可以對(duì)邊坡高度的個(gè)坡度進(jìn)行控制，不用加固邊坡整體，能夠達(dá)到穩(wěn)定的效果。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于施工便利、造價(jià)較低，是一種比較適用的方法。如果邊坡的高度較大，應(yīng)該進(jìn)行分級(jí)放坡。要對(duì)邊坡各級(jí)和整體的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算后再進(jìn)行分級(jí)放坡。

邊坡的投資和穩(wěn)定都與邊坡坡度有著緊密的關(guān)系。較深路塹的挖方邊坡、陡坡低端的路堤以及路基中的邊坡施工都具有較大在的施工難度和工程量，關(guān)系著路基的穩(wěn)定。如果具有較差的地質(zhì)水文條件，則容易導(dǎo)致病害的發(fā)生，水作用下邊坡容易被破壞甚至，對(duì)線路工程的正常運(yùn)營(yíng)造成影響。必須對(duì)路基邊坡坡度進(jìn)行合理的確定，保障斷面經(jīng)濟(jì)與路基穩(wěn)定。坡律法可以與植被護(hù)坡、護(hù)面墻、錨噴支護(hù)或錨桿、錨索聯(lián)用，形成組合邊坡。如果高放坡的條件不具備，可以在下段采用支護(hù)結(jié)構(gòu)，在上段使用坡率法。

在本次工程中使用坡率法雖然會(huì)增加填方和挖方的工作量，但是可以有效的降低治理工程費(fèi)用和治理的難度，具有經(jīng)濟(jì)可行、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此最終選用坡率法。

3.結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)邊坡支擋結(jié)構(gòu)時(shí)，要以技術(shù)條件、施工經(jīng)驗(yàn)、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和地形為依據(jù)，將合適的設(shè)計(jì)方案選擇出來(lái)。合適的設(shè)計(jì)方案必須與國(guó)家的經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策法規(guī)相符，具有施工便利、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)。

[1]畢輝,徐文東.巖質(zhì)高邊坡支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].水電與新能源.2011(01)

[2]王亞軍,王萬(wàn)江,佟振新.鋼管樁在邊坡支護(hù)中的應(yīng)用[J].西部探礦工程.2011(02)

[3]嚴(yán)克淵,楊先壽,冷洋洋.預(yù)應(yīng)力錨索在巖質(zhì)高邊坡支護(hù)中的應(yīng)用[J].低溫建筑技術(shù).2011(01)