南方某工業(yè)園區(qū)高填土邊坡治理方法

施春輝

摘要：在建筑施工中可形成大量的高填土邊坡，關(guān)系著整個建筑工程從設(shè)計到竣工過程是否能夠順利進行，因此，高填土邊坡的治理工作需要高度重視。廣東省云浮市某工業(yè)園區(qū)在施工過程中形成了高填土的邊坡，由于南方雨水多、園區(qū)工程地質(zhì)條件差、邊坡填土高度較高等原因?qū)е略撨吰轮卫黼y度較高，經(jīng)過方案對比，工程采用了雙（單）排抗滑樁+預應(yīng)力錨索的設(shè)計方案，滿足了安全性、適用性的要求。

關(guān)鍵詞：高填土邊坡；工程地質(zhì)條件；工程治理

1.工程概況

廣東省云浮市某工業(yè)園區(qū)規(guī)劃工業(yè)用地面積約為23.5×104m2。因場區(qū)場地平整，進行土石方挖填作業(yè)，在園區(qū)四周及中部形成填（挖）方邊坡。其中，園區(qū)北面邊坡為填方邊坡，邊坡長度約為360m，填方高度約為14m～15m。受園區(qū)規(guī)劃紅線和用地要求的限制，工程范圍內(nèi)無法進行自然放坡至穩(wěn)定坡比。因此，必須進行支護。治理區(qū)周圍環(huán)境見圖1所示。

2.治理區(qū)地質(zhì)背景

2.1氣象和水文

治理區(qū)春季雨水略偏多，氣溫偏低，夏季雨水充足，氣溫偏高，局地性暴雨洪澇導致一些災(zāi)情；秋季雨水明顯偏多，氣溫偏高，冬季雨水偏少，氣溫偏高，屬暖冬。研究區(qū)平均氣溫22.5℃，平均降水量1578.6mm。

2.2區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

治理區(qū)地勢西南高、東北低，南部多高山，海拔多在500m以上，最高海拔1250.7m。中東部為起伏的丘陵，海拔在20m～100m之間，耕地較平坦。北部地勢較低，地貌屬新（興）—高（明）—鶴（山）丘陵臺地區(qū)。南面為天露山主峰及其支脈橫貫，東北面、西北面有老香山、崖樓山對峙。東面為布辰嶺山區(qū)，西面是云霧大山支脈。根據(jù)地塊北面勘察結(jié)果，在基巖中未見斷裂構(gòu)造形跡，巖石總體穩(wěn)定性較好，可不考慮斷裂構(gòu)造對場地穩(wěn)定性的影響。

2.3工程地質(zhì)條件

根據(jù)北側(cè)邊坡巖土工程地質(zhì)條件勘察結(jié)果顯示，治理區(qū)巖土體自上而下特征如下：

（1）人工填土層（Qml）<1>層，素填土：灰黃色，灰褐色，灰白色，主要由粉質(zhì)黏土回填，部分地段夾有碎磚塊、石塊等，干—濕，未壓實，為舊填土，堆填時間超過10年。

（2）沖積層（Qal）<2>層，淤泥質(zhì)土：深灰色，灰黑色，手捏粘滑，含有機質(zhì)，土質(zhì)較均勻，局部含較多腐殖質(zhì)。

（3）燕山期（γ）花崗巖<3-1>層，全風化花崗巖：紫紅色、棕紅色，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，裂隙極發(fā)育，巖芯風化為土狀。場區(qū)普遍分布，該層巖石屬極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。（3-2）層，強風化花崗巖：紅色、棕紅色，原巖結(jié)構(gòu)大部分已破壞，礦物成分發(fā)生顯著變化，夾有較多云母片，裂隙極發(fā)育，巖芯風化為半巖半土狀，手可捏碎，底部風化為巖狀，呈碎塊狀。場區(qū)普遍分布，該層巖石屬極軟巖，巖體完整程度為破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

2.4水文地質(zhì)條件

治理區(qū)以地表水為主，研究區(qū)位于珠江三角洲，水系發(fā)達，河道、溝涌較多；場區(qū)西側(cè)、南側(cè)有水塘積水。本場地主要地下水類型為第四系上層滯水、孔隙水與基巖裂隙水三類。

3.治理工程特點及難點分析[1，2]

項目地處工業(yè)園區(qū)內(nèi)，工程主要特點和難點分析如下：

（1）治理區(qū)現(xiàn)狀地面以下含有較厚淤泥質(zhì)土，限制了治理方案的選擇，增加了治理難度。

（2）治理區(qū)地處南方，年降水量大且較為集中，極端天氣導致土體抗剪強度降低，不利于邊坡的穩(wěn)定，治理難度較大。

（3）治理區(qū)域地處工業(yè)園區(qū)內(nèi)，用地要求較高，邊坡支護占地要盡可能少。

4.治理工程設(shè)計方案及措施

4.1邊坡支護方案比選

北段邊坡高約14m～15m，長約360m，部分地段坡腳往下有約2m素填土，填土往下有深達12m淤泥層，地質(zhì)條件復雜。填方邊坡，邊坡總長約360m，其中有深淤泥段長247.5m。高約14.8m，支護面積約6500m2。場地施工條件一般。

設(shè)計初期，提出了兩種擬訂方案，并對各方案進行可行性分析及方案比選[1，3]。

方案一：樁基+扶壁式擋墻；方案二：雙（單）排樁錨（下部）+框架植草（上部）。經(jīng)對兩方案進行比較，認為方案二較優(yōu)。

4.2總體治理支護方案[2，4]

邊坡安全等級：邊坡支護按永久性工程設(shè)計，使用年限為70年。邊坡安全性等級為一級。設(shè)計基本思路是“安全第一，兼顧實用性及美觀性”。該區(qū)段治理方案為：北段邊坡之深淤泥段（西側(cè)）采用雙排樁錨（下部）+1∶1.75框架植草（上部）方式；北段邊坡其他段采用“單排樁錨（下部）+1∶1.75框架植草（上部）。

4.3主要施工工藝流程[1]：

平整場地→抗滑樁施工（地下部分）→抗滑樁（地上部分）、砼擋板施工→冠梁施工→土方回填→下排預應(yīng)力錨索施工→土方回填→上排預應(yīng)力錨索施工→土方回填、壓實、修整坡面→格構(gòu)梁、截排水施工→植草綠化。

4.4具體支護工程措施

邊坡防治工程等級為Ⅰ級，設(shè)計工況Ⅰ（自重）安全系數(shù)取1.30，工況Ⅱ（自重+地下水）安全系數(shù)取1.20，校核工況Ⅲ（自重+暴雨+地下水）安全系數(shù)取1.10，工況Ⅳ（自重+地震+地下水）安全系數(shù)取1.10。[3，5]

4.4.1邊坡穩(wěn)定性計算[3，6]

雙排樁錨是雙排樁和預應(yīng)力錨索兩種支護結(jié)構(gòu)的結(jié)合，設(shè)計計算分為結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算、抗傾覆穩(wěn)定性計算和整體穩(wěn)定性計算。其中結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算最為復雜，為便于解析計算需要對力系做一定的簡化。本文設(shè)計方法采用模型如圖2先考慮雙排樁樁后土壓力對雙排樁支護結(jié)構(gòu)的影響，選用基于模型試驗和工程實測平面剛架模型，該模型以雙排樁結(jié)構(gòu)作為鋼架，將樁前土體和樁間土體假設(shè)成土彈簧，樁后所受荷載為主動土壓力，與實際情況較為接近，且易于實現(xiàn)。

單排錨樁可根據(jù)傳統(tǒng)單排樁的抗傾覆和整體穩(wěn)定性+預應(yīng)力錨索方法進行驗算，設(shè)計方法簡單易于實現(xiàn)。

設(shè)置邊坡支擋工程措施之后的邊坡穩(wěn)定性計算，采用北京理正巖土設(shè)計公司研發(fā)的《理正巖土計算軟件6.0版》進行設(shè)計計算。經(jīng)過一次或多次反復的工程措施初選→計算校核→工程措施調(diào)整→計算復核，最后確定治理措施。選用的巖土工程參數(shù)見表2所示。

4.4.2各區(qū)段治理工程措施[4，7，8，9]

依據(jù)現(xiàn)場地形，分為兩個治理區(qū)段。詳細治理方案如下：

（1）N1～N5段工程措施：單排抗滑樁+預應(yīng)力錨索。該區(qū)域總長約112.38m。單排樁設(shè)計，連續(xù)布置，樁長18.0m，樁徑1.0m，樁中心間距1.5m，樁身強度為C30，樁主筋為Φ25通長鋼筋，箍筋為Φ10@150螺旋布置，加強箍筋為Φ20@ 200，保護層厚度為70mm；樁間設(shè)鋼筋砼擋板，與抗滑樁有效連接；冠梁尺寸為1.0m（寬）×0.8m（高），強度為C30，主筋為10Φ25鋼筋，與抗滑樁鋼筋有效連接，箍筋為Φ8@ 200。每個抗滑樁上布置兩排4Φ15.2預應(yīng)力錨索，上排錨索在距離抗滑樁頂為0.5m處布置，下排錨索距離樁頂為3.5m，錨索孔徑為Φ110mm，長度均為20m，軸向拉力設(shè)計值200KN，鎖定值為130KN；注漿采用M30純水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力1.0MPa～2.0MPa，漿液采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，使用二次注漿工藝。

（2）N5～N11段工程措施：雙排抗滑樁+預應(yīng)力錨索。該區(qū)域總長約247.44m。雙排抗滑樁設(shè)計，連續(xù)布置，樁長22.0m，樁徑1.0m，樁中心間距1.5m，樁身強度為C30，樁排間距為4.0m，樁主筋為Φ25通長鋼筋，箍筋為Φ10@150螺旋布置，加強箍筋為Φ20@200，保護層厚度為70mm；樁間設(shè)鋼筋砼擋板，與抗滑樁有效連接；冠梁尺寸為1.0m（寬）×0.8m（高），強度為C30，主筋為10Φ25鋼筋，與抗滑樁鋼筋有效連接，箍筋為Φ8@200。每個抗滑樁上布置兩排4Φ15.2預應(yīng)力錨索，上排錨索在距離抗滑樁頂為0.5m處布置，下排錨索距離樁頂為3.5m，錨索孔徑為Φ110mm，長度均為20m，軸向拉力設(shè)計值200KN，鎖定值為130KN；注漿采用M30純水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力1.0MPa～2.0MPa，漿液采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，使用二次注漿工藝。

（3）上部坡面防護設(shè)計。待抗滑樁及預應(yīng)力錨索強度達到設(shè)計值以后，上層填土可分層碾壓填實至設(shè)計標高，修整坡面坡率為1∶1.75，做混凝土框架梁護坡，框架梁截面尺寸30cm（高）×30cm（寬），現(xiàn)澆砼強度等級C30；邊坡頂部、坡面均設(shè)有截排水溝，采用素混凝土材料，截面尺寸500mm×400mm，保證坡面有序排水；框架梁內(nèi)進行植草綠化（鋪種草皮）生態(tài)防護。

5.結(jié)論

該工業(yè)園區(qū)因工程需要形成高填方邊坡，現(xiàn)狀地面以下存在較厚的淤泥層，以及園區(qū)用地的嚴格要求，都大大增加了高邊坡的治理難度。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，通過綜合對比，工程采用雙（單）排抗滑樁+預應(yīng)力錨索的設(shè)計方案，很好地解決了設(shè)計難題?？⒐ひ荒甓嘁詠淼谋O(jiān)測數(shù)據(jù)表明安全性能完全滿足要求。既保證了該部位高填方邊坡的穩(wěn)定和安全，又滿足了產(chǎn)業(yè)園的布置的要求，取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益，可為類似工程提供借鑒。

致謝：本文編寫得到了廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊陳仲超教授級高級工程師的悉心指導和熱情幫助，在此表示衷心感謝！參考文獻：

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