某土巖結合邊坡的設計分析

支太強ZHI Tai-qiang；侯化彥HOU Hua-yan

（云南省建筑工程設計院有限公司，昆明 650501）

0 引言

土巖結合邊坡是在實際工程中一種常見的邊坡類型，淺層滑動是其較為常見的邊坡破壞形式[1]。范國榮[2]等運用理正軟件，針對實際工程邊坡支護進行了設計分析，給出了邊坡治理的方案。Gao W 等[3]利用離散單元法分析土巖結合邊坡的動態滑動過程，發現在滑動過程中，滑動速度受巖石與基巖之間的作用影響較大。徐瓊[4]結合實際土巖結合邊坡案例，分析了巖土錨固技術在邊坡治理中的運用。徐建強等[5]逐一分析了貴州省巖溶區公路的土巖混合邊坡，提出全過程災變調控措施。Zhu F 等[6]設計了一種RSM 專用滲透性測試裝置，研究了土巖結合邊坡中的兩相流理論，并將其耦合到自由無損自動編解碼器（FLAC）中。在基于FLAC 的數值模擬中，研究了四種降雨和地下水滲流聯合作用下RSM 邊坡的飽和度分布。從數值結果來看，與地下水滲流量相比，降雨量不大時，飽和程度越大，越接近基巖，或接近淺層。然后經過一段時間，飽和度輪廓線延伸。黃凱湘等[7]以廣東省清遠市某大型小區內開挖形成的土巖組合高邊坡為研究對象，采用極射赤平投影法和有限元強度折減法計算邊坡的穩定性和破壞模式，結果顯示邊坡上覆殘積土和全強風化巖處于基本穩定狀態，邊坡中下部中微風化巖體整體穩定，局部淺層巖體結構面發育，切割體不穩定，存在崩塌、危巖體等。彝良地區地質條件復雜，受諸多因素影響，進行設計時難度較高。本文通過彝良縣易地扶貧搬遷進城安置發界安置點建設項目，分析介紹其設計過程，擬為類似工程提供參考。

1 工程概況

1.1 工程概述 彝良縣易地扶貧搬遷進城安置發界安置點建設項目屬于山地項目，由于場地平整形成邊坡，建設場地位于昭通市彝良縣角奎鎮發界村，洛澤河東側的山坡上，西側緊鄰老昭彝公路，規劃高速公路連接線沿場地中間穿過。根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330－2013）[8]，該邊坡為土巖結合邊坡，支擋范圍高差變化較大，支擋范圍主要為回填土。

1.2 地形地貌及水文 地貌屬于構造侵蝕中-高山峽谷地貌。場地內多為階梯狀坡耕地，地形東高西低，斜坡坡面總體地形坡度10-20°，局部達30°，高差較大，最大高差約57m，場地最北部及南部各發育一條沖溝。

根據勘察報告顯示，在影響邊坡深度范圍內無穩定水位，但考慮到場地今后需回填較厚土層，該區域地下水的補給方式及補給途徑將發生改變，且暴雨后雨水在一段時間內下滲到墻后土體內，保持較長時間的飽和狀態，所以邊坡設計時應考慮土體飽和的影響。

1.3 地層巖土特性 場地地基土底部為中生界侏羅系中統沙溪廟組（J2s）砂巖、泥巖，上部為坡殘積相粉質粘性土，表部多為耕土。各地基土層的厚度及層頂埋深各不相同，自上而下土層特性為：

①耕土：大部分為粘性土，松散，稍濕，土質不均，層厚1.30～0.40m。①1素填土：多為場地平整回填土，以粘性土為主，處于欠固結狀態，層厚3.80～0.50m。②粉質粘土：具遇水軟化的特點，有干裂現象，無搖震反應，壓縮模量平均值7.25MPa，屬于中壓縮性土層，為非膨脹土，層厚6.50～0.50m。②1孤石：主要由中風化砂巖組成，裂隙較發育，中厚層狀構造，巖芯主要由10～20cm 短柱狀組成，少量碎塊狀，偶見大塊狀。孤石存在于粉質粘土中，孤立存在不成層，不連續分布，層厚1.60～0.50m。②2粘土：屬于中壓縮性土層，壓縮模量平均值7.05MPa，為非膨脹土，層厚14.50～0.50m。③含礫粉質粘土：屬于中壓縮性土層，壓縮模量平均值8.44MPa，硬塑狀，稍濕。為非膨脹土，層厚16.30～0.40m。厚度變化較大，分布于整個場地。③1孤石：中厚層狀構造，裂隙較發育，主要由中風化砂巖組成，孤石存在于含礫粉質粘土中，孤立存在不成層，不連續分布，層厚3.30～0.40m。④中風化砂巖：巖體質量等級Ⅳ類，為中至厚層狀構造。④1強風化砂巖：灰色、青灰色。中至厚層狀構造，細粒結構，節理裂隙發育，風化破碎強烈，差異風化明顯，均勻性差，層厚14.60～0.50m。⑥中風化泥巖，巖石較為破碎，⑥1為強風化泥巖：差異風化明顯，風化破碎程度強烈，局部全風化為殘積土，層厚24.00～0.50m。

2 穩定性分析

2.1 土層計算參數 邊坡支護工程設計地層參數見表1。

表1 地層巖土特性

2.2 穩定性分析 該邊坡為土巖結合邊坡，由于支擋范圍主要為回填土，邊坡滑動呈圓弧狀，穩定性計算按圓弧滑動法計算，圓弧滑動法穩定按下式計算：

式中：Fs—邊坡穩定性系數；ci—第i 計算條塊滑面粘聚力（kPa）；φi—第i 計算條塊滑面內摩擦角（°）；li—第i 計算條塊滑動面長度（m）；θi—第i 計算條塊滑動面傾角（°）；Ui—第i 計算條塊滑面單位寬度總水壓力（kN/m）；Gi—第i計算條塊單位寬度巖土體自重（kN/m）；Gbi——第i 計算條塊單位寬度豎向附加荷載（kN/m），方向指向下方時取正值，方向指向上方時取負值；hwi，hwi-1——第i 及第i-1 計算條塊滑面前端水頭高度（m）；γw——水重度，取10kN/m3；i——計算條塊號；n——條塊數量。

3 邊坡設計

本段為住宅區擋土墻，設計時除了考慮擋土墻的穩定，還要考慮其對周圍環境的影響，結合綠化、美化和投資情況進行設計。本項目結合實際工程地質情況，制定了具體的支護方案見表2，支護設計剖面圖見圖1。

圖1 邊坡支護設計剖面圖

表2 邊坡支護設計方案

4 施工技術要求

4.1 施工順序 該建設場地呈東高西低，本次設計范圍內南段邊坡支護多位于挖方地段，北段邊坡支護多位于填方地段，施工時位于挖方地段的邊坡應從高向低施工，對于坡腳、墻腳有建筑基坑等需要開挖的區域，需要先支護，后開挖，填方地段邊坡應從低向高施工，對于坡腳、墻腳有建筑等建構筑物時，應先進行基坑開挖并進行地下結構施工，施工完成后再進行擋墻施工并完成墻背土體回填，整體應遵循從下向上施工的原則。

4.2 預應力錨索 錨索施工采用二次高壓注漿并采取注漿補漏的工藝，設計錨索成孔孔徑為150mm。錨索孔位施放后進行錨索鉆孔施工，錨索鉆孔完畢后，進行清孔，然后進行錨索安放，土層中錨索施工采用履帶式錨索鉆機進行施工，盡量采用干成孔，若必須采用水鉆時必須采用全套管跟進鉆進。

4.3 加筋擋土墻 加筋擋土墻的墻面板由C30 混凝土預制成標準塊，填料利用現場開挖土料，要求最大粒徑不超過15cm，回填料中粗骨料（碎石）含量不低于50%，預制面板處，加筋格柵與模塊通過連接棒進行連接，模塊背后設置50cm 碎石排水層。加筋土擋土墻填土頂面設置混凝土封閉層。

填方壓實度：場平標高下范圍，壓實度≥94%。土工格柵鋪設間距為500mm，每鋪一層土工格柵應分兩次回填碾壓，回填土松鋪厚度不得大于300mm。對于加筋土擋墻位于回填土上時，應對加筋土擋墻以下回填土進行分層碾壓，并對碾壓后的填土進行淺層平板載荷試驗，其地基承載力應不低于180kPa。

4.4 泄水孔 泄水孔采用φ110PVC 管，水平間距為4-4.5m，泄水孔進入反濾層長度不低于0.3m，外露長度為0.1m。泄水孔設置時根據具體的地質情況進行合理設置。

4.5 擋土墻 擋土墻應應分層錯縫砌筑，采用級配良好的砂土霍碎石土作為填料砌石材料采用表面平整的毛石，材料強度等級不小于30MPa。

4.6 高回填方土方回填 填土必須在擋墻混凝土強度達到設計的80%后方可回填，土體回填前必須清除表層植被層及雜填土，挖成臺階狀，臺階寬度大于3m，高度應不大于1m，必須進入原狀老土層。回填前應在基底埋設排水碎石盲溝，盲溝間距約10m，與墻后反濾層連接。

填料需要采用土夾石進行回填，土石比不得大于1:2，填料必須分層壓實，分層松鋪厚度不得大于300mm，碾壓次數根據最優含水率及碾壓設備實際確定，填料的壓實工作和反濾層的施工應同時進行。填土前需要采用重型擊實試驗測得填土最大干密度和最佳含水量。

5 結語

本文利用北京理正巖土計算軟件6.5，結合圓弧滑動法對邊坡穩定性進行設計分析，制定出相應的邊坡支護方案，給類似工程的設計研究提供了一定的借鑒經驗。