中国市政工程西南设计研究总院有限公司 四川成都 610081
摘要：随着社会经济不断发展，建筑各个领域都取得很多突破性进步。对于复杂的高填方边坡设计来说，也取得了一定成就。本文以四川某地食堂建设为例进行深入探讨，找出设计的关键问题，包括整体设计的稳定性、土压、地基的承载能力、变形控制等，对于不同的问题采取合理的治理设计方案，保证边坡安全及工程顺利开展。
关键词：复杂高填方；边坡；设计方案
在进行工程建设时，为了保证工程质量就需要进行高填方边坡设计。这类工程通常会受到外部因素以及自身所处条件的制约，给工程设计和施工增加了一定难度。此外，如果对此类高填方边坡的支护不合理，将极易引发边坡失稳现象，给周围的建筑物带来安全隐患。因此，对此类边坡的治理设计进行讨论研究具有重要价值。高填方边坡之所以设计难度较大主要是以下几点原因：其一，边坡高度较高，土压力也较大，难以保证边坡整体稳定性；其二，无法保证填土质量，填土的设计参与与实际力学参数存在明显差异，这种差异需要设计人员重点考虑；其三，边坡工程的长久性难以保证，对永久性边坡来说寿命可达到50年，但是受地面风化、地下水以及地震等外界因素影响，导致工作人员无法准确估计边坡受到的影响程度；其四，边坡周围存在建筑设施，因此还应重视边坡的变形控制，再加上人们对美观的要求，也给边坡的设计增加了难度[1]。受上述四点因素影响导致高填方边坡治理支护设计出现的问题主要为：土压力、整体稳定性、边坡抗剪及边坡变形控制等问题。
1 工程概况
项目为四川某地食堂建设，边坡工程在学校内，位于拟建食堂的北面和东面，位于北面边坡的高度在14m左右，坡度在20-30°之间；东面边坡的高度在6m左右，坡高为20°。项目处于山坡地带，具有显著的高差，在进行食堂基础施工时需要大规模的进行土石方回填，通过基础平台回填使土质边坡更加高陡。一旦发生降雨将会导致边坡下滑，影响道路以及坡底的居民财产和生命安全。为了避免这些不利现象的发生，必须及时对该边坡采取有效的支挡措施。本工程北侧边坡高约14m，东侧边坡高约6m，本工程边坡支护按此设计。北侧边坡采用桩板式挡墙进行支护，其中：挡土桩桩长18m，挡土桩设计尺寸为2.0m×1.5m，桩与桩之间采用现浇挡土板连接。东侧边坡采用重力式挡土墙进行支护，坡顶以上裸露土层采用混凝土进行封闭。如图1所示，为边坡支护平面图。
图1 边坡支护平面图
2 工程的地质条件
2.1 地形特点
拟建项目地点为学校内，地貌性质为属于构造剥蚀浅丘地貌。北侧边坡高约14米、东侧边坡高约6m，场地自然边坡坡度一般为20-30°左右。
2.2 气象水文
拟建场地地处气候类型为亚热带湿润气候。气温特点为全年气温变化无极端，即冬季不过与寒冷，夏季不过与酷热。年均气温在16℃左右。冬暖夏凉，环境优美，植被较多，气候温暖潮湿。光照时间短，常年降雨量为1204-2367mm之间，年均降雨量约为1693mm且四季降雨量不均匀分布。
2.3地层岩性
据现该工程详勘报告，构成场地的地层为：第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系上更新统冰水沉积冲积层（Q3fgl+al）含卵石粉质黏土及卵石层，下伏白垩系下统灌口组（K2g）泥岩。
3 边坡设计的关键问题以及解决对策
3.1 保证边坡整体的稳定性
要想保证边坡整体的稳定性，首先应保证填土质量，这也是一种较为便捷和节省投资的方式。考虑到高的厚的回填土，一般施工质量难以把控。对此，可施工企业可通过加筋土墙的方式开展施工，每隔400mm便进行加筋土铺设，将填土压实，尽量使填土质量达到最佳状态。此外，还可结合施工条件，将坡度设置为1：0.5，可以减小边坡下滑力。
另外，还可从边坡支护进行控制。边坡的地基土土质松软，极易出现剪出口，导致表面破整体稳定性下降。因此，还应对边坡进行良好的支护。首先，对于北面桩板墙进行支护。北面桩板墙挡土桩是采用C30砼进行浇筑，数量为18根，长为18m,横截桩桩面积为1.5×2.0m，间距为4.5m（详见图2）。挡土桩是通过人工开挖的方式进行，护壁间隔为1m，利用C20混凝土完成浇筑[2]。依照开挖后的桩孔土质选择合理的护壁方式，如果桩壁土质不实，容易发生塌陷。则可进行0.5m分节护壁。另外为了避免边坡土体从桩内滑出，还应在抗滑桩后进行挡土板浇筑，浇筑的混凝土为C30号，将挡土板的宽度设置为1m，长度设置为3.0m，厚度为0.3m。对回填的碎石土进行分层碾压，严谨使用粘性土。其次，边坡东面采用重力式挡土墙进行支挡防护。东面边坡支挡使用的混凝土标号为C25，挡墙全长约35m，高度约为7m，在挡土墙分段每10-15m之间设置1道沉降缝，沉降缝宽度为2cm。挡土墙墙高为7m，基础埋深不小于1.0m（详见图3）。
图2 桩板墙挡土桩设计结构图
3.3 提升地基的抗剪能力
根据地质勘查报告显示区域内的土体主要为素填土，力学性质较差，无法满足高填方边坡的填筑需求。为了提升地基的承载能力可以采用夯实碾压，这样可以对地基的密实度起到一定提升作用，可以提供填土稳定性。
3.4 控制变形情况
为了防止边坡出现变形情况，应采取有效的控制变形方案，比如采用CAT钢塑复合带。CAT钢塑复合带的优势在于强度与刚度始终，能够有效控制变形情况[3]，另外，由于高填方挡墙下部土承受的压力较大，要想保证挡墙内部的稳定性就需要高强度的材料做支撑。
在完成高填方挡墙施工之后，土体的固结将会引发边坡出现沉降。如果盲目的对坡顶建筑进行施工，可能会导致建筑被破坏。因此，在边坡沉降稳定后在进行坡顶建筑物的施工。
4 具体的施工方法
4.1 挡土桩和护壁的施工
4.1.1 在对桩板墙进行施工前应先对抗滑桩进行施工，然后在将悬臂段的护壁拆除，对挡土板进行现浇。抗滑桩的施工顺序是以跳桩施工顺序为基础开展的，依次按照Z01-Z03-Z05-Z07...的顺序开展[4]，等到桩体浇筑满足工程所需强度后，在开展桩开挖以及浇筑等工作。
4.1.2 施工前进行实地采样，经检查无误后在开展桩井开挖。通过人工挖空与护壁施工相结合的方式进行桩孔开挖，挖掘和护壁支撑作业应保持连续性，开挖前应做好井口的锁口工作。另外，对于井壁变形可能滑动变形的部位用钢筋加密处理。
4.1.3 在各桩的开挖达到设计标准之后，再开展钢筋笼吊装和立模工作。将孔底清理干净，吊放钢筋笼，并保证其位置准确，没有发生偏斜。在各项都到达设计要求后，进行混凝土浇筑[5]。对桩身的浇筑应尽量一次完成，如施工条件不允许，则应严格按照施工规范进行浇筑，避免留有施工缝。另外，在进行抗滑桩钢筋加工、安装与质量验收工作时也应依照相关规定开展。
4.1.4 为了便于挡土板的施工，应在挡土桩浇筑完成之后将悬臂段部分的护壁拆除。因此在进行抗滑桩浇筑之前，应在此段的护壁内侧设置好隔离措施，便于护壁的拆除。
4.1.5 挡土桩钢筋笼的制作与安装：桩身纵向主筋连接应采用机械螺旋连接，且相邻的钢筋接头应互相错开。
4.1.6 在进行抗滑桩挖孔施工的同时还应将地质进行编录，如果底层的实际情况和设计存在明显差异，则应向上级单位请示，对设计进行合理变更。
4.2 挡板的施工
4.2.1 当桩身的强度满足设计的80%以后则可开展挡土板施工，采取分段开挖的方式且开挖深度在3m之上，如果桩间的土土质较差则可适当降低开挖深度。当人工修整边坡面达到设计挡板的为之后将露出的护壁撤出，使桩身和挡板能够连接。处理桩身和挡板的接触面应考虑施工缝。
4.2.2 各挡板设置合理的排水盲管，深度控制在1.5m，成孔孔径控制在130mm，并设置好斜度，使水流顺利排出。
4.3 重力式挡墙的施工
4.3.1 施工要求：当开挖设计标高，并经验收合格之后，方可进行支模，当各项均满足技术要求后，方可进行混凝土的灌注。桩身混凝土浇筑应尽可能一次到顶，如施工不可避免时，应按技术规范规定进行处理。
4.3.2 挡土墙排水盲管：每跨挡板设置1根排水盲管，沿挡土板中心进行布置。在浇注面板混凝土前将制成的盲管插入孔内并将孔与盲管间的空隙用粘土封闭，防止浇注混凝土时水泥浆渗入孔内。
结束语
综上所述，在工程建设中边坡设计是一项重要环节，对工程整体质量有直接影响，稍有不慎将会导致边坡下滑，给周边的建筑或居民带来安全及经济影响。对此，还应加强对边坡设计的研究，提高其稳定性，结合工程实际情况，从抗滑桩施工、护壁施工以及挡板施工等多方面进行控制，只有这样才能减少高填方边坡设计出现的问题，为工程整体的建设奠定基础。
参考文献
[1]黎佳初, 廖波. 复杂高填方边坡设计关键问题的探讨[J]. 世界有色金属, 2017(8):132-132.
[2]吴丹泽. 山区机场高填方边坡稳定性分析及处治方案研究[J]. 北方交通, 2017(8):64-67.
论文作者:夏冬冬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/5
标签：挡墙论文; 工程论文; 挡板论文; 稳定性论文; 混凝土论文; 挡土墙论文; 土质论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;