廣州開(kāi)發(fā)區(qū)某邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)

林碧華

（廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團(tuán)公司，廣州 510080）

1 引言

擬建邊坡支護(hù)工程為廣州開(kāi)發(fā)區(qū)某企業(yè)用地平整而形成的人工邊坡。場(chǎng)地自然標(biāo)高為24.00～65.56 m，設(shè)計(jì)平整后標(biāo)高約27.85～31.65 m，為西南高、東北低，故場(chǎng)地因挖方而形成的人工邊坡長(zhǎng)約380 m，最大坡高約34 m，護(hù)坡面積約1×104m2，斜坡坡度約70°。

2 邊坡地質(zhì)特征及穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡地質(zhì)特征

2.1.1 區(qū)域地質(zhì)

本區(qū)在大地構(gòu)造位置上處于增城隆起區(qū)，夾持于北東向廣從斷裂、東西向瘦狗嶺斷裂和北東向新塘斷裂之間，屬地質(zhì)構(gòu)造基本穩(wěn)定區(qū)，最近的嶺頭斷裂位于場(chǎng)區(qū)以北約3.5 k m。

2.1.2 地層巖性

邊坡場(chǎng)區(qū)出露第四系殘積層（Qel）及燕山晚期第一階段花崗巖（ηr53－1）。

殘積層，層號(hào)（1）：為砂質(zhì)粘性土，分布廣泛，僅局部因剝蝕而缺失，由花崗巖風(fēng)化殘積而成。紫紅色，硬塑，土質(zhì)較均勻，遇水易軟化崩解。局部夾有0.50 m左右厚度的微風(fēng)化花崗巖孤石。層頂埋深0.00～12.30 m；層厚1.10～10.30 m，平均5.49 m。標(biāo)貫擊數(shù)N＝15.0～30.0擊，平均21.6擊。

燕山晚期第一階段花崗巖：灰白間灰黑色，風(fēng)化后呈褐黃色，中粗粒斑狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為石英、長(zhǎng)石、黑云母等。

全風(fēng)化帶，層號(hào)（2）：巖體風(fēng)化不均勻，局部夾有中或微風(fēng)化花崗巖球狀風(fēng)化體（俗稱“孤石”）。埋深0.00～16.30 m，揭露厚0.70～12.20 m，平均7.28 m。標(biāo)貫擊數(shù)N＝31.0～48.0擊，平均38.9擊。

強(qiáng)風(fēng)化帶，層號(hào)（3）：巖體風(fēng)化不均勻，呈半巖半土狀，夾有大量中或微風(fēng)化孤石。埋深0.80～24.20 m，揭露厚2.60～24.80 m，平均9.04 m。標(biāo)貫擊數(shù)N＝50.0～58.0擊，平均52.7擊。

中風(fēng)化帶，層號(hào)（4）：巖石裂隙發(fā)育，巖芯多呈塊狀－短柱狀，局部碎塊狀，巖質(zhì)較堅(jiān)硬。埋深及厚度變化較大，埋深4.10～29.70 m；揭露厚0.70～10.40 m，平均4.76 m。

微風(fēng)化帶，層號(hào)（5）：巖石裂隙較不發(fā)育，局部見(jiàn)少量閉合裂隙。巖芯一般呈短柱狀－柱狀，巖質(zhì)致密堅(jiān)硬，錘擊聲脆。埋深5.40～35.20 m，揭露厚0.80～25.30 m，平均11.10 m。飽和極限抗壓強(qiáng)度f(wàn)r＝55.90～99.90 MPa，平均67.83 MPa。

2.1.3 地下水簡(jiǎn)況

地下水類型為松散層孔隙水和基巖裂隙水。

（1）松散層孔隙水：主要為上層滯水，賦存于人工填土、殘積土層中，其富水性較差。主要接受大氣降水、地表水的補(bǔ)給。

（2）基巖裂隙水：主要賦存于花崗巖風(fēng)化裂隙之中，含水層無(wú)明確界限，主要分布于全、強(qiáng)風(fēng)化帶中，埋深和厚度不穩(wěn)定，其透水性主要取決于裂隙發(fā)育、巖石風(fēng)化程度和含泥量，水量一般不大。

場(chǎng)區(qū)內(nèi)半數(shù)以上鉆孔觀測(cè)不到地下水位，部分觀測(cè)到的鉆孔中地下水混合穩(wěn)定水位埋深1.20～13.30 m，水位標(biāo)高23.21～47.94 m。

2.2 邊坡穩(wěn)定性分析

（1）組成邊坡的巖土體主要為砂質(zhì)粘性土、全－強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，其巖土結(jié)構(gòu)類型屬類土質(zhì)邊坡，部分地段坡面較潮濕，坡體結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，巖體整體性較好，風(fēng)化程度較深。

（2）由于廠區(qū)建設(shè)開(kāi)挖形成了較高的邊坡，坡體開(kāi)挖后地應(yīng)力調(diào)整較大，易形成較大的松弛區(qū)，從而導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性降低。

（3）花崗巖殘積土和全－強(qiáng)風(fēng)化層抗沖刷能力較弱，易形成沖溝，隨沖溝的不斷發(fā)育，坡面易發(fā)生崩滑地質(zhì)災(zāi)害，影響坡體整體穩(wěn)定性。

3 設(shè)計(jì)思路及巖土參數(shù)取值

3.1 設(shè)計(jì)思路

3.1.1 基本設(shè)計(jì)

本邊坡為場(chǎng)地平整工程之山體防護(hù)，坡頂無(wú)建（筑）物，坡腳處為規(guī)劃廠區(qū)。西南邊中段長(zhǎng)約140 m的一段邊坡受用地范圍限制，開(kāi)挖坡率較陡，最陡處綜合坡率超過(guò)1.5∶1。經(jīng)計(jì)算分析比較，擬采用三級(jí)邊坡：

（1）坡率：1∶0.3，1∶0.5，1∶0.75（以10 m高分級(jí)）開(kāi)挖邊坡，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在邊坡穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，若采用錨桿（索）加固，邊坡整體加固措施（錨索）將會(huì)超出紅線范圍。

（2）若采用支護(hù)樁支護(hù)，則開(kāi)挖邊坡坡頂線及主體加固措施（預(yù)應(yīng)力錨索樁）均未超出紅線范圍，僅局部少量防護(hù)措施位于紅線范圍之外，且邊坡穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求，因此設(shè)計(jì)采用支護(hù)樁支護(hù)。

3.1.2 防護(hù)措施

針對(duì)開(kāi)挖邊坡的地形及地質(zhì)條件，對(duì)邊坡進(jìn)行針對(duì)性分段加固防護(hù)：

（1）邊坡最高及較陡處（K0＋140～K0＋170）采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁防護(hù)。

（2）邊坡較高而坡率較緩處采用錨桿加固。

（3）邊坡較低而坡率較緩處采用放坡防護(hù)。

（4）采用有效的排水措施，疏排邊坡地下水及地表水，增加邊坡的穩(wěn)定性。

3.2 主要巖土參數(shù)取值

邊坡力學(xué)參數(shù)取值參考有關(guān)試驗(yàn)值，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定（表1）。

表1 邊坡檢算選用力學(xué)參數(shù)表Table 1 Chosen mechanical parameters for the slope stability calculation

該邊坡的潛在破壞模式為沿圓弧滑動(dòng)面滑塌破壞。根據(jù)分析計(jì)算，邊坡工程未加固時(shí)，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)過(guò)工程加固后，坡體的安全系數(shù)大于1.2，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

4 邊坡設(shè)計(jì)及防護(hù)結(jié)構(gòu)

4.1 設(shè)計(jì)方案

本工程安全等級(jí)為一級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10 g，考慮到本邊坡屬土質(zhì)高邊坡，且直接影響廠區(qū)內(nèi)建（構(gòu)）筑物安全的特點(diǎn)，根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》及其他相關(guān)規(guī)范，推薦采用如下邊坡支護(hù)方案：

（1）工況一：邊坡高度小于10 m，K0＋000～K0＋105及K0＋325～K0＋380路段，邊坡為一級(jí)坡，坡率1∶1～1∶1.25，采用拱架三維網(wǎng)植草（圖1）。

圖1 工況一K0＋340、K0＋050橫斷面圖Fig.1 Cross section under the firstworking condition at K0＋340，K0＋050

（2）工況二：邊坡高度大于10 m、小于20 m的路段，K0＋105～K0＋140路段，邊坡為兩級(jí)坡，第一級(jí)坡比1∶1～1∶0，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)植草防護(hù)，第二級(jí)坡比1∶1～1∶1.25，采用拱架三維網(wǎng)植草防護(hù)（圖2）。

圖2 工況二K0＋110橫斷面圖Fig.2 Cross section under the second working condition at K0＋110

（3）工況三：邊坡高度大于20 m、小于30 m的路段，K0＋140～K0＋170路段，為三級(jí)坡，第一級(jí)坡比1∶0，采用2 m×3 m的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支護(hù)，第二級(jí)坡比1∶0.5～1∶0.75，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護(hù)，第三級(jí)坡比1∶0.75～1∶1，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護(hù)（圖3）。

圖3 工況三K0＋160橫斷面圖Fig.3 Cr oss section under the thir d working condition at K0＋160

（4）工況四：邊坡高度大于20 m，小于30 m的路段，K0＋170～K0＋210路段，為三級(jí)坡，第一級(jí)坡比1∶0～1∶1，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護(hù)，第二級(jí)坡比1∶0.5～1∶0.75，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護(hù)，第三級(jí)坡比1∶0.75～1∶1，采用錨桿格梁＋格梁內(nèi)三維網(wǎng)防護(hù)或拱架三維網(wǎng)植草防護(hù)（圖4）。

圖4 工況四K0＋180橫斷面圖Fig.4 Cross section under the f ourth working condition at K0＋180

（5）工況五：邊坡高度大于10 m，小于20 m的路段，K0＋210～K0＋325路段，為兩級(jí)坡，第一級(jí)坡比1∶1，第二級(jí)坡比1∶1～1∶1.25，第一級(jí)和第二級(jí)均采用拱架三維網(wǎng)植草防護(hù)（圖5）。

（6）排水設(shè)計(jì)

①邊坡頂部開(kāi)口線外3 m設(shè)置矩形截水溝（0.6 m×0.6 m），每級(jí)邊坡平臺(tái)上均設(shè)置截水溝，采用M7.5漿砌片石砌筑，厚0.3 m。部分開(kāi)口線位置緊鄰紅線，塹頂截水溝可貼近開(kāi)口線外設(shè)置，整段截水溝需平順連接。平臺(tái)截水溝與塹頂截水溝連接。邊坡頂截水溝和坡面急流槽排水與廠區(qū)排水系統(tǒng)銜接。

②邊坡的坡腳設(shè)置排水溝。坡腳排水溝與廠區(qū)排水系統(tǒng)銜接。

③每級(jí)邊坡平臺(tái)上均設(shè)置平臺(tái)截水溝，采用M7.5漿砌片石砌筑，厚0.3 m。小里程端設(shè)引流槽連通平臺(tái)截水溝與塹頂截水溝，排除坡面匯水，引流槽形式與塹頂截水溝一致。

④K0＋125～K0＋215段設(shè)置一排斜孔排水，孔徑φ100 mm，間距9 m，孔深20 m。排水孔填充軟式透水管（φ90 mm），內(nèi)端頭用透水土工布包裹。

圖5 工況五K0＋260橫斷面圖Fig.5 Cross section under the fifth working condition at K0＋260

4.2 防護(hù)結(jié)構(gòu)

4.2.1 預(yù)應(yīng)力錨索

（1）錨索采用普通拉力型預(yù)應(yīng)力錨索，錨索鉆孔直徑φ130 mm，注M30水泥砂漿。

（2）每孔錨索由4束φ15.24 mm，強(qiáng)度為1 860 MPa的高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作。錨索長(zhǎng)度20.0 m，錨固段長(zhǎng)10.0 m；錨索設(shè)計(jì)拉力400 k N，超張拉力為440 k N。

4.2.2 砂漿錨桿

（1）錨桿主筋采用φ28的HRB 335鋼筋，錨桿體鉆孔直徑φ100 mm，為全長(zhǎng)粘接型，注M30水泥砂漿。

（2）11.5 m長(zhǎng)的錨桿設(shè)計(jì)抗拔力為90 k N。

4.2.3 框梁及格梁

（1）錨桿格梁截面尺寸為0.3 m×0.3 m，每片錨桿格梁和錨索框梁的橫梁長(zhǎng)為6.0 m，施工時(shí)框梁與格梁每6 m設(shè)置一伸縮縫。格梁均采用C25混凝土澆注。

4.2.4 錨索抗滑樁

（1）錨索工藝要求同預(yù)應(yīng)力錨索。

（2）樁身截面尺寸2 m×3 m，樁長(zhǎng)18 m，采用C25混凝土澆注，間距6 m，樁頂設(shè)置一排拉力型預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)20 m，錨固段10 m。

（3）樁身采用C30混凝土澆注，混凝土粗骨料粒徑不大于60 mm。樁底用1∶3的水泥砂漿鋪底，厚100 mm。

4.2.5 掛網(wǎng)噴錨

（1）錨桿主筋采用φ28的HRB 335鋼筋，錨桿長(zhǎng)度為8.0 m，錨桿體鉆孔直徑φ110 mm，為全長(zhǎng)粘接型，注M25水泥砂漿。錨桿間距為1.5 m×1.5 m。

（2）鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)每邊的搭接長(zhǎng)度不小于10 cm，噴射混凝土厚度12 cm，強(qiáng)度等級(jí)為C20。鋼筋網(wǎng)兩端需與抗滑樁整體連接。

5 結(jié)論

（1）對(duì)于廣州地區(qū)較為普遍的花崗巖巖土質(zhì)人工邊坡，可以采用適當(dāng)?shù)募庸谭绞剑_保其穩(wěn)定與安全。

（2）針對(duì)不同巖土條件、坡率和高度的人工邊坡提出了5個(gè)不同工況條件下的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)和治理方案。

（3）分別給出預(yù)應(yīng)力錨索、砂漿錨桿、框梁及格梁、錨索抗滑樁和掛網(wǎng)噴錨的施工工藝、力學(xué)參數(shù)與使用范圍。

（4）為廣大從事工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害、巖土工程設(shè)計(jì)的工作者提供了一個(gè)可借鑒的邊坡治理案例。

［1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330－2002）［S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國(guó)建設(shè)部）.

［2]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120－2012）［S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）.

［3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010－2010）［S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）.

［4]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50003－2011）［S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）.

［5]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范（GB50086－2001）［S].中國(guó)計(jì)劃出版社，2001（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、中華人民共和國(guó)建設(shè)部）.

［6]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）（GB50021－2001）［S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009（批準(zhǔn)部門：中華人民共和國(guó)建設(shè)部、中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局）.