結合工程實例分析邊坡設計要點

李忠民

(中冶成都勘察研究總院有限公司)

結合工程實例分析邊坡設計要點

李忠民

(中冶成都勘察研究總院有限公司)

根據(jù)工程實例總結對邊坡設計進行介紹，并總結邊坡設計中的要點，如概念設計、設計理念/原則、邊坡穩(wěn)定性分析和設計參數(shù)取值、構造設計的要點，這些要點也是邊坡設計的重點，是邊坡設計的關鍵。

工程實例；高邊坡；設計；要點

一、序言

本文以“瀘州賽德水泥有限公司4600t/d熟料新型干法水泥生產線高邊坡設計項目”為實例，通過介紹該項目邊坡設計方法和內容，總結邊坡設計中的重點和要點。該邊坡坡度高、規(guī)模大、地質條件復雜，設計工作難度較大，具有一定的示范和借鑒作用，因此獲得2012全國冶金行業(yè)優(yōu)秀工程勘察三等獎將。

a4-a5邊坡高53m

a6-a7邊坡最高達60m

二、工程概況

1、項目簡介。該項目由瀘州賽德水泥有限公司投資興建；項目場地位于瀘州市敘永縣震東鄉(xiāng)麻地灣，距敘永縣城15km，距瀘州市區(qū)124km。項目場地處于山間斜坡及凹地上，總體地勢東、北、南高，中間及西側低，場平后場地標高為674.8m～685.0m，場地四周將形成一個規(guī)劃總長達1578m，最大高度60m的邊坡。

2、工程地質情況。

項目場地內分布巖土層較多，根據(jù)勘探揭露，場地內地層結構由新至老為：第四系全新統(tǒng)素填土（Q4ml）層，第四系全新統(tǒng)耕植土（）層，第四系全新統(tǒng)殘坡積（）粘土、粉質粘土層、碎石層，下伏二疊系下統(tǒng)梁山組（P1l）灰?guī)r、砂質泥巖及泥質砂巖。其中巖層產狀走向以東西向為主，微褶皺較發(fā)育，出露巖性主要為灰?guī)r、砂質泥巖及泥質砂巖，各段邊坡巖層產狀變化較大；構造條件較復雜。

3、水文地質情況

項目場地附近的地表水為一條從場地東北側流向西南側的小溪，水流量約達45 L/s，以及項目場地外東、北側山谷中出現(xiàn)的多處泉眼，地表水水流量較大，水量隨季節(jié)變化，常年有水。

場地地下水類型為上部土層中的上層滯水和碎石層中的孔隙潛水及基巖巖溶、裂隙水，上層滯水賦存于上部土層中，孔隙潛水及基巖巖溶、裂隙水賦存于碎石層及基巖中，補給來源為大氣降水及地下徑流。勘察期間測得地下水埋深在668.08～689.49m之間。地下水水量較小，來源通道主要是地表明溝、深層裂隙及巖溶通道。由于各段邊坡巖體節(jié)理、裂隙較發(fā)育，地表水和地下水對邊坡的穩(wěn)定性影響極大。

三、邊坡設計介紹

分段 施工圖設計 變更設計 變更原因a1-a2 噴錨支護+格構護坡 噴錨支護 巖質邊坡，紅線位置變化a2-a3 噴錨支護+格構護坡 噴錨支護 巖質邊坡，紅線位置變化

1、根據(jù)“因地制宜、技術可行，安全可靠，經濟合理，生態(tài)環(huán)保，施工方便”的設計原則，結合項目場地規(guī)劃紅線位置、邊坡地質條件、邊坡走向、坡腳道路位置將邊坡分為9個設計段，分別為a1-a2、a2-a3（分為3級坡）、a3-a4（分為3級坡）、a4-a5（分為3級坡）、a5-a6、a6-a7（分為4級坡，最大高度為73m）、a7-a8（分為2級坡）、a8-a9（分為2級坡）、a9-a0段。施工中根據(jù)實際紅線位置、地勘驗槽情況、邊坡開挖情況、場區(qū)總平圖調整和業(yè)主要求變更等情況，對邊坡相應各段進行了變更設計。最后，實際形成一個長達 1423m，最大高度 60m，邊坡支護總面積52578m2，噴錨支護面積47016m2，擋墻和格構面積5562m2。施工圖設計和變更設計的對比詳見下表：

2、巖質邊坡的噴錨支護采用長短錨桿間隔方式布置，采用菱形排列，長短錨桿間距為2m×2m，長錨桿間距為4m×4m。長錨桿采用1φ28 HRB335級螺紋鋼筋，錨孔為110mm，長度分別為6m、9m、11m、12m、15m；短錨桿采用1φ25 HRB335級螺紋鋼筋，錨孔為110mm，長度為3m，長短錨桿全長全斷面灌漿（M30水泥砂漿），二次補漿后才予以封孔；加強筋為1φ16 HRB335級螺紋鋼筋，鋼筋網(wǎng)φ8@200 ×200；坡面噴射C25混凝土厚度為100mm，分二～三次成活。

土質邊坡噴錨采用長錨桿矩形排列方式布置，長錨桿采用1φ28 HRB335級螺紋鋼筋，錨孔為110mm，長度分別為6m、9m、12m、15m；錨桿全長全斷面灌漿（M30水泥砂漿），二次補漿后才予以封孔；邊坡上部采用單層網(wǎng)噴，設計與巖石網(wǎng)噴相同，下部采用雙層網(wǎng)噴，加強筋為2φ16 HRB335級螺紋鋼筋，雙層鋼筋網(wǎng)φ8@200×200，鋼筋網(wǎng)間距為10cm，坡面噴射C25混凝土厚度為200mm，分三～四次成活。

a7-a8段擋土墻+格構錨桿護坡，擋土墻采用漿砌石擋土墻，鋼筋砼格構斷面為300×300，C25砼，4φ14（HRB級螺紋鋼筋），φ8@200/100箍筋，格構方格按4×4m矩形布置，格構交匯處打入3m、6m長錨干進行固定，格構內可培土撒播草籽綠化。

每段邊坡地段地段坡頂設置截水溝，坡腳設置排水溝。噴錨支護坡面按2×2m布置排水孔，坡頂和坡腳設置寬度不小于1m的散水。

四、邊坡設計要點概述

根據(jù)工程實例筆者總結了如下幾點邊坡設計的基本原則和設計要點，這些要點也是設計的重點，是邊坡設計成功的關鍵。

1、概念設計。

概念設計是設計人員在地形圖、勘察報告等資料的基礎上，結合現(xiàn)場調查、踏勘工作和自己的經驗形成的關于邊坡設計的雛形。具體內容為：預估邊坡的穩(wěn)定性，確定邊坡設計截取剖面的位置，分析放坡條件和地形、地質條件，初步確定支護結構的選型和平面、立面布置。這階段工作重點是現(xiàn)場調查、踏勘，分析地形圖和地勘報告等。概念設計可以幫助設計人員從整體把控設計過程，使設計人員能有效的分析、構思和選擇設計方法、結構類型。

2、設計理念/原則

① 提高邊坡自身穩(wěn)定性為主，人工治理措施為輔的設計理念

采用因勢利導，提高邊坡自身穩(wěn)定性的設計方法可以極大的提高邊坡的穩(wěn)定性。如優(yōu)先采用以下方法：良好的截、排水措施，不僅可以減小靜水壓力還能提高邊坡結構面的抗剪強度；邊坡采用更緩的坡率；高度大的邊坡布置馬道或者上部采用放坡綠化的方式減小邊坡的土壓力；邊坡布置盡可能避免“陽角”，難以避免的采用較緩的弧形替代90度的直角。

② 因地制宜、安全可靠、經濟合理的設計原則

根據(jù)邊坡實際情況可以將邊坡分為不同的設計段。對地質條件復雜、穩(wěn)定性差、破壞后果嚴重的設計段，采用更高級別的邊坡工程安全等級和采用強度大的結構支護措施；對地質條件簡單、穩(wěn)定性好、破壞后果不嚴重的設計段，采用更低級別的邊坡工程安全等級和采用簡易的、強度小的結構支護措施；既保證支護結構安全又節(jié)約造價。

③ 動態(tài)設計，信息化施工的設計原則

對于大型邊坡設計，設計變更是施工圖設計的重要補充，設計人員應重視地勘驗槽、施工現(xiàn)場情況和檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋等工作，以便驗證驗證設計參數(shù)和設計的合理性。

3、邊坡穩(wěn)定性分析和設計參數(shù)取值

由于邊坡穩(wěn)定性分析和設計計算往往通過計算軟件進行，因此對設計人員而言，計算工作的重點是對邊坡坡向、坡面裂隙、坡頂裂縫、巖層產狀的測量和設計參數(shù)（黏聚力、內摩擦角、重度等）的取值。首先，確定邊坡的滑裂面，計算時應同時考慮到受巖土體強度控制的破壞和受結構面控制的破壞；另外，設計參數(shù)的取值應參考地勘取值，并結合黏聚力、內摩擦角的反算，通過綜合分析后進行取值。

4、構造設計的要點

①固腳強腰。邊坡應力在坡底集中，需要對邊坡下部進行加固，如增加錨桿長度和密度等。 ② 材料的合理性。如錨桿灌漿采用水泥砂漿而不是純水泥漿，水泥砂漿宜采用粗砂，不宜采用石粉、細砂等；配筋與砼強度、截面尺寸相匹配，避免出現(xiàn)超筋、少筋的情況。③ 支護結構盡可能簡單統(tǒng)一。如果邊坡面積規(guī)模較小，不具備分段設計的條件時，應保證整體設計簡單統(tǒng)一，僅對局部薄弱地段采用加固設計的方式。

《建筑邊坡工程技術規(guī)范》 GB50330-2013

《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規(guī)范》GB50086-2015

TU7

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1007-6344（2016）03-0111-02

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