摘要：今年来随着国家政策对城镇化的推动，以及人民对美好生活的向往，房地产市场得到了的快速发展，有限的土地资源越来越成为房地产企业的重要考虑因素。一些城市郊区的山地也逐渐得到开发，而由于规划与建筑方案的需要，往往出现各种形式的边坡。危大边坡施工前是需要组织专家对设计方案及图纸内容进行技术论证，笔者多次应邀参加，总结了一些方案选型的技术要点及适用性，希望对从事边坡设计的工作者有所帮助。
关键词：边坡支护；预应力锚杆；排桩；土工格栅；反分析法
一、引言
广东江门市台山位于珠江三角洲西南部，其地貌西北面丘陵四布，山地资源丰富，本次论证的边坡方案位于台山碧桂园项目某别墅区，由于项目开发需要扩充场地，进行大面积填土堆高而形成边坡，局部地段需要堆土高达27米。业主方委托的设计单位完成初步施工图后，在当地质安监督站的见证下组织了专家评审。结合业主方及专家们的意见对设计单位先后提供几种支护方案进行了论证，具体方案类型：1，分级放坡+土工格栅的支护方案；2，强夯填土，采用反分析法计算方案；3，预应力锚杆+排桩的支护方案；4，增大征地红线面积，采用坡率法分级放坡。
二、工程概况
经过现场踏勘，本项目为填方边坡，部分高度不大的边坡已放坡堆填，未发生滑移趋势。坡顶为待建的建筑及规划路，边坡支护长度约为1870米分段设计，高差为8～27米。支护结构设计为永久性支护结构，设计安全等级为一级，使用年限为50年。地勘资料结果对岩土层参数取值如下：新素填土，天然重度是18KN/m3，黏聚力15KPa，内摩擦角12度；底下为全风化砂岩，重度18.5KN/m3，黏聚力28KPa，内摩擦角21度。下面取最不利的剖面填土高度约27米为例（配图1），对几种的支护的方案来展开论述。
三、方案选型
1，分级放坡+土工格栅的支护方案
土工格栅是一种土工合成材料，具有较高的强度，其中间的开孔可容周围土、石或其他土工材料穿入，用于加筋的平面材料。加筋土坡沿坡道按一定垂直间距水平方向铺放筋材，一般按上疏下密的方式进行布置。
主要的设计依据规范为《土工合成材料应用技术规范》GB/T50290-2014，设计步骤为：⑴先不考虑土工格栅的作用，对填土边坡进行稳定性分析，得出最小安全系数Fsu，并与设计要求的安全系数Fsr比较，本项目安全等级一级，定性为永久性边坡，安全性系数是1.35。当Fsu小于Fsr时，采取加筋处理措施。⑵使用理正边坡设计软件，把Fsu≈Fsr的潜在滑弧与滑动面绘制在同一图纸，滑弧面和平面的外包线为需要加筋的临界范围。筋材的长度就是至外皮包线的长度加锚固长度之和。⑶所需筋材的总拉力Ts（单位宽度）选最不利的滑弧计算，计算公式为：Ts=（Fsr-Fsu）MD/D，其中MD为未加筋土坡滑弧对应的滑动力矩，D为筋材总拉力对于滑动圆心的力臂，对于土工格栅拉力作用点可认为在坡道的三之一处。确定最大总拉力后，当坡高小于6米时，沿坡高可取单一等间距布筋；当坡高大于6米时，沿坡高可分二区或三区，各区取各自的单一间距布筋。布筋后各层的筋材需要强度验算和抗拔稳定性验算。
本次的设计单位采用了理正边坡设计软件，而软件里面没有土工格栅的选项及计算方式，设计人员按锚杆的形式输入计算，计算原理的不同，属于概念不清，计算结果当然不能成立。在会的专家指出其错误及不足，并要求设计单位按照适用的规范进行重新设计。由于当前对土工格栅这种支护形式尚没有开发出合适的设计软件，一些公司自我根据规范公式用编辑软件对公式进行编程减少工作量，这种方法需进行部分的手算，原理相对清晰。最后由于业主对工期和成本的控制，本方案也未被采纳。
2，强夯填土，采用反分析法方案
项目前期开发时，部分边坡已堆土完成，形成时间约两年，暂未发生裂缝、滑移等趋势，设计人员提出了反分析法的支护方案。设计原理为：将边坡刚要滑动而尚未滑动的瞬间视为滑坡的极限平衡状态，其稳定系数Fs=1.0。采用传递系数法列出滑坡断面的极限平衡方程，求解出多个断面的一系列不同的C，φ值组合，然后采用图解法绘制多个断面的C-φ曲线，交点即为反算强度参数值。经过计算调整取优后，满足需要的安全系数1.35的情况下，填土强夯后需要达到的粘聚力为28.6，内摩擦角为34.5度。强夯填土的施工方法这里就不做介绍。
由于边坡长度较大，在场专家提出先选取试验段，并进行动态设计。在强夯过程中，按规范选取土样进行室内土工试验，必要时进行现场试验，来复核土体的强度参数是否与设计方案要求的一致。此支护方案需要进行的土样试验较多，且受强夯施工水平及方法的影响较大，能否达到设计要求的强度还有待验证。经专家论证后，该方案未被业主方采纳。
3，预应力锚杆+排桩的支护方案
这种形式是一种组合结构，它通过在普通悬臂式排桩的顶部设置可承受一定预应力的锚杆，使排桩由被动受力状态变为主动受力，从而减少排桩的内力和变形，有利于桩顶位移的控制，常用于地下室的基坑支护。
本次方案的计算过程为：先采用设计软件计算整体稳定，根据结果判断出相应区段滑块，计算出滑块存在的下滑力。为避免滑弧出现在抗滑桩顶部以上边坡坡面，拟按支护最高的剖面稳定性计算结果判断出FS=1.35时滑弧的位置，确定满足整体稳定安全要求的1：2自然边坡最大堆坡高度，以此确定抗滑桩冠梁顶标高，确保冠梁顶以上自然边坡均满足整体稳定要求。根据计算的下滑力，和桩顶放坡高度，采用抗滑桩模型计算各区段的灌注桩面积、桩长和锚索受力。
在本方案中高度最大，最不利剖面7-7灌注桩直径1.5米，间距1.7米，桩顶及以下间隔3米共设置了三道锚索，锚索为5X7φ5钢绞线，总长度55米（配图二）。虽然该方案受力清晰，软件也能较好的考虑各种工况，计算结果也合理。但对于本工程的锚索过长，施工难度大，实际受力效果差，影响预应力发挥作用，同时该方案的灌注桩作为抗滑桩间距密，长度较大，成本较高，据项目成本部门估算费用高达三千万。综合考虑后，专家及业主方否定了此方案。
4，增大征地红线面积，采用坡率法分级放坡
由于上述的方案都是控制坡脚不超出征地红线，也就是在坡度已经大概定好，再选择何种支护形式。经过专家的建议及业主方与国土部门协调后，可以扩大征地面积，费用也不高。这样坡脚可以往外移，设计坡度重新调整。最后重新召开专家论证会，本次的方案选型为，填土按1：3来分级放坡，坡脚设置毛石护脚，坡面为客土喷播。经过计算后，各代表性的剖面验算的整体稳定安全性系数均大于规范要求的1.35。边坡的排水也至关重要，分别在坡顶、中间平台、坡脚设置排水沟，并在坡面每隔约30米设竖向排水沟。场地填料可以利用场地内挖方的土料，水平分层填筑施工，并严格控制加荷速率。经项目成本部门估算，本方案为一千万，仅相当于抗滑桩方案的三分之一。在保证安全稳定的同时，节省了投资费用，深受业主方认可。
四、结语
边坡支护结构的形式很多，有挡墙形式、锚杆、抗滑桩。土钉墙等，支护中可以采用其中一种，两种，或者将不同类型的支护结构组合来使用，从受力上又分别主动受力与被动受力。设计人员在接到设计任务时，先不要急于确定选择何种的支护形式，要根据实际情况及业主方的具体要求进行多方考虑，在比选方案时，要看所采用的方案是否做到安全、经济、合理、可行。不同的方案选型造价上相差很大，设计理念不同，选择支护形式也不同，如何做到选型方案最优，要根据实际工程具体分析，这也是边坡支护工程设计必须考虑的根本。
参考文献：
[1]《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013
[2]《土工合成材料应用技术规范》GB/T50290-2014
[3]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
[4]《岩土工程勘察规范》GB50021-201（2009版）
论文作者:赵智聪
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
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