邊坡臨時性支護方案探討

貴州省有色金屬和核工業地質勘查局六總隊，貴州 黔東南 556000

黔東南某學校新校區建設項目實訓基地綜合樓擬建場地位于山間沖溝地帶，前期因休閑廣場建設，沖溝地段按臺階狀進行了大方量的回填，回填厚度小于20m。擬建實訓基地綜合樓設計樓層為地下1層、地上15層，設計標高為648.15m，設計地下室底板標高為643.65m。擬建物邊軸線后緣5.4m為消防登高平臺、停車場及規劃道路，設計標高為659m，二者相對高差近16m。

現狀場地已按設計標高進行場坪開挖，擬建場地形成開挖坡高12.0m，開挖坡比1∶0.8的填土質邊坡（見圖1），坡腳前緣15m處為擬建實訓基地綜合樓邊軸線，坡頂后緣18m處為已建項目經理部。為了確保前緣建筑場地和后緣已建項目部的安全，必須對后緣邊坡進行處理。

圖1 開挖現狀圖

1 區域地質條件

1.1 地形地貌及水文特征

場區主要構造為中低山丘陵侵溶蝕地貌，其地形總體呈北西及南東高、西南低，擬建場地位于山間寬緩斜坡地帶，原始地貌為山間沖溝。

場地無大的地表水體經過，僅于北西側山腳出露一處自然泉眼，絕對高程為637m，調查期間處于豐水期（8月），經實地量測，堰口水頭高度為7.5cm，按三角堰流量對照表，水體流量為2.172L/s，折合水量為187.6m3/d。

1.2 邊坡物質構成情況

場地內邊坡巖土構成較為簡單，均為第四系填土層（Q4ml）：主要為前期建設回填土體，填料混雜，級配不均，由紅黏土、碎塊石混雜而成，堆填時間大于5年，已基本完成自重固結。

1.3 地質構造及地震

經查閱1∶50000凱里幅地質圖及現場踏勘，擬建場地內無斷層經過，根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2015）和《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010），擬建場地類別屬于Ⅱ類，場地峰值加速度為0.05g，場地反應譜特征周期為0.35s，場地抗震設防烈度為Ⅵ度。

2 邊坡支護方案

2.1 邊坡支護難點

擬建物設計地下室底板標高（643.65m）與后緣消防平臺標高（659m）相差15.35m，邊坡物質組成均為回填土，屬于超限邊坡，在邊坡支護方案上存在以下難點：

（1）綜合多方考慮，勘察單位提出兩套支護方案。①采用門型樁由底至頂支護至消防登高平臺，消防登高平臺處回填土體而成，優點是消防登高平臺及停車場容易修筑且費用較低；缺點是垂直支護方式，作為校園建設，感官不嘉，且邊坡支護費用較高。②矮擋墻結合后緣放坡，上部消防登高平臺采用柱撐板跨架空形式修建。優點是支護費用較低，感官較好；缺點是消防登高平臺建設費用較高。然而建設單位一直無法敲定采用何種支護方案。

（2）該邊坡屬于超限邊坡，根據相關規定應按勘察→支護方案論證→支護設計→施工圖審查→支護施工的程序進行，如此需要耗費較長的時間。該項目是州市重點項目，擬建實訓基地綜合樓又是該項目的形象工程，不能耽誤工期，要求即刻施工。然而因為未確保后緣邊坡穩定，前緣擬建場地便無法施工。綜合考慮，擬對邊坡進行臨時性支護，先確保前緣施工的順利開展，再按相應程序進行邊坡的永久性支護設計工作。

2.2 臨時性支護方案

按安全可靠、經濟可行的原則，坡率法作為一種最為經濟有效的支護方式，應被優先選用。經過綜合考慮，擬對該邊坡采用分級放坡+坡面封閉+前后緣截排水構的臨時性支護措施。

（1）邊坡臨時支護方案。要確保前緣建筑場地能正常施工，且后緣坡頂已建項目部能正常使用，此次臨時支護方案不僅要考慮后緣邊坡的穩定，還要考慮基坑邊坡的臨時性安全，并給前緣施工場地留出相應工作面，因此擬采用以下放坡方式對邊坡進行4級放坡。考慮基坑底一定深度的超挖，坑底標高按643m計算，自基坑邊緣退讓3m作為第一級邊坡坡腳開始放坡。①級坡：坡高5m、坡比1∶1+后緣3.0m馬道平臺；②級坡：坡高5.5m、坡比1∶1+后緣7.0m馬道平臺；③級坡：坡高5.5m、坡比1∶1+后緣2.0m馬道平臺；④級坡：坡高3m、坡比1∶2+后緣為已建項目部平地。邊坡前后緣設置截排水溝，坡面進行掛網噴漿硬化封閉處理（見圖2）。

圖2 放坡臨時性支護斷面圖（單位：m）

（2）邊坡物質物理力學參數的選取。因該回填邊坡物質成分混雜、級配不均，所取樣品呈散體狀，且所取樣品也無法全面代表邊坡力學參數。結合邊坡開挖后未見變形破壞的跡象，基于安全考慮，對邊坡現狀穩定性系數按1.0的極限平衡狀態進行反演確實力學參數。經反演驗算，黏聚力c=18kPa，內摩擦角φ=25°，重度γ=18kN/m3。考慮邊坡物質后期受自然環境影響，對其按0.85進行折減，綜合取值，黏聚力c=15.3kPa，內摩擦角φ=21.25°，重度γ=18kN/m3。

（3）邊坡穩定性驗算。對以上放坡支護方案進行多級驗算，坡頂項目部按20kPa均布荷載考慮。各級邊坡分級及組合驗算穩定性系數見表1。

表1 臨時邊坡穩定性驗算結果一覽表

經過對各邊坡組合形式分別進行驗算，其穩定性系數最大值為2.812，最小值為1.399，均大于《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330—2013）表5.3.2一級臨時邊坡穩定性系數為1.25的要求。

3 施工注意事項

該邊坡為上部開挖、中部堆填、下部開挖邊坡，施工中應注意以下兩點：（1）施工過程應按逆作法開展，由上而下要分級分區段進行，且邊開挖邊支護；（2）對于邊坡回填部分，其填料應就近選擇周側場坪開挖級配良好的碎石土，其填料最小強度及最大粒徑應滿足相關規范要求，并分層回填、分層處理。分層填料的厚度、分層壓實的遍數，應根據所選用的壓實設備確定，壓實填土的壓實系數應大于0.94。

4 邊坡質量監測

為了保證邊坡在臨時使用期間的安全，應對邊坡進行監測，可采用人工巡視及裂縫觀測、坡面位移及沉降監測綜合進行。

4.1 人工巡視及裂縫觀測

人工巡視應該作為一項長期性的工作，安排專人每日對坡面進行巡視，如果發現坡面裂縫，應及時通知前后緣人員立即撤離，遇暴雨天氣應加大觀測密度。

4.2 坡面位移及沉降監測

在各級邊坡坡頂、馬道平臺、坡腳設置觀測標志，用全站儀對各觀測標志的位移及沉降進行監測，遇暴雨天氣應加大觀測密度。

5 結束語

在各類建筑工程中，邊坡問題十分常見，當遇到邊坡問題時，應按其形成性質、物質組成等結合邊坡自身穩定性狀態進行綜合分析，制訂切實可靠、經濟可行的支護方案，并在支護后進行監測，以此控制邊坡支護質量，及時發現問題并立即處理，對保障邊坡安全、工程質量、防止安全事故等方面具有重要意義。