巖土工程中大型高邊坡開挖的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

李俊澤

中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司第四工程分公司 重慶 400025

在巖土工程中，大型高邊坡的開挖是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的工作。高邊坡的開挖涉及到地質(zhì)條件、邊坡穩(wěn)定性、工程設(shè)備選擇等多個(gè)因素，如果不合理設(shè)計(jì)和施工，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的工程事故和環(huán)境破壞。因此，正確的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)對(duì)于確保高邊坡開挖工程的安全和成功至關(guān)重要。本文將介紹大型高邊坡開挖的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)，旨在為相關(guān)從業(yè)人員提供有價(jià)值的指導(dǎo)和參考。

1 前期準(zhǔn)備工作

1.1 地質(zhì)勘察和地質(zhì)分析

在進(jìn)行任何工程項(xiàng)目之前，地質(zhì)勘察和地質(zhì)分析是必不可少的步驟。通過對(duì)地質(zhì)條件的詳細(xì)研究，我們可以了解到該區(qū)域的土壤類型、巖石結(jié)構(gòu)、地下水位以及其他與工程相關(guān)的地質(zhì)特征。地質(zhì)勘察報(bào)告將提供有關(guān)地質(zhì)情況的詳細(xì)信息，為后續(xù)邊坡穩(wěn)定性評(píng)估和設(shè)計(jì)目標(biāo)的確定提供依據(jù)。

1.2 邊坡穩(wěn)定性評(píng)估

邊坡穩(wěn)定性評(píng)估是確保工程項(xiàng)目安全可行的重要環(huán)節(jié)。通過對(duì)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合專業(yè)的工程知識(shí)和計(jì)算方法，我們可以評(píng)估邊坡是否存在滑坡、塌方等地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。通過采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型和工程軟件，我們可以預(yù)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性，并制定相應(yīng)的防護(hù)措施來降低潛在的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件確定

在開始設(shè)計(jì)工程方案之前，需要明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件。設(shè)計(jì)目標(biāo)可能包括工程項(xiàng)目的安全性、可持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。約束條件可能涉及到法律法規(guī)、地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)等方面的限制。通過明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件，我們可以在設(shè)計(jì)過程中考慮到這些因素，并制定出合理有效的工程解決方案[1]。

2 設(shè)計(jì)階段

2.1 邊坡幾何設(shè)計(jì)

邊坡幾何設(shè)計(jì)是確定邊坡的形狀和尺寸，以確保其穩(wěn)定性和滿足設(shè)計(jì)要求的過程。

2.1.1 邊坡傾角選擇

邊坡傾角是指邊坡與水平面之間的夾角。在進(jìn)行邊坡幾何設(shè)計(jì)時(shí)，需要選擇合適的邊坡傾角。邊坡傾角的選擇受多種因素影響，包括地質(zhì)條件、土壤類型、工程目標(biāo)等。通過考慮這些因素，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)，可以確定最適合的邊坡傾角。

2.1.2 邊坡坡度確定

邊坡坡度是指邊坡的斜率或傾斜程度。在邊坡幾何設(shè)計(jì)中，需要確定合適的邊坡坡度。邊坡坡度的選擇受到多個(gè)因素的影響，包括土壤的可塑性、邊坡高度、地質(zhì)特征等。通過綜合考慮這些因素，并進(jìn)行穩(wěn)定性分析，可以確定最適合的邊坡坡度，以確保邊坡的穩(wěn)定性。

2.1.3 邊坡平臺(tái)設(shè)計(jì)

邊坡平臺(tái)是指位于邊坡頂部的水平或近水平區(qū)域。在進(jìn)行邊坡幾何設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)計(jì)合適的邊坡平臺(tái)。邊坡平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到施工操作的便利性、穩(wěn)定性要求以及后續(xù)土地利用等因素。通過綜合考慮這些因素，并進(jìn)行必要的工程計(jì)算和分析，可以確定合適的邊坡平臺(tái)尺寸和形狀。

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 支護(hù)方式選擇

在進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要選擇合適的支護(hù)方式來增加邊坡的穩(wěn)定性和承載能力。支護(hù)方式的選擇受到多種因素的影響，包括邊坡的地質(zhì)條件、土壤類型、邊坡高度和傾角等。常見的支護(hù)方式包括擋土墻、噴射混凝土樁和錨桿等。通過綜合評(píng)估這些因素，并進(jìn)行必要的工程計(jì)算和分析，可以確定最適合的支護(hù)方式。

2.2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)布置和尺寸確定

支護(hù)結(jié)構(gòu)的布置和尺寸是指在邊坡上放置支護(hù)結(jié)構(gòu)的位置和大小。在進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要確定合適的布置方案和尺寸。這涉及到考慮邊坡的形狀、土質(zhì)特性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型和性能要求等因素。通過綜合考慮這些因素，并進(jìn)行必要的工程計(jì)算和分析，可以確定最佳的支護(hù)結(jié)構(gòu)布置和尺寸，以確保邊坡的穩(wěn)定性和支護(hù)效果[2]。

2.2.3 抗滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

抗滑結(jié)構(gòu)是指用于增加邊坡抗滑穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)措施。在進(jìn)行抗滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮邊坡的地質(zhì)條件、土壤類型、水平力的作用等因素。常見的抗滑結(jié)構(gòu)包括錨桿、土釘墻和噴射混凝土樁等。通過綜合考慮這些因素，并進(jìn)行必要的工程計(jì)算和分析，可以確定最適合的抗滑結(jié)構(gòu)方案，以提高邊坡的抗滑穩(wěn)定性。

2.3 排水設(shè)計(jì)

2.3.1 雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為了有效地排除邊坡上的降雨水分，以減少水分對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。在進(jìn)行雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到降雨強(qiáng)度、降雨頻率以及邊坡表層土壤的滲透性等因素。常見的雨水排水系統(tǒng)包括排水溝、排水管道和排水設(shè)備等。通過綜合考慮這些因素，并進(jìn)行必要的工程計(jì)算和分析，可以確定最佳的雨水排水系統(tǒng)方案。

2.3.2 地下水位控制設(shè)計(jì)

地下水位控制設(shè)計(jì)是為了控制邊坡周圍地下水位的高度，以減少水分對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。在進(jìn)行地下水位控制設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到邊坡的地質(zhì)條件、地下水位變化規(guī)律以及水文地質(zhì)特征等因素。常見的地下水位控制措施包括排水井、排水管道和抽水泵等。通過綜合考慮這些因素，并進(jìn)行必要的工程計(jì)算和分析，可以確定最合適的地下水位控制方案。

2.3.3 邊坡表層排水設(shè)計(jì)

邊坡表層排水設(shè)計(jì)是為了減少邊坡表層土壤中的積水和浸潤(rùn)，防止水分對(duì)邊坡穩(wěn)定性的不利影響。在進(jìn)行邊坡表層排水設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到邊坡的地質(zhì)條件、土壤類型以及排水設(shè)施的布置等因素。常見的邊坡表層排水措施包括排水溝、排水管道和過濾材料等。通過綜合考慮這些因素，并進(jìn)行必要的工程計(jì)算和分析，可以確定最佳的邊坡表層排水方案[3]。

2.4 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

2.4.1 監(jiān)測(cè)設(shè)備選型

在進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)，需要選擇適合的監(jiān)測(cè)設(shè)備來監(jiān)測(cè)邊坡的變形和穩(wěn)定性。監(jiān)測(cè)設(shè)備的選型應(yīng)考慮到工程項(xiàng)目的具體情況和監(jiān)測(cè)目標(biāo)，常見的監(jiān)測(cè)設(shè)備包括傾斜計(jì)、位移傳感器、應(yīng)變計(jì)等。通過綜合評(píng)估這些設(shè)備的特點(diǎn)和性能，并根據(jù)監(jiān)測(cè)需求確定最合適的監(jiān)測(cè)設(shè)備。

2.4.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置是指在邊坡上設(shè)置監(jiān)測(cè)設(shè)備的位置和數(shù)量。在進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置時(shí)，需要考慮到邊坡的形狀、尺寸以及潛在的變形區(qū)域。通過分析邊坡的地質(zhì)條件和已有的工程資料，可以確定最佳的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置和數(shù)量，以充分監(jiān)測(cè)邊坡的變形和穩(wěn)定性。

2.4.3 監(jiān)測(cè)參數(shù)及頻率確定

監(jiān)測(cè)參數(shù)是指要監(jiān)測(cè)的物理量或指標(biāo)，如邊坡的位移、傾斜角度、水平力等。監(jiān)測(cè)頻率是指監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔。在確定監(jiān)測(cè)參數(shù)和頻率時(shí)，需要考慮到邊坡變形的特點(diǎn)、監(jiān)測(cè)設(shè)備的技術(shù)能力以及項(xiàng)目的需求。通過綜合評(píng)估這些因素，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范要求，可以確定最合理的監(jiān)測(cè)參數(shù)和頻率，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集方案。

3 施工階段

3.1 施工方案制定

3.1.1 施工順序和步驟安排

在進(jìn)行施工階段的工作之前，制定詳細(xì)的施工方案是至關(guān)重要的。這個(gè)方案將明確施工的順序和步驟安排，以確保施工過程的高效和順利進(jìn)行。

在制定施工方案時(shí)，需要充分考慮工程項(xiàng)目的特點(diǎn)和要求。這包括邊坡的高度、坡度，土層的性質(zhì)和厚度，以及地質(zhì)條件等因素。同時(shí)，需要了解材料供應(yīng)的可行性和可靠性，以避免因供應(yīng)問題而延誤施工進(jìn)度。

綜合考慮這些因素，并結(jié)合豐富的工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)要求，可以確定最佳的施工順序和步驟安排。例如，在高邊坡開挖中，一般會(huì)先進(jìn)行邊坡的測(cè)量和標(biāo)志，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采取適當(dāng)?shù)谋啤⑼诰蚝颓謇砉ぷ?。接下來，根?jù)需要進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)和加固工作。最后，進(jìn)行邊坡的修整和表面處理，確保邊坡的穩(wěn)定和美觀。

通過制定詳細(xì)的施工方案，能夠?qū)κ┕み^程進(jìn)行有效的組織和管理。施工人員可以按照預(yù)先確定的順序和步驟進(jìn)行工作，提高施工效率并減少潛在的風(fēng)險(xiǎn)和問題。此外，詳細(xì)的施工方案還為監(jiān)理人員提供了可操作性強(qiáng)的依據(jù)，使他們能夠?qū)κ┕みM(jìn)展進(jìn)行有效的監(jiān)控和評(píng)估。

3.1.2 施工機(jī)械和工具選擇

在制定施工方案時(shí)，選擇適合的施工機(jī)械和工具對(duì)于順利完成施工任務(wù)至關(guān)重要。施工機(jī)械和工具的選擇應(yīng)綜合考慮工程項(xiàng)目的規(guī)模、施工地點(diǎn)的條件以及施工操作的要求。

首先，根據(jù)工程項(xiàng)目的規(guī)模確定所需的施工機(jī)械類型。例如，對(duì)于大型高邊坡開挖，可能需要使用挖掘機(jī)、推土機(jī)和裝載機(jī)等重型機(jī)械來進(jìn)行土方開挖和邊坡整理工作。而對(duì)于較小規(guī)模的邊坡開挖，則可以選擇小型挖掘機(jī)或手持工具進(jìn)行施工。

其次，考慮施工地點(diǎn)的條件。不同地形和土質(zhì)條件可能需要不同類型的施工機(jī)械和工具。例如，在崎嶇的山地地區(qū)，可能需要輪式或履帶式的設(shè)備來適應(yīng)復(fù)雜的地形。而在軟弱土地區(qū)，可能需要挖掘機(jī)配備長(zhǎng)臂來增加挖掘深度和穩(wěn)定性。

最后，根據(jù)施工方案的要求選擇適當(dāng)?shù)氖┕C(jī)械和工具?？紤]到施工操作的特殊要求，如精確控制和定位、材料搬運(yùn)和堆放等，可以選擇具有相應(yīng)功能和性能的機(jī)械和工具。例如，針對(duì)邊坡支護(hù)施工，可能需要使用鉆機(jī)、噴射混凝土設(shè)備和錨桿機(jī)等專用設(shè)備。

3.1.3 施工安全措施

在制定施工方案時(shí)，需要考慮到施工的安全性。施工安全措施是為了保護(hù)工人和減少施工過程中的意外風(fēng)險(xiǎn)。施工安全措施應(yīng)包括對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理、防護(hù)設(shè)備的配備以及員工培訓(xùn)等方面。通過綜合考慮這些因素，并遵守相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求，可以制定出科學(xué)合理的施工安全措施，確保施工過程的安全性。

3.2 地質(zhì)處理與支護(hù)工程

3.2.1 土方開挖方法選擇

在進(jìn)行地質(zhì)處理與支護(hù)工程時(shí)，需要選擇合適的土方開挖方法來滿足工程需求。土方開挖方法選擇應(yīng)考慮到邊坡的地質(zhì)條件、土壤類型、土質(zhì)穩(wěn)定性以及施工過程中對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。常見的土方開挖方法包括機(jī)械開挖、爆破開挖和人工開挖等。通過綜合評(píng)估這些因素，并根據(jù)工程要求確定最佳的土方開挖方法。

3.2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

支護(hù)結(jié)構(gòu)施工是指在開挖后對(duì)邊坡進(jìn)行加固和支撐以保持穩(wěn)定。支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的方式和方法取決于邊坡的特點(diǎn)和工程要求。常見的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工包括擋墻、鋼撐和錨桿等。在施工過程中，需要注意施工順序、施工技術(shù)和質(zhì)量控制，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全和可靠性。

3.2.3 地表和地下水處理

在地質(zhì)處理與支護(hù)工程中，對(duì)地表和地下水進(jìn)行處理是非常重要的。地表水和地下水的控制和排除可以減少對(duì)邊坡穩(wěn)定性的不利影響。常見的地表和地下水處理方法包括降低地下水位、設(shè)置排水系統(tǒng)以及采取防水措施等。通過綜合考慮邊坡的地質(zhì)條件、水文地質(zhì)特征和工程要求，確定最合適的地表和地下水處理方案，以確保邊坡的穩(wěn)定性和工程質(zhì)量。

3.3 監(jiān)測(cè)與控制

3.3.1 實(shí)施監(jiān)測(cè)計(jì)劃

在施工階段，實(shí)施監(jiān)測(cè)計(jì)劃是非常重要的。監(jiān)測(cè)計(jì)劃應(yīng)包括監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝和調(diào)試、數(shù)據(jù)采集和記錄以及監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析與評(píng)估等內(nèi)容。通過制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃，可以及時(shí)獲取邊坡變形和水位等數(shù)據(jù)，并對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和控制。

3.3.2 邊坡變形及水位數(shù)據(jù)收集與分析

在實(shí)施監(jiān)測(cè)計(jì)劃的過程中，需要收集邊坡變形和水位等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和評(píng)估。數(shù)據(jù)的收集可以通過監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)采集或人工觀測(cè)的方式進(jìn)行。收集到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析和處理，以識(shí)別邊坡的變形趨勢(shì)和異常情況。通過數(shù)據(jù)分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)邊坡的變形動(dòng)態(tài)，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整和控制。

3.3.3 根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整施工策略

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，需要對(duì)施工策略進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。如果監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示邊坡存在不穩(wěn)定的趨勢(shì)或出現(xiàn)了變形異常情況，就需要及時(shí)調(diào)整施工策略。調(diào)整施工策略可以包括加強(qiáng)支護(hù)措施、增加監(jiān)測(cè)頻率、調(diào)整施工順序等。通過根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整施工策略，可以保證邊坡的穩(wěn)定性和工程的安全進(jìn)行。

4 結(jié)束階段

4.1 完工驗(yàn)收及報(bào)告編寫

4.1.1 完工驗(yàn)收

在結(jié)束階段，進(jìn)行完工驗(yàn)收是確保工程項(xiàng)目質(zhì)量和達(dá)到設(shè)計(jì)要求的重要環(huán)節(jié)。完工驗(yàn)收包括對(duì)邊坡結(jié)構(gòu)、支護(hù)工程、監(jiān)測(cè)設(shè)備以及環(huán)境等方面的全面檢查和評(píng)估。通過對(duì)施工結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的檢查和測(cè)試，可以確保工程項(xiàng)目的質(zhì)量符合規(guī)范和要求。檢查內(nèi)容包括邊坡的穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性、監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況以及環(huán)境是否受到不良影響等。

4.1.2 報(bào)告編寫

完成完工驗(yàn)收后，需要編寫完工報(bào)告來總結(jié)工程項(xiàng)目的成果和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。完工報(bào)告應(yīng)包括工程項(xiàng)目的背景介紹、設(shè)計(jì)要求、施工過程描述、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和驗(yàn)收結(jié)論等內(nèi)容。通過編寫完工報(bào)告，可以系統(tǒng)地記錄工程項(xiàng)目的各個(gè)階段和關(guān)鍵細(xì)節(jié)，為類似的工程項(xiàng)目提供參考和借鑒。此外，完工報(bào)告還應(yīng)包括對(duì)工程項(xiàng)目的質(zhì)量評(píng)價(jià)、存在的問題和改進(jìn)建議等，以便未來的維護(hù)和改進(jìn)。

4.2 后期維護(hù)計(jì)劃制定

4.2.1 后期維護(hù)需求評(píng)估

在結(jié)束階段，需要對(duì)邊坡的后期維護(hù)需求進(jìn)行評(píng)估。后期維護(hù)需求評(píng)估應(yīng)考慮到邊坡的穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的狀況、監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況以及周圍環(huán)境的變化等因素。通過綜合評(píng)估這些因素，可以確定邊坡后期維護(hù)工作的重點(diǎn)和任務(wù)。

4.2.2 維護(hù)計(jì)劃制定

根據(jù)后期維護(hù)需求評(píng)估的結(jié)果，制定詳細(xì)的后期維護(hù)計(jì)劃。后期維護(hù)計(jì)劃應(yīng)包括維護(hù)工作的目標(biāo)、具體任務(wù)、時(shí)間表和責(zé)任人等方面的內(nèi)容。維護(hù)工作可以包括定期巡視和檢查、支護(hù)結(jié)構(gòu)的維修和加固、監(jiān)測(cè)設(shè)備的維護(hù)和更新以及環(huán)境保護(hù)措施的執(zhí)行等。通過制定維護(hù)計(jì)劃，可以保持邊坡的穩(wěn)定性和安全性，并延長(zhǎng)其使用壽命。同時(shí)，維護(hù)計(jì)劃應(yīng)具體明確各項(xiàng)工作的完成時(shí)限和細(xì)節(jié)，確保維護(hù)工作的高效和質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，巖土工程中大型高邊坡開挖的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)涉及多個(gè)方面。通過詳盡的地質(zhì)勘察和工程地質(zhì)分析，可以獲得邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)所需的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)特征和邊坡參數(shù)，選擇合適的支護(hù)措施和防護(hù)方法。在施工過程中，嚴(yán)格遵守規(guī)范和操作規(guī)程，合理安排施工序列，并進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，以確保施工安全和效率。此外，還應(yīng)關(guān)注邊坡開挖后的環(huán)境影響，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)和綠化。本文提供了一些有益的參考和指導(dǎo)，希望能對(duì)巖土工程領(lǐng)域的相關(guān)從業(yè)人員有所幫助。隨著科技的不斷進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累，我們相信在未來能夠取得更多關(guān)于大型高邊坡開挖的設(shè)計(jì)與施工方面的創(chuàng)新和突破。