深圳市国腾建筑设计咨询有限公司
【摘 要】边坡受地质条件和施工开挖等因素的影响，其原始应力平衡被打破，因而可能影响施工人员的安全。本文主要是以边坡支护工程为例，介绍其设计方案可行性。
【关键词】边坡工程；设计；方案
1 前言
近几年，随着我国经济的发展，大规模基础设施项目得以建设，其中边坡加固工程所占比例也逐渐增多，由于边坡失稳塌滑将严重危及到国家及人民群众的生命财产安全，因此对如何正确了解边坡的勘察、边坡稳定性设计、边坡加固等，都成为当下工程技术人员对边坡工程建设的研究重点。对于边坡的稳定性问题，专家学者早就在铁路、公路等基建建设中有过研究探讨。边坡的失稳通常是由多种因素共同作用的结果，其一是外力的作用破坏了岩体或土体原来的应力平衡。其二是岩体或土体的抗剪强度受外界因素的影响而降低。本人现以边坡支护工程为例，介绍高边坡支护设计，以供大家参考。
2 案例分析
2.1 工程概况
2.1.1 边坡基本情况
该项目地形地貌为南高北低，紧邻用地南侧为已建成的居民小区，按规划设计布置要求，新建项目与南侧已建居民小区之间要形成 8 m ～ 10 m 高边坡，坡顶标高 270 m ～278 m（已建小区场地），坡脚标高 261 m ～ 268 m（新建小区道路），边坡全长 175 m，环境较为复杂，切坡主要为回填土和崩坡积层。
2.1.2 边坡设计思路
因新建小区道路布置紧靠用地红线，红线外紧邻已建成的小区住宅楼，以自然放坡的方式处理新旧小区的高差显然不行。只能采取沿用地红线垂直切坡的方式，而切坡上方已建小区居民楼距坡顶最近点仅 4.5 m，同时其化粪池也紧靠用地红线。因此，保证已有建筑物和构筑物结构安全，控制施工中坡顶变形满足规范要求；同时已建小区紧邻新小区侧，已有部分抗滑桩，其中部分抗滑桩桩底高于新建小区的道路标高；该部分桩可否利用，也涉及到整个边坡工程的造价。
2.2 设计方案
2.2.1 抗滑桩 + 桩间挡板支护
1）方案介绍：在切坡为强风化泥岩位置，采用抗滑桩 + 桩间挡板支护。支护结构高8 m 左右，抗滑桩截面800×1 200，嵌岩深度大于 5 m。采用悬臂抗滑桩结构形式，桩间板板厚为 250 mm，面板嵌入边坡底线以下500 mm，采用逆作法施工，分级分段开挖，每级开挖高度不大于 2.5 m。
2）方案利弊分析：方案的优点是施工比较简单，都是传统工艺，对整个小区的环境影响比较小。缺点是：a.结构断面大；b.要占用边坡底部小区道路空间。
2.2.2 抗滑桩 + 桩间挡板 + 锚索支护
1）方案介绍：在边坡顶距已建住宅楼最近范围，考虑边坡顶部变形，住宅基础荷载扩散对边坡支护结构的影响，采用抗滑桩 + 桩间挡板 + 锚索支护。支护结构高 10 m 左右，抗滑桩截面800 × 1 200，嵌岩深度大于 3 m，锚索为 12 束 7 15.2，锚索与水平方向的夹角为 25°，锚索锚孔直径为 150 mm，锚入稳定岩层大于 9 m；桩间板板厚为 250 mm，面板嵌入边坡底线以下 500 mm，采用逆作法施工，分级分段开挖，每级开挖高度不大于 2.5 m，每段开挖长度不大于 20 m，详见图1。
图1 抗滑桩+锚索剖面图
2）方案利弊分析：方案的优点是坡顶变形小，支护结构能抵御上部原有住宅基础荷载扩散的影响，施工比较简单，都是传统工艺，对整个小区的环境影响比较小。缺点是：a.施工周期比较长（预应力锚索施工）；b.施工工艺和技术要求高。
2.2.3 原有桩 + 连接横梁 + 桩间挡板+ 锚索支护
1）方案介绍：在边坡位置，原小区设置有部分抗滑桩，但原有的边坡高度较低，无法满足新建小区与原小区高差要求，甚至部分原挖孔桩底标高，高于新建小区道路标高。经计算比较，在保留原边坡抗滑桩的基础上，将原有桩通过横梁连接为一整体，在横梁上设置锚索，锚入稳定岩层大于 9 m，也能满足变形和强度要求。原有桩与横梁及锚索大样图详见图 2。桩间板板厚为250 mm，面板嵌入边坡底线以下 500 mm，采用逆作法施工，分级分段开挖，每级开挖高度不大于 2.5 m。
图2 锚索与原有桩连接大样图
2）方案利弊分析：方案的优点是利用了原有边坡的抗滑桩，工程费用大幅降低。缺点是：a.横梁与原抗滑桩连接施工质量要求高，工艺复杂；b.预应力锚索施工周期长。
2.2.4 肋柱 + 柱间挡板 + 锚索（锚杆）支护
1）方案介绍：在边坡顶原有化粪池位置，因化粪池紧邻红线，
采用抗滑桩其较大的断面尺寸影响坡脚小区道路，因此在该范围采用肋柱 + 柱间挡板 + 锚索 + 锚杆支护（锚索、锚杆混用）。支护结构高 6 m ～7 m 左右，肋柱截面 300 ×400，底部嵌入道路地面下0.5 m，锚索为 13 束 7s15.2，锚索与水平方向的夹角为 25°，锚索锚孔直径为 150 mm，锚入稳定岩层大于 9 m；锚杆采用 3 根28，锚杆锚孔直径为 130 mm；肋柱间挡板厚为 200 mm，面板嵌入边坡底线以下500 mm，采用逆作法施工，分级分段开挖，每级开挖高度不大于 2.5 m，详见图3。
图3 肋柱 + 锚索、锚杆剖面图
2）方案利弊分析：方案的优点是肋柱断面小，采用锚索坡顶变形小，对整个小区环境影响也比较小。缺点是：a.施工程序多（有预应力锚索，有锚杆施工）；b.施工周期较长。
3 外部环境因素分析
（1）对自然条件的依赖性：岩土工程与自然界的关系极为密切，设计时必须全面考虑气象、水文、地质、地下条件及其动态变化，包括可能发生的自然灾害以及由于兴建工程改变自然环境引起的灾害，必须特别重视调查研究，做好岩土工程勘察工作。（2）岩土性质的不确定性：岩土参数是随机变量。不同的测试方法会得到不同的测试值。差异往往相当大，相互间无确定的关系。故在进行岩土工程设计时，不仅要掌握岩土参数及其概率分布，而且要了解测试的方法及测试条件与工程原型条件之间的差别。（3）注重经验特别是地方经验：近代土力学与岩石力学的建立，为岩土工程的计算和分析提供了理论基础。但由于岩土性质的复杂多变，以及岩土与结构相互作用的复杂性，不得不作简化，以致预测和实际之间有时相差甚远。鉴于岩土工程计算的不完善，工程经验特别是地方经验，在岩土工程设计中应予高度重视。
4 边坡设计要点
（1）在对边坡支护进行设计之前，要对现场的自然环境等因素进行勘探与核查，要深入勘察这些地方的地理自然方位状况，例如：地形特征或者凹凸状地形等，在一些凹地处有无堆积物，以及堆积物的状态等等，在这一过程中也要深入勘察岩芯，要努力将坡积层分辨清楚，而且在有必要的情况下，也可以再次勘察，由于坡积物的土力学的性能不是很好，再加上由于分布面积小，会影响其平衡性，而且在勘察的过程中也很容易被遗漏或者被忽略。（2）地质构造呈现顺层的岩质边坡，要积极选择大的坡度，岩面上面的土层很容易对岩石产生腐蚀作用，特别是当被雨水浸泡过以后，这些土层会沿着岩石的层面滑下来，如果暴雨来袭则很有可能形成滑坡，构成岩石本身的材料或质地在雨水的冲击与浸泡下，很容易在造成岩石的风化，所以，放坡要尽量采用最大的坡率。
5 结束语
边坡支护原则是，首先在保证安全和边坡支护坡体稳定的前提下，根据边坡的高度、地质条件、周边环境采取合适的支护形式，在同样保证边坡安全和稳定的情况下，还须考虑合理的施工工期，以及合适的工程造价。边坡支护作为一门实践性很强的学科，不应拘泥于形式。根据不同的施工环境、地质条件、工程特点、施工要求，要勇于实践和创新，为找到工程最适合的支护方式而不断探索。
论文作者:刘小明
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第10期
论文发表时间:2016/8/18
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