A 市某高層建筑邊坡工程支護設計

郝成寶

摘? 要：A市某高層建筑邊坡支護工程位于廣西東南部A市。場地為丘陵坡腳及山間盆地邊緣，在地形地貌上屬于云開大山北麓東段的丘陵地貌，場地的地勢北面高南面低，南面開闊北面臨山，山頂高程為197.29m，山腳高程為102.97～103.96m，山頂與山腳高差約93m～95m，自然坡度在24°～52°之間，地段內(nèi)起伏比較大。工程建設開始后.根據(jù)建筑工程的總體規(guī)劃，根據(jù)業(yè)主給定的場地總平面圖，地下室邊線距征地紅線2.90～4.50m，以用地紅線和地下室邊線間按整平標高開挖邊坡完成后，北側(cè)山體（2#、3#、5#高層住宅樓）將最終形成坡度約60°～80°，高約8.2～18.2m的高陡邊坡。.因此，需要根據(jù)相關(guān)規(guī)范與要求，對邊坡進行穩(wěn)定性計算，對不穩(wěn)定，欠穩(wěn)定邊坡要進行永久性支護設計，本文敘述的是其中北側(cè)山體（2#、3#、5#高層住宅樓）邊坡擬用排樁和錨索進行永久性支護設計與計算的全過程。

關(guān)鍵詞：建筑邊坡;穩(wěn)定性分析;永久性支護;排樁;錨固

1引言

近幾年，伴隨著高層建筑的不斷增高，基礎也相應的加深，由于基坑開挖所造成的邊坡穩(wěn)定性及其邊坡支護安全已經(jīng)成為了高層建筑施工時不可忽視的重要環(huán)節(jié)，應當予以高度重視。。

A市某高層建筑邊坡場地為丘陵坡腳及山間盆地邊緣，地貌上屬于云開大山北麓東段的丘陵地貌，在建場地地勢北面高南面低，南面開闊北面臨山，山頂高程為197.29m，山腳高程為02.97～103.96m，山頂與山腳高差約93m～95m，自然坡度在25°～50°之間。場地開挖邊坡坡頂高程為120.77m～138.68m，坡底高程為101.91m～105.07m，最大高差約36.5m，坡度30°～70°之間。邊坡巖土層主要由含碎石粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土等組成。根據(jù)業(yè)主提供的場地總平面圖，地下室邊線距征地紅線2.90～4.50m，以用地紅線和地下室邊線間按整平標高開挖邊坡完成后，北側(cè)山體（2#、3#、5#高層住宅樓）將最終形成坡度約60°～80°，高約8.2～18.2m的高陡邊坡。本邊坡屬土質(zhì)邊坡，坡高8.2～18.2m，坡度60°～80°，邊坡下為2#、3#、5#高層住宅樓，破壞以后后果嚴重，邊坡工程安全等級屬一級。因此，對該建筑邊坡的安全與穩(wěn)定性評價工作非常重要。因此有必要針對該建筑邊坡支護設計，并提供有效的設計方案。

（4）參考相關(guān)規(guī)范采用理正建筑邊坡護結(jié)構(gòu)設計軟件5.6對邊坡工程進行設計計算，做出對該邊坡的最優(yōu)支護治理方案;

2項目基本情況

本項目以A市某高層建筑的邊坡工程為基礎，分析了基坑邊坡的工程地質(zhì)特征，如地層，巖性，地形，水文條件，構(gòu)造，巖體結(jié)構(gòu)特征等;利用Lizheng軟件5.6的邊坡穩(wěn)定性分析模塊和相關(guān)規(guī)范，對提出的邊坡穩(wěn)定性進行分析計算并進行評價。具體技術(shù)方案如下：

1.擬建邊坡上部以碎石粉質(zhì)黏土為主（頂部有少量碎石），工程性能一般，自然狀態(tài)下邊坡穩(wěn)定，無滑坡塌方等地質(zhì)災害發(fā)生。擬建邊坡下部以粉質(zhì)黏土為主，工程性能一般，但開挖暴露后易崩解，工程性能逐漸變差。

2.擬建邊坡勘察范圍內(nèi)無地下水位，碎石粉質(zhì)黏土，粉質(zhì)黏土為弱透水和弱含水層，水量貧乏，工程水文地質(zhì)條件良好，對工程建設影響較小，降雨對邊坡的影響主要為表面沖刷。

3.本工程擬建邊坡高度超過30米，場地內(nèi)擬建主要建筑物為住宅大樓，邊坡失穩(wěn)可能造成重大傷亡和財產(chǎn)損失。

根據(jù)野外調(diào)查和邊坡勘察成果，本次計算將邊坡面分為4個邊坡剖面，采用瑞典條分法，按圓弧滑面進行單個邊坡剖面的穩(wěn)定性計算。瑞典條分法公式見《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）

在穩(wěn)定性分析的基礎上，比較各種支撐方案，選擇最合適的支撐設計方案，參考相關(guān)規(guī)范進行設計計算，制定簡單的支撐施工工藝并提出預防措施。詳細路線。

2.1 氣候條件

擬建地點位于廣西東南部的A市。A市城區(qū)處于珠江流域西江水系義昌江河段，河流在岑溪境內(nèi)全長125km，集雨面積1842km2，義昌江岑溪水文站以上集雨面積1152km2，多年平均流量25.73m3/s。擬建場地于義昌江東側(cè)約1.2km，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查訪問，該區(qū)域10年一遇洪水位98.63米。擬建場地現(xiàn)地面高程為101.91～145.00m，場地整平標高為111.45～120.15m，10年一遇洪水對擬建場地影響較小。

2.2 地形地貌

場地為丘陵坡腳及山間盆地邊緣，地貌上屬于云開大山北麓東段的丘陵地貌，場地地勢北高南低，南面開闊北面臨山，山頂高程為197.29m，山腳高程為102.97～103.96m，山頂與山腳高差約93m～95m，自然坡度在25°～50°之間。場地開挖邊坡坡頂高程為120.77m～138.68m，坡底高程為101.91m～105.07m，最大高差約36.5m，坡度30°～70°之間。邊坡頂上植被茂盛。邊坡巖土層主要由含碎石粉質(zhì)黏土④和粉質(zhì)黏土⑥等組成。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

調(diào)查區(qū)位于華南地區(qū)嘉里東槽褶系統(tǒng)西部，廣西型山體東西翼南段經(jīng)歷了多次區(qū)域性強烈構(gòu)造運動。根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與地震烈度分區(qū)圖》，《廣西通志·地震志》和《中華人民共和國廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)圖》，擬建場地工程區(qū)內(nèi)及其附近的區(qū)域性大斷裂有北東向的陸川～岑溪斷裂帶（編號⑦）（見圖2-1）。

3邊坡設計方案

3.1 邊坡支護設計原則

邊坡處理的常用措施包括：減緩斜坡，固定，加固，預應力錨固，保護和排水。一方面，這些措施不是孤立使用的，通常兩種或兩種以上的措施一起使用，使斜坡的設計更加穩(wěn)定和經(jīng)濟：另一方面，邊坡處理計劃主要取決于項目，水文地質(zhì)條件，負荷因素，特點，使用要求，原料供應和施工技術(shù)條件。

3.2邊坡支護總體設計

從經(jīng)濟及技術(shù)上綜合考慮，在保證邊坡安全、施工技術(shù)可行、節(jié)省造價的前提下，制定最優(yōu)的支護方案，針對本工程的邊界條件，該工程的北側(cè)山體（2#、3#、5#高層住宅樓）段邊坡的支護方案具體如下：

根據(jù)勘察結(jié)果，以及參照野外調(diào)查結(jié)果，判定邊坡開挖完成后存在著潛在滑面的可能性。穩(wěn)定性分析根據(jù)滑坡體厚度、變形特征及滑動方向，選用縱剖面 43-43′、44-44′、45-45′、47-47′對邊坡穩(wěn)定性進行計算。由計算結(jié)果第三章（表7）可知，45-45′剖面處穩(wěn)定性最差，該段邊坡在暴雨工況下的穩(wěn)定性安全系數(shù)為0.657<1.00，因此不穩(wěn)定，需要支護。該段邊坡為土質(zhì)邊坡，邊坡最大高度25.44m，土層為含碎石粉質(zhì)黏土，由于本段邊坡距離用地紅線很近，不具備放坡條件。根據(jù)上述的邊坡支護形式的試用條件和優(yōu)劣性，在結(jié)合該邊坡的實際情況，擬采用的設計方案為;排樁+錨索掛網(wǎng)噴砼支護。

3.3 分項工程設計

3.3.1 錨索工程設計

1、最優(yōu)錨固角

最優(yōu)錨固角一般通過技術(shù)經(jīng)濟綜合分析，按單位長度錨索提供抗滑增量最大時的錨索下傾角為最優(yōu)錨固角。

另一種方法是從錨索受力最佳來考慮，按以下經(jīng)驗公式計算最優(yōu)錨固角β：

規(guī)范規(guī)定錨索設計下傾角為15°～35°。

本設計中取β=20°。

2.確定錨索鋼絞線規(guī)格

據(jù)上表，設計本邊坡段采用1×7標準型直徑15.2mm、公稱抗拉強度1860 M Pa、截面積139 mm2鋼絞線，每根鋼絞線極限張拉荷載P u為259 KN，屈服張拉荷載P y為220KN。

3、錨索設置位置確定

錨索設計中自由段伸入滑動面長度不應小于1m，本工程一般取為1.6m，滿足要求。錨索布置在滑坡前緣。

4、錨索間距及設計錨固力的確定

采用預應力錨索治理滑坡時，錨索提供的作用力主要有沿滑動面產(chǎn)生的抗滑力，及錨索在滑動面產(chǎn)生的法向阻力，對加固厚度較大的土質(zhì)邊坡，錨索在滑動面產(chǎn)生的法向阻力應進行折減，折減系數(shù)λ按0.6考慮。

設計錨固力

=1996.025/[0.6sin（32°+20°）tan9°+cos（32°+20°）]

=2935.33KNm

設計錨索間距3m，設計7排預應力錨索，每孔錨索設計錨固力為：

Pt1=3x2935.33/7=1258KN

根據(jù)每孔錨索設計錨固力Pt和所選用的鋼絞線強度，計算整治每延米滑坡每孔所需錨索鋼絞線的根數(shù)n，取安全系數(shù)Fs1=1.8，則 =1.8x1258/259=8.7根，為安全起見，該處單孔錨索鋼絞線取9根。

5、錨固體設計計算

設計采用錨索鉆孔直徑dh=0.13 m，單根鋼絞線直徑d=0.0152 m;注漿材料用M35水泥砂漿，錨索張拉鋼材與水泥砂漿的極限黏結(jié)應力τ u=3400 k Pa（查表M35水泥砂漿與螺紋鋼筋、鋼絞線之間粘結(jié)強度設計值τ u=3400）;錨索錨固段置于弱風化的較軟巖中，錨孔壁對砂漿的極限剪切應力τ=900 K Pa（查表得：巖石屬于較軟巖，在760～1200KPa間取值）。錨索錨固段設計為棗核狀，錨固體設計安全系數(shù)Fs2=2.6。

（1）按水泥砂漿與錨索張拉鋼材黏結(jié)強度錨固段長度lsa

=2.6x1258/（9x3.14x0.0152x3400）=2.7m

（2）按錨固體與孔壁的抗剪強度確定錨固段長度la

=2.6x1258/（3.14x0.13x900）=8.9m

錨索的錨固段長度采用lsa和la中的最大值8.9m，規(guī)范規(guī)定土層錨桿的錨固段長度不應小于4 m，且不宜大于10m（對預應力錨索），所以根據(jù)規(guī)范要求取為8m

3.3.2 掛網(wǎng)噴砼護坡設計

1.網(wǎng)片采用φ6.5（Ⅰ級圓鋼），間距為200 mm×200 mm，網(wǎng)片外側(cè)設置水平及垂直交叉Φ14加強鋼筋（Ⅱ級螺紋鋼）。

2.φ6.5鋼筋網(wǎng)片采用扎絲綁扎或點焊連接，Φ14加強鋼筋與錨桿采用焊接連接。

3.相鄰鋼筋網(wǎng)片搭接長度不小于300mm

4.面層混凝土設計強度等級C25，設計厚度120mm。

5.面層沿邊坡縱向隔30m設置一條變形縫，縫寬20mm，木質(zhì)瀝青填塞

6.砼配合比：水：水泥：中砂：細石=0.5：1：2.0：2.5，早強劑摻量為水泥用量的2-5%。配合比以現(xiàn)場試驗最終確定

7.細石粒徑宜為5～10 mm，砂采用中粗砂，干混合料隨拌隨用

3.3.3 排樁支護設計

（1）排樁支護設計數(shù)據(jù)：嵌固點以上高15米，嵌入深度10米，截面形狀為圓形，直徑2.0米，中心距5.0米。砼強度等級C30，縱筋級別HRB400，箍筋級別HRB335，排樁縱筋直徑25mm，鋼筋保護層厚度35mm。排樁間采用掛網(wǎng)噴射混凝土護面。

（2）錨桿（索）設計數(shù)據(jù)：錨桿（索）道數(shù)為兩道，豎向間距2.0-2.5米，入射角15度，自由段長度18.0米，錨固段長度5.0米，錨固體直徑400mm。

（3）排樁式錨桿擋墻設計計算：采用理正巖土建筑邊坡?lián)跬翂υO計軟件計算，設計計算簡圖、相關(guān)設計參數(shù)，設計計算結(jié)果見軟件計算書。

結(jié)論

本次設計方案以提高邊坡穩(wěn)定性、確保工程建筑安全、降低工程造價為目的。治理方案以“清理、支擋、坡面防護、恢復排水”等措施為主，采用錨索抗滑，支護護坡，排樁支護，增設排水系統(tǒng)，形成“擋、護、排”綜合治理方案。

（1）邊坡支護設計的邊界條件有很多影響因素。例如，施工季節(jié)期間的地表水，地下水和周圍負荷可能會改變地質(zhì)條件。因此，需要對邊界條件進行長期觀測。

（2）當?shù)刭|(zhì)條件和設計邊界條件存在異常情況時，及時向監(jiān)理，設計和業(yè)主單位報告，并做出相應的設計變更和修改。

（3）施工單位應對高邊坡進行專項施工方案和安全應急預案，確保施工質(zhì)量和安全。

（4）應不時拆除攔截溝內(nèi)的污泥，以免妨礙排水設施正常運作。

（5）斜坡內(nèi)應設置有效的排水系統(tǒng)和排水孔。

（6）坡度為永久坡度，監(jiān)測時間至少為3年，并制作監(jiān)測報告。

參考文獻

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