深圳市广芝建筑工程有限公司
摘要：为保证边坡及其环境安全，对边坡应采取支挡、加固与防护措施。本文通过对某项目工程中的几种处理措施进行分析与探讨，以达到在边坡支护形式的选择上兼顾安全可靠和经济合理的双重目标。
关键词：边坡支护；安全；支护方式
引言
边坡支护是指为保证边坡及其环境的安全，对边坡采取的支挡、加固与防护措施。边坡支护应考虑施工周期，遭遇降雨、周边堆载、振动等诸多不利影响。对边坡进行防护，必须考虑以下问题：①边坡稳定：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差与温度变化的影响，防止和延缓软岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变过程，从而保护路基的整体稳定性。②环境保护：使工程对环境的扰乱程度减少到最小，并谋求人工构造物与自然环境相协调。③综合效应：综合防光，防眩，防烟，诱导司机视线，改善景观等目的进行边坡绿化防护，充分发挥防护工程的综合效益。
一、工程概况
该工程的原始地貌属低丘陵坡地及沟谷地带，场地现为小山丘，建筑物依山体而建，场地尚未进行场平，地势高差大，场地标高介于65.42m～109.60m。经规划设计，预留山体顶标高70.0m，边坡沿山体环形台阶状展布。住宅项目场地以微风化岩为主，酒店和商务公寓上部为残基层，下部以中、微风化岩为主。
二、支护方案
2.1边坡的分类
按成因分类可分为人工边坡和自然边坡。
按地层岩性分类可分为土质边坡和岩质边坡。
按使用年限分类可分为永久性边坡和临时性边坡。永久性边坡即设计使用年限大于等于2年的边坡；临时性边坡即设计使用年限不超过2年的边坡。
该工程根据开挖边坡后期回填情况，将边坡分为临时边坡和永久边坡。
2.2边坡安全等级划分
边坡支护平面图如下图：
2.3边坡支护方案
根据建筑规划方案，场地中央保留主要山体，山顶标高为70m，边坡最大支护高度29.1m。建筑地下室沿山体环状布置，分级开挖，分级最大开挖高度10.4m。
A段位于最上级的边坡，受场地地形和边坡地质条件控制，开挖范围内主要以微风化岩层为主，采用锚索+锚杆+挂网喷锚的支护方案。
B段、C段主要位于边坡中间部分，开挖范围内主要以微风化岩层为主，支护方式主要采用锚杆+挂网喷锚或挂网喷锚的支护方案。
A~C段均为永久性边坡。
G段酒店西北侧临小区道和消防道路段：
由于场区东北侧正和场区内综合大楼基础已开挖完成，正在进行底板的的施工，其基坑开挖底面标高约51.0m，设计底面标高为55.6m。场区内消防道路标高为53.8~59.4m，紧邻的小区道路在基坑开挖后回填至设计标高53.8~51.1m。基坑开挖底标高为40.9m。该段基坑开挖过程中，在小区道路以下标高段为临时边坡，其上为永久边坡。考虑施工中需使用消防道路，在道路标高55.6m以下，采用桩锚支护；在标高55.6m以上，采用双排桩支护；临时支护段采用挖孔桩+桩间挂网喷锚+岩钉的支护方式，永久支护段采用双排桩+桩板挡墙+锚索的支护形式。
XF段正和小区东侧与临近幼儿园的消防道路段：
该段消防道路设计标高为59.4~62.5m，正和小区道路设计底面标高55.6~55.7m，边坡支护高度为3，8~6.9m，该侧地下室基坑开挖至设计标高约51.0m，坡顶考虑施工塔吊和装载重车。消防道路边线距离场区红线1.0m；正和小区道路道路宽4.0m，其道路边线距离红线距离4.0m（作为消防道路工作面）。采用挂网喷绿色砼+锚杆（索）的支护方式，坡脚设置护脚墙，该段为永久性边坡。
M1~M24段为边坡临时支护段，采用钢筋土钉+放坡支护。
幼儿园位置上部采用微型桩+桩板式锚杆（索）挡墙支护。下部采用1：0.1放坡开挖，锚杆（索）挡墙支护。在填方区采用衡重式挡墙支护。该段为永久边坡。
其它段位置较低的地段开挖范围内主要是微风化岩，主要支护方案采用挂网喷锚。
地下室楼板与山体连接的位置设置钢筋砼腰梁，并根据结构图纸做好预埋件的埋设。
2.4排水措施
边坡基本上直立开挖，多数位于建筑下方并封闭，场地施工后边坡受降水影响小。边坡排水只考虑疏排坡体内的排水措施，设D50泄水孔。坡脚设置排水明沟接入到场地内排水系统。
三、边坡分析
（一）边坡稳定性的影响因素
边坡的稳定性受多种因素的影响，可分为内部因素和外部因素。内部因素包括岩土性质、地质构造、岩土结构、水的作用、地震作用、地应力和残余应力等，外部因素包括工程荷载条件、振动、斜坡形态以及风化作用、临空条件、气候条件和地表植被发育等。
边坡稳定性的影响因素很多，如：
a.岩土的性质：包括岩土的坚硬（密实）程度，抗风化和抗软化能力，抗剪强度，岩土矿物颗粒大小，形状以及透水性能等，由坚硬、矿物稳定、抗风化性能好、强度高的岩土组成的边坡，稳定性一般较好。
b.岩层结构及构造：包括节理，劈理、裂隙的发育程度及分度规律，结构面胶结情况以及软弱面，破碎带的分布与斜坡的相互关系等，这些因素使岩体产生不同的结构面和结构体。不稳定的岩体结构，往往会沿着一个结构面或多个结构面的组合边界产生剪切滑移、张裂破裂和错动变形等而造成边坡岩体的失稳。
c.水文地质条件：地下水埋藏条件，流动、潜蚀情况以及动态变化以及地表水、大气降水等。水对边坡岩体稳定性的影响不仅是多方面的而且是非常活跃的，大多数边坡岩体的破坏和滑动一般都与水的活动直接有关系。
d.风化作用：使岩土的抗剪强度减弱，裂隙增加，影响边坡形状和坡度，使地表水易于侵入，改变地下水的动态等，造成边坡失稳；若沿裂隙风化时，可使岩土体脱落或沿边坡崩塌、滑移等。
f.地震作用：地震对边坡稳定性的影响极大，地震往往伴随有大量的边坡失稳。地震作用除了岩土体受到地震加速度的作用而增加下滑力外，岩土中的孔隙水压力增加和岩土体强度降低，还引起土层的液化，使岩土的强度降低都对边坡的稳定性极大影响。
g.地貌因素：边坡的高度、坡度和形态是影响斜坡稳定性的重要因素。不同地貌的边坡其稳定性也有很大差别。
h.人为因素：边坡不合理的设计、施工，基坑开挖、坡顶过度堆载及爆破、打桩震动等都可能造成边坡失稳。随着人类建筑工程活动规模的日益扩大，人类建筑工程活动对边坡稳定性的影响越来越显著，不当的工程活动引起的边坡失稳事故频频发生，使得人们不得不重视人类工程活动对边坡稳定性的影响。
（二）边坡破坏的基本形式
边坡形成过程中，由于受各种因素的影响和变化，边坡岩土体将发生不同方式、不同规模和不同程度的变形，并在达到一定程度下发生破坏。边坡破坏形式一般为崩落（塌）、倾倒、滑动和流动等，还可组合成多种复合类型，如滑坡+泥石流。对于土质边坡，粘性土的破坏面基本上为圆弧形，无粘性土的破坏面基本上为直线形。对于岩质边坡，多沿软弱结构面发生滑移，破坏面可分为直线形、折线形、楔形。对于较大规模的碎裂结构岩质边坡，破坏面为圆弧形。如岩土界面与边坡倾向一致时，则可能发生沿界面的滑移。
（三）本项目边坡支护面大多为中、微风化岩层，局部存在破碎带和局部粘土层。边坡岩层主要采取爆破开挖形式，粘土层及强风化层采用机械开挖形式。边坡支护施工除考虑了场地地形、边坡地质条件和周边环境影响，还考虑了边坡堆载和大气降水等因素的影响。根据设计，本项目采用了多种边坡支护方式，如放坡支护+钢筋土钉、悬臂式挡墙、普通锚杆+挂网喷浆、预应力锚杆+挂网喷浆、预应力锚索+挂网喷浆、排桩+岩钉+挂网喷浆、桩板墙+锚索等形式。
四、常见支护方式
常用的支护结构型式有：重力式挡墙、悬臂式支护、扶壁式挡墙、板肋式或格构式锚杆挡墙支护、排桩式锚杆挡墙支护、锚喷支护、坡率法等。深基坑支护还采用桩撑支护、地下连续墙等支护方式。一般工程项目采取的支护方式都不是单一一种支护方式，往往会采用多种支护方式组合使用。
1、重力式挡土墙
重力式挡土墙是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。优点是就地取材，施工方便，经济效果好。缺点是体积、重量大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。
挡土墙在墙后填土压力作用下，必须具有足够的整体稳定性和结构的强度。设计单位应验算挡土墙在荷载作用下，沿基底的滑动稳定性，绕墙趾转动的倾覆稳定性和地基的承载力。施工时必须按设计施工挡土墙墙趾，不得遗漏。
2、悬臂式挡土墙
悬臂式挡土墙指的是由立壁、趾板、踵板三个钢筋混凝土悬臂构件组成的挡土墙。面坡常用1：0.02~1：0.05，背坡可直立。墙顶宽一般不小于200，踵板采用等厚，趾板端部厚度可减薄，但不小于0.30m。悬臂式挡土墙构造简单，施工方便，能适应较松软的地基，墙高一般在6m-9m之间。当墙高较大时，立壁下部的弯矩较大，钢筋与混凝土的用量剧增，影响这种结构形式的经济效果，此时应采用扶壁式挡土墙。
3、扶壁式挡土墙
扶壁式挡土墙指的是沿悬臂式挡土墙的立臂，每隔一定距离加一道扶壁，将立壁与踵板连接起来的挡土墙。扶壁起到加劲肋的作用，以改善立壁和踵板的受力条件，提高结构的刚度和整体性能，减小立壁的变形。扶壁式挡土墙是一种钢筋混凝土薄壁式挡土墙，其主要特点是构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好的发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。
由于墙踵板要求的施工作业面较大，常用于填方边坡，一般作为路肩墙或路堤墙使用。扶壁式挡土墙底板（墙趾和踵板）一起整体浇筑，立壁和扶壁一起浇筑。扶壁式挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和墙踵板上方填土的重力来保证的，而且墙趾板的设置也显著地增大了挡土墙的抗倾覆稳定性并大大减小了基底接触应力。
4、板肋式或格构式锚杆挡墙支护
板肋式锚杆挡墙主要由锚杆和钢筋混凝土肋柱、挡土板组成。肋柱是挡土板的支座，墙后的侧向土压力作用在挡土板上，并通过挡土板传递给肋柱，再由肋柱传递给锚杆，由锚杆与坡体之间的锚固力即锚杆抗拔力使之平衡，以维持墙身及墙后坡体的稳定。现浇挡土板适用于挖方地段，常做成与肋柱连在一起的连续板。板肋式锚杆支护要求施工工艺较高，要配套钻孔、灌浆等专有机械设备，且需耗费一定的钢材。
格构式锚杆挡墙是利用现浇钢筋混凝土梁和柱构成框架进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构框格中可进行植被护坡，即能达到边坡支护的目的，又能恢复植被，提高绿化率，美化环境。它具有工期短、施工条件好、效果显著、外形美观等优点。
5、排桩式挡墙支护
排桩式挡墙支护通常由支护桩、支撑（或土层锚杆）及止水帷幕等组成。排桩可根据施工情况为悬臂式支护结构、拉锚式支护结构、内撑式支护结构和锚杆式支护结构。当地下水位高于基坑底面时，常采用排桩加截水帷幕的形式，截水帷幕常采用水泥搅拌桩等，同时需采取降水等措施。排桩式支护一般用于周边环境较比复杂和安全等级要求较高的边坡支护。
6、锚喷支护
锚喷支护是借高压喷射水泥混凝土和锚岩层中的金属锚杆的联合作用加固岩层，使锚杆、混凝土喷层和岩体形成共同作用的体系，防止岩体松动、分离。锚杆和喷射混凝土与岩体共同形成一个承载结构，可有效地限制岩体变形的自由发展，防止岩体松散坠落。它可用作施工过程中的临时支护，也可做为永久支护。本项目大部分锚喷支护均作为永久性支护。
对于局部支护的情况，锚喷支护根据地质条件，可以单独采用锚杆，也可以单独采用喷射混凝土支护。锚喷结合，在一般临时性支护中普遍使用，而采用锚喷支护时，一般加设单层或双层钢筋网（即通常说的挂网喷浆形式），可提高喷射混凝土层抗拉强度和抗裂能力，从而提高支护能力。
锚喷支护的施工工艺：材料试验—测量放线—钻锚杆孔—锚杆孔检查—安装锚杆—锚杆孔注浆—安装钢筋网—喷射混凝土—混凝土养护—（若为预应力锚杆，则混凝土强度达到设计要求后进行张拉锁定）。
7、坡率法
在边坡设计中，如果通过控制边坡的高度和坡度而无须对边坡进行整体加固就能使边坡达到自身稳定的边坡设计方法，通常称为坡率法（常称为自然放坡），是一种比较经济、施工方便的方法，在条件许可的情况下，应优先采用坡率法。对于放坡开挖对拟建或相邻建（构）筑物有不利影响的边坡，地下水比较发育的边坡和稳定性差的边坡，不应采用坡率法。
8、桩撑支护和连续墙支护
排桩+内支撑支护和连续墙支护是对施工场地条件和周边环境条件受动限制、支护高度较大时深基坑支护常采用的支护形式。两种支护形式均有整体性好，刚度大等的优点，但造价较高，施工需要专业设备。
结束语
目前，边坡支护正在向着综合性方向发展，即受力结构与水结构相结合、临时支护结构与永久支护结构相结合、基坑开挖方式与支护结构型式相结合。这几种结合使边坡支护更加稳定。此外，通过对边坡支护结构的科学计算、合理设计，必然能使其达到安全可靠和经济合理双重目标。
参考文献
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［3］CECS96：97，基坑土钉支护技术规程［S］.北京：中国工程建设标准化协会，2011.
［4］陈新颖，唐晓松.深基坑土钉和预应力锚杆复合支护方式的探讨.岩土力学，2012.
论文作者:黄靖鸿
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/15
标签：挡土墙论文; 挡墙论文; 结构论文; 标高论文; 锚杆论文; 岩土论文; 稳定性论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;