斜坡地形架空疊合式水廠邊坡防護

摘" 要：對于斜坡地形下由挖方產生的工程邊坡，為保證主體結構的安全，往往采取適當的支擋措施對邊坡進行防護。架空疊合式水廠場地建設受到一期已建道路與既有東郊水廠影響，需控制沉降變形，受耕地紅線限制無法放坡。現場采用的邊坡防護方案為“樁錨支護+擋墻支護+硬化臺階護坡”，通過監控量測結果驗證其成效顯著。

關鍵詞：邊坡工程；樁錨支護；擋墻支護；監控量測；斜坡地形

中圖分類號：TU413" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）01-0173-04

Abstract： For engineering slopes generated by excavation under sloping terrain， in order to ensure the safety of the main structure， appropriate retaining measures are often taken to protect the slopes. The construction of the overhead superimposed water plant site is affected by the roads built in the first phase and the existing eastern suburbs water plant. Settlement and deformation need to be controlled， and slopes cannot be placed due to the limitations of the red line of cultivated land. The slope protection scheme adopted on site is \"pile-anchor support + retaining wall support + hardened step slope protection\"， which is verified to be effective through monitoring and measurement results.

Keywords： slope engineering; pile-anchor support; retaining wall support; monitoring and measurement; slope topography

在施工過程中為了獲得建設場地往往會采取挖方或者填方，這就形成了工程邊坡。如果不采取適當的支擋措施，就會有失穩坍塌的風險，尤其是在斜坡地形下。常見的邊坡技術包括土釘墻錨固、噴錨支護、擋墻支護和錨索框架梁加固等。不少學者[1-7]對此作出了相關研究。然而目前關于斜坡地形下架空疊合式水廠邊坡防護的研究較少，“樁錨支護+擋墻支護+硬化臺階護坡”這一支擋方案尚待驗證，因此對其開展研究，以期為類似工程提供借鑒指導。

1" 工程概況

貴陽市汪家大井東部水廠位于貴陽溶蝕盆地北側殘丘槽谷地貌區，碳酸鹽巖碎屑巖相間分布，地應力溶蝕侵蝕相輔。場地邊坡平面布置如圖1所示，主體建筑為架空多層框架疊合結構。地勢總體為起點端低而終點端高，地形起伏較大，處于低中山區。地形較陡，沖溝較發育。地形地貌復雜。場地的巖土構成自上而下依次為：人工填土（Q4ml）、含碎石粉質黏土（Q4el+dl）、中風化白云巖（T2gy）、強風化石英砂巖（D2m）和中風化石英砂巖（D2m）。

2" 穩定性分析

粉質黏土開挖暴露后易失水開裂，遇水后黏聚力降低，夏季強降水后邊坡失穩風險大；邊坡巖體為石英砂巖、頁巖、灰巖夾頁巖，為順層邊坡，坡面與層面一致，易發生邊坡滑動；巖體較破碎，結構面結合差，不利于邊坡穩定。現場觀測到邊坡坡頂后緣東郊水廠、廠區道路、后緣坡頂地帶分布地面裂縫，初步分析成因為場地早期不均勻沉降與重車震動所致，有失穩風險。

根據場地地形地質條件與邊坡的破壞特征采用平面滑動模式選取剖面對邊坡進行穩定性計算。該段邊坡具土質邊坡、巖體組合邊坡、巖質邊坡，存在的可能性滑動破壞模式為土層圓弧面滑動、巖土界面滑動、順層滑動破壞模式。將場地西側及北側邊坡根據地質特征與滑動面破壞情況分為IJ段、JK段、KL段、LM段、MN段和北側擋墻段。計算所得的各段穩定性系數Ks見表1。

根據計算結果，各段場地邊坡存在一定的不穩定因素，均需采取一定支護處理措施，保證邊坡開挖，樁基施工以及構筑物的安全。

3" 邊坡支護設計方案

擬建場地西側緊鄰一期已建東部水廠及現狀道路。為保護一期已建道路及廠區建構筑物，且受場地紅線限制此區域無法放坡，故采用樁板墻支護方式。具體地，東部水廠邊坡支護方案為“樁錨支護+擋墻支護+硬化臺階護坡”的加固治理方案。

樁錨支護段布置如下：抗滑樁分八段布置，每段由多個抗滑樁及樁間擋土板組成抗滑樁群，相鄰兩段抗滑樁之間設置變形縫隔開。其中，第一段、第二段、第三段和第五段的支護形式為單排抗滑樁+預應力錨索；第四段和第六段為雙排抗滑樁+預應力錨索斜椅式支護體系：第七段和第八段為三排抗滑樁+預應力錨索門架式支護體系。

北側擋墻支護段由三段擋墻組成，擋墻段與樁錨支護段相連，共同組成支護體系。三段擋墻圍成的區域是為配水井布置的場地。

硬化臺階護坡具體如下布置：樁基承臺之間通過地梁連結成樁網，坡面回填并施作鋼筋混凝土臺階，采用錨桿錨固臺階，承臺上方施作框架柱與框架梁，最后頂面施作蓋板形成整體，在護坡同時也能起到控制基礎不均勻沉降的作用。

4" 邊坡支擋結構布置

4.1" 單排抗滑樁+預應力錨索支護

以第二段為例，該段邊坡高8.48 m；坡向116°，層面116°∠15°為外傾結構面，采用單排抗滑樁+預應力錨索支護。樁長21.186 m，嵌入中風化灰巖夾頁巖層，樁徑D=1.6 m@3.2 m。預應力錨索錨入中風化灰巖夾頁巖層15 m，錨固體直徑為150 mm，預應力錨索采用1 860 MPa型、每束5根?21.6 mm鋼絞線，預應力鎖定值為200 kN。樁前保留不小于7 m寬度范圍平臺，樁前5 m范圍注漿加固，如圖2所示。

4.2" 雙排抗滑樁+預應力錨索斜椅式支護

以第四段為例，該段邊坡高度約10 m，坡向118°及145°，層面145°∠14°為外傾結構面，采用雙排抗滑樁斜椅式支護結構。該支護后排樁長25 m，樁徑D=1.8 m@3.6 m；前排樁長18 m，樁徑D=1.8 m@3.6 m；前后兩排樁排間距為6 m。前后排樁之間采用1 m×1.2 m鋼筋混凝土斜撐，斜撐橫向間距為3.6 m；前后排樁間采用一水平1.2 m×2 m鋼筋混凝土拉梁，拉梁橫向間距為3.6 m。后排樁、斜撐、拉梁及前排樁共同組成斜椅式支護。前后排樁間，中風化頁巖層滑面以上至拉梁間進行C20素混凝土換填，換填采用分段分槽開挖。設置兩排預應力錨索，具體參數同單排抗滑樁支護段。如圖3所示。

施工工序如下：施作后排樁—施作前排樁—施作斜撐—施作水平拉梁—分段開挖換填C20素砼—回填。

4.3" 三排抗滑樁+預應力錨索門架式支護

以第七段為例，該段邊坡高度約11 m，坡向145°，層面為145°∠14°外傾結構面。采用三排抗滑樁+預應力錨索門架式支護結構。前排樁前保留不小于10 m平臺，以滿足嵌固要求。對于主滑動方向，由中間排樁東北—西南走向部分，樁徑為2.5 m，樁間距為4 m，前排樁東北—西南走向部分，樁徑為2.2 m，樁間距不大于4 m；根據現場地質情況，前排樁樁長25 m，中間排樁樁長約35.5 m，后排樁樁長約32.93 m。該支護結構懸臂高度約15 m。對于東西走向與南北走向部分，前排樁樁徑為2.2 m，沿滑動方向樁間距小于4 m；中間排樁樁徑為2.2 m，沿滑動方向樁間距小于4 m；本范圍內嵌入穩定的中風化灰巖夾頁巖層中不小于1 m。

根據工藝功能需求，該門式框架結構第一層平臺設置于現狀回填標高處，約1 159.5 m，該處板厚度為1.8 m；頂部平臺標高為1 164 m，該層同時兼做消防車道，板厚度為0.8 m。中間排樁與后排樁間肥槽采用C20素混凝土回填。設置三排預應力錨索，具體參數同單排抗滑樁支護段。如圖4所示。

施工工序如下：施作后排樁—施作中間與前排樁—施作下層板—施作上層平臺—C20素砼回填。

4.4" 擋墻支護

擋墻在現狀地坪高程上施作。擋土墻及平排水溝采用C20混凝土，擋墻下部擴展基礎采用C30鋼筋混凝土。擋墻斷面九地基基礎以含碎石黏性土作為地基持力層，擋墻斷面十地基基礎以強風化石英砂巖作為地基持力層。墻后回填土體與場地回填配合進行，擋墻背填料為碎石土，回填土體分層夯實。擋墻開挖坡率地勘與現場實際情況確定。擋墻每間隔10 m和斷面變化部位設置一道伸縮縫。擋墻泄水孔位置置于可能出現的最高水位以上200 mm，孔后設置砂石反濾層。濾水孔后墊500 mm×500 mm土工布，土工布厚度不小于5 mm。

4.5" 邊坡臺階硬化防護

硬化臺階護坡具體如下布置：樁基承臺之間通過地梁連結成樁網，坡面回填并施作鋼筋混凝土臺階，采用錨桿錨固臺階，承臺上方施作框架柱與框架梁，最后頂面施作蓋板形成整體。施工流程包括：坡面清表、分臺階開挖整平—施工樁基—施作承臺與地梁—回填土—設置錨桿、鋼筋網—施作臺階—施作框架柱與框架梁—施作蓋板。其布置如圖5所示。具體施工步驟如下：

1）坡面清表、分臺階開挖整平，對邊坡表面進行清理，多級臺階從上至下逐級開挖整平。

2）施工樁基，機械開挖施作圓形鉆孔灌注樁。

3）施作承臺與地梁樁，頂部與承臺、地梁同時澆筑，相鄰跨地梁鋼筋貫通。

4）開挖回填土分層夯實，回填壓實時略超出設計臺階寬度，然后再修筑臺階。

5）設置錨桿、鋪設鋼筋網，回填后鋪設鋼筋網片。錨桿為M30水泥砂漿錨桿，梅花型布置。

6）施作臺階，臺階為C30混凝土，臺階上預留排水孔外包土工布。

7）臺階硬化后搭設支架施作框架柱與框架梁。

8）施作C30混凝土蓋板，蓋板連接框架柱與框架梁，提升整體性，傳遞上部結構荷載。

5" 監控量測

抗滑樁共安裝監測點24個（K1—K24），布置在8個斷面，每個斷面3個監測點。截至2022年10月底，X向（向東為正）累計最大位移量為14.5 mm；Y向（向南為正）累計位移量為9.1 mm；Z向累計最大位移量為-5.1 mm。擋墻共安裝監測點29個（D1—D29），X向累計最大位移量為13.0 mm；Y向累計位移量為9.8 mm；Z向累計最大位移量為-5.1 mm；土體水平位移的監測共有監測點14個（T1—T14），X向累計最大位移量為3.4 mm；Y向累計位移量為-4.4 mm。

目前各測點變化量和變化幅度均較小。以抗滑樁各監測點為例，其典型的累計位移變化過程線詳見表2。從Z向累計最大位移量來看，最大的的豎向位移-5.1 mm與最小的豎向位移-3.9 mm相差僅1.2 mm沉降差異。最小這充分說明所采用的不均勻沉降控制技術效果顯著。

6" 結束語

本文依托貴陽市汪家大井東部水廠工程項目，分析場地后緣邊坡穩定性并作出評價，以此提出邊坡防護方案為“樁錨支護+擋墻支護+硬化臺階護坡”，通過監控量測結果驗證其成效顯著，以期為類似工程提供借鑒指導。監控量測結果顯示各斷面測點最大累計位移量均在較小范圍，說明所采取支護方案的有效，取得了良好的經濟效益。

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