100 年永久土巖混合邊坡工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

■王 響 ■北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，重慶市 401147

重慶軌道交通四號(hào)線一期工程部分線路靠長(zhǎng)江沿岸坡地地帶沿海爾路東西向敷設(shè)，由于沿線地形地質(zhì)條件及線路特點(diǎn)，不可避免地需要在局部車站及區(qū)間地段建造永久性邊坡支護(hù)工程，此類邊坡工程設(shè)計(jì)使用年限確定為100 年。本文以重慶軌道交通四號(hào)線一期工程黑石子站永久邊坡工程為例，對(duì)100 年設(shè)計(jì)使用年限的永久土巖混合邊坡工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討。

1 工程概況

黑石子站位于海爾路路南側(cè)坡地中，北高南低，地勢(shì)起伏較大，地面相對(duì)高差20m 左右。車站按坡地建筑設(shè)計(jì)為地下一層地上兩層的半地下車站，頂層樓面與坡頂海爾路路面平齊。車站建設(shè)將在北面海爾路一側(cè)形成長(zhǎng)約220.5m，高度約10～13.5m 的土巖混合永久邊坡。本文就其中某一代表性地質(zhì)斷面為例，此邊坡為13.4m 高的土巖混合邊坡，上部約4m 人工素填土，下部巖層為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。通過(guò)計(jì)算分析判斷，此邊坡無(wú)外傾結(jié)構(gòu)面，邊坡穩(wěn)定性受自身強(qiáng)度控制，邊坡破裂角取61°。該邊坡的巖體類型為Ⅲ類，巖體等效內(nèi)摩擦角取55°。

圖1 邊坡典型地質(zhì)斷面圖

2 支護(hù)方案比選

由于坡頂緊鄰海爾路，無(wú)放坡開挖條件，因此考慮以下三種支護(hù)方案進(jìn)行比選:懸臂樁板擋墻、板肋式錨桿擋墻及排樁錨索擋墻。

(1)懸臂樁板擋墻方案。懸臂樁結(jié)構(gòu)受力清晰，構(gòu)件受力計(jì)算較為明確，施工工序相對(duì)較少。但為滿足受力、變形及裂縫寬度要求，懸臂樁身截面一般為矩形，尺寸較大，成孔需采用人工挖孔。而人工挖孔安全風(fēng)險(xiǎn)較高，且施工進(jìn)度慢，造價(jià)較高。

(2)板肋式錨桿擋墻。采用逆作法施工的板肋式錨桿擋墻工藝成熟、工期短且安全、經(jīng)濟(jì)，在重慶的永久巖質(zhì)邊坡工程中應(yīng)用廣泛。但在上部土層較厚的情況下，由于板肋式錨桿擋墻的肋柱及擋板后做，上部土層開挖時(shí)會(huì)存在一定的安全隱患。

(3)排樁錨索擋墻。由于錨索的存在，樁身尺寸可大大減小，采用鉆孔灌注樁可大大縮短施工工期。同時(shí)排樁的預(yù)先打入可大大減小上部土層開挖的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。由于坡頂為城市主干道海爾路，考慮采用預(yù)應(yīng)力錨索的主動(dòng)支護(hù)系統(tǒng)，可有效控制邊坡變形。

因此本工程的土巖混合邊坡采用排樁錨索擋墻進(jìn)行支護(hù)。

3 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本工程設(shè)計(jì)使用年限100 年，邊坡安全等級(jí)為一級(jí)，邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)取1.35，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1。除了上述主要設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)可參照建筑荷載規(guī)范(GB50009-2012)規(guī)定可變荷載考慮設(shè)計(jì)使用年限調(diào)整系數(shù)γL。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100 年時(shí)γL=1.1。(2)根據(jù)邊坡規(guī)范規(guī)定，邊坡工程抗震設(shè)防烈度不應(yīng)低于邊坡塌滑區(qū)內(nèi)建筑物的設(shè)防烈度。重慶地區(qū)為6 度區(qū)，據(jù)規(guī)范，可不進(jìn)行地震計(jì)算。本工程坡腳為地鐵車站，邊坡工程抗震設(shè)防類別按重點(diǎn)設(shè)防類，永久支護(hù)結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施按三級(jí)抗震確定。

4 耐久性設(shè)計(jì)

4.1 錨固體系

(1)錨索類型確定。傳統(tǒng)拉力型錨索在工程中應(yīng)用廣泛，但因其錨固段灌漿體受拉，漿體易開裂，防腐性能較差，而壓力分散型錨索可避免此問(wèn)題。壓力分散型錨索因錨固段灌漿體受壓，漿體不易開裂，防腐性能好;錨索的拉力經(jīng)由承載板加壓與鉆孔不同深度的注漿體上，各注漿體分散承載，避免了注漿體壓應(yīng)力集中，使得錨固段注漿體受力更加均勻，承載力高。鑒于其較好的受力性能及耐久性，本工程選用壓力分散型錨索。

(2)錨索防腐處理。根據(jù)巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程(CECS 22 ∶2005)，本工程永久性錨索的防腐等級(jí)為Ⅰ級(jí)。①自由段:錨索筋材采用工廠化生產(chǎn)的無(wú)粘結(jié)鋼絞線，嚴(yán)禁采用有粘結(jié)鋼絞線涂抹油脂套管的工藝方式。無(wú)粘結(jié)鋼絞線外包PE 層采用雙層，內(nèi)外層厚度各1mm，防腐油脂線重量不小于32g/m，鋼材與PE 層間摩擦系數(shù)0.04。②錨固段:承壓板后設(shè)安全型壓力分散裝置。安裝裝置部分的鋼絞線(約40cm 長(zhǎng))要?jiǎng)兂裏o(wú)粘結(jié)鋼絞線的PE 防護(hù)套管，用鋸末除去鋼絞線防腐油脂，并用面紗清潔擦拭，在擠壓完成額定錨固力的內(nèi)錨具及P 錨后，在裸露鋼絞線部分涂抹無(wú)腐蝕性的油脂后用密封管封裝。

4.2 混凝土結(jié)構(gòu)

據(jù)規(guī)范，建筑邊坡工程的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010、《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50476-2008 的規(guī)定。本工程支護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)為C40，圍護(hù)樁樁身鋼筋保護(hù)層厚度70mm，構(gòu)件須進(jìn)行裂縫款寬度驗(yàn)算，裂縫寬度按0.2mm 控制。

5 監(jiān)控量測(cè)

5.1 施工期監(jiān)測(cè)

為實(shí)現(xiàn)邊坡工程的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工，監(jiān)控量測(cè)是施工的重要組成部分。通過(guò)監(jiān)測(cè)掌握邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)動(dòng)態(tài)，同時(shí)對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)分析處理，對(duì)各開挖步序的支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)行信息反饋，必要時(shí)可對(duì)下步施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并在邊坡出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

5.2 運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)

工程監(jiān)測(cè)應(yīng)建立長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)建設(shè)、監(jiān)測(cè)設(shè)備儀器安裝和保護(hù)、數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)處理與分析、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)或總結(jié)等。規(guī)范僅規(guī)定一級(jí)永久性邊坡工程竣工后的監(jiān)測(cè)時(shí)間不少于2 年。本工程永久性邊坡設(shè)計(jì)使用年限為100 年，為確保運(yùn)營(yíng)安全，還應(yīng)根據(jù)運(yùn)營(yíng)部門相關(guān)要求制定運(yùn)營(yíng)期巡查及監(jiān)測(cè)方案，測(cè)量周期不少于1 次/年。運(yùn)營(yíng)期間還應(yīng)制定應(yīng)急處理預(yù)案，根據(jù)巡查和監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)邊坡結(jié)構(gòu)采取修補(bǔ)和治理措施。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)設(shè)計(jì)使用年限100 年的邊坡工程由于其安全要求及耐久性可靠性要求都極高，因此在方案設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)根據(jù)實(shí)際周邊環(huán)境及水文地質(zhì)條件，選擇合理的邊坡支護(hù)方案;

(2)本工程實(shí)例中，土巖混合邊坡工程采用壓力分散型錨索的排樁錨索擋墻，并采取足夠的耐久性設(shè)計(jì)措施后，可滿足100 年邊坡工程的設(shè)計(jì)要求;

(3)建立長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，制定長(zhǎng)期巡查制度及監(jiān)測(cè)方案，并制定相應(yīng)的應(yīng)急處理預(yù)案。

［1］GB 50330-2013 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］CECS 22∶2005 巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB50911-2013 城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.