探讨边坡设计方案与施工问题及解决方案

探讨边坡设计方案与施工问题及解决方案

郭鑫

山西冶金岩土工程勘察有限公司， 山西 太原 030002

摘要：一些景区建筑、古刹名寺往往建造在高陡峭壁之上，建筑物所临边坡稳定与否，对坡底、坡顶建筑物的安全至关重要。本文通过某边坡实例阐述设计方案、施工中遇到的困难及解决的方法进行分析，为类似工程提供借鉴。

关键词：高边坡；格构梁；锚索；支护桩

0 引言

有自然形成的边坡，有人工回填的边坡。自然边坡的稳定性，受地质、环境因素制约，包括岩层倾向、倾角，岩层产状，大气降雨等因素；人工回填土边坡稳定性，受回填土成分，颗粒组成，回填密实度，压实系数，回填高度，坡率等诸多因素制约。在高边坡坡顶或坡底存在建筑物，需采取支挡防护措施，避让一定的安全距离。

以某高边坡治理工程为例，边坡最大高差约37.0m，现状局部为毛石挡墙砌筑支护。场地毛石挡墙局部破损开裂，边坡失稳会对坡顶建筑物及坡底道路造成极大安全隐患。

1、场地地质概况

场地地基土自上而下，依岩性可划分为4层：

第①层：回填土（Q₄^2ml）

杂色，以粉粘、碎石为主，分选性差，级配不良。含粉土、煤屑、碎砖、风化岩块等，颗粒不均，稍湿，稍密。均匀性差，堆积时间超过5年，厚度4-5米。

第②层：混合土（Q₄）

杂色，以粉粘、碎石为主，含有大量块石。分选性差，级配一般，稍湿～湿，稍密～中密，均匀性较差，厚度2-3米。

第③层：碎石（Q₄^ol）

绿灰～黄灰色，母岩成分以中风化的片岩、片麻岩、千枚岩等变质岩为主，呈棱角形～次棱角形，分选性差，级配一般，含块石，粒径2-15cm，个别粒径可达40cm。以少量含砂砾的粉质粘土充填，稍湿，稍密～中密，厚度2-5米。

第④层: 铺上组芦嘴头段绢云母石英片岩（Ar）

绿灰～灰色，强风化，裂隙发育，岩样为块状、碎块状，偶有短柱状，破碎。单轴饱和抗压强度为6.91MPa，属软岩。岩体基本质量等级为Ⅴ级。岩层产状120°～135°∠22°～28°，节理裂隙发育，属于外倾边坡。

2、水文地质条件

勘察50米深度范围内未揭露地下水。

3、边坡及挡墙现状

拟建场为冰蚀地貌，场地地形狭长，坡陡沟深，场地有毛石挡墙，水泥砂浆砌筑。坡顶与坡底起伏较大，自北向南高差逐渐增大（挡土墙全貌见图3.1），最大高差37米。挡墙墙面几乎直立，经实地测量，坡度为84°，墙下土坡坡度约35～50°。

图3.1 挡土墙全貌 图3.2 墙面病害

该处挡土墙建于2010年左右，当时施工时，未进行专门的设计，因此设计资料不明，该挡墙高度从基底算起，挡墙高达20米，挡土墙厚度3-5米。为保护已有挡土墙，在挡土墙外堆有碎石、块石与粉土、粉粘组成的混合土。局部未修筑挡土墙，顶部砖墙出现了较严重的裂缝，局部挡土墙墙面受水流冲刷，砌浆脱落，出现缝隙。现状条件下，挡墙为欠稳定状态，且已发现病害（墙面病害见图3.2），建议对坡体进行加固治理。

4、边坡稳定性分析

场地现状为毛石挡墙与人工填土堆填形成，最大高差约为37.0m，挡墙顶部部分地段砖墙沉降开裂严重，已不能满足正常使用的要求。回填区域坡体上植被现为醉汉林，坡面土体流失严重，局部形成冲沟，雨水等极易渗漏进入坡体，对坡体稳定性有很大安全隐患，需要进行坡体加固处理，保证其安全使用。边坡处于欠稳定状态。由于后续要在挡土墙上复建已损毁建筑，复建建筑为砖木结构，对变形较敏感，且建筑物本身对挡土墙又属于增载，而重力式挡土墙通常变形较大，因此建议对该段挡土墙采用格构梁+预应力锚索进行加固。

5、边坡支护设计方案

边坡最大高度为37米，边坡上部27米采用锚索格构梁，中间留设16米平台，下部10米采用桩锚支护。

5.1坡体上部采用6排锚索格构梁：

（1）锚索的成孔直径150mm，倾角15°-20°；

（2）锚索竖向间距为3米，水平间距为2.5米，锚索长度20m-35m；

（3）锚索采用（1860）级5股15.2mm钢绞线，OVM锚具。

（4）锚索孔内注浆采用42.5普通硅酸盐水泥，采用二次劈裂注浆工艺。

5.2坡体中部留设16米平台，平台下为回填土，因此在平台下需铺设0.5米厚的3:7灰土做垫层，分层压实后，再对地面硬化处理，以免雨水渗入，软化地基。

5.3坡体下部采用桩锚支护，支护桩采用钢筋混凝土灌注桩，桩径为1.0米，间距2.5米，桩长18米-20米，嵌入地面下8米-10米，支护桩间采用200mm厚的混凝土板连接。自上而下设置3排锚索， 锚索的成孔直径150mm，倾角15°-20°，锚索的长度16m-20m。

6、施工中困难与解决方案

6.1原有毛石挡墙1-2米深度存在“井”字形配筋暗梁、暗柱，勘察与设计过程中未能发现，造成施工过程中格构梁间距不能按图施工，需要人工破除1-2米厚毛石挡墙，确定暗梁，暗柱位置，便于锚索避让施工。

6.2根据现场地质情况，场地内回填大量碎石土，片岩、片麻岩、千枚岩块石，强度高，粒径不均，回填方式为抛填，颗粒均匀性及密实性较差。采用潜孔钻成孔，在试成孔过程中经常出现成孔困难，卡钻，不冒气，不出渣等现象。为此我方更换施工设备，采用SKMG50型锚固钻机，跟管钻进。

6.3若跟管仍不能满足卡钻等要求，采用袖阀注浆地基加固技术，注浆充填密实后使该碎石土固化凝结，便于锚索钻探成孔。具体施工如下：⑴在坡顶采用100型或300型工程地质钻机，钻至预定深度，注浆孔直径100mm，间距为格构梁水平间距，袖阀管可采用直径50mm的塑料管，压力达到5MPa。

⑵采用PVC塑料管作袖阀管，为了方便地进行灌浆，在袖阀管上一般每隔33cm-35cm钻一组4Φ6mm或4Φ8mm的射浆孔，每组孔的纵向长度6cm-10cm，每米袖阀管上一般钻2-3组射浆孔。在每组射浆孔外部都包裹有一层橡胶套，橡胶套长度比每组射浆孔长度略长，以包裹住射浆孔为原则。在把袖阀管放入钻孔时，橡胶套的作用是防止钻孔泥浆或套壳料进入管内，灌浆时橡皮套在压力作用下被浆液冲开，使浆液进入地层，并且可保证按要求分清层次，形成劈裂，而当停止灌浆时，橡胶套又弹回并裹紧袖阀管，防止管外流体进入管内，起到逆止阀门的作业。为防止橡胶套上下错位，须在橡胶套两侧用固定环固定。袖阀管不应有较大的弯曲，内壁必须光滑。袖阀管安装结构如图6.1所示。

图6.1 袖阀注浆管安装结构示意图 图6.2 灌浆头结构示意图

⑶阀管上的每组射浆孔，即为一个灌浆段，灌浆头由双塞系统止浆塞和灌浆芯组成（如图6.2），每一次灌浆头在袖阀管中上下移动灌浆时，只包含一个灌浆段，亦即灌浆头移动距离与每组射浆孔间距相同。

⑷浆液采用42.5普通硅酸盐水泥与粉煤灰混合液，水：水泥：粉煤灰重量比可取1.0:0.5:0.5，平均每延米注浆量约150kg/m。

5结束语

综上所述，边坡设计与施工，是保障建筑物安全的一项重要内容。边坡设计方案，根据现场情况进行及时调整，做到动态设计，信息化施工，逐渐优化设计方案。本文以实际项目为例，探讨了边坡方案设计与施工中遇到的问题及解决方案，最终取得了良好的治理效果。为类似工程提供经验和设计思路，可为同类工程借鉴。

参考文献：

1. 《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013

2. 《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》 GB 50086-2015