斜坡地形架空疊合式水廠邊坡防護(hù)

摘" 要：對(duì)于斜坡地形下由挖方產(chǎn)生的工程邊坡，為保證主體結(jié)構(gòu)的安全，往往采取適當(dāng)?shù)闹醮胧?duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)。架空疊合式水廠場(chǎng)地建設(shè)受到一期已建道路與既有東郊水廠影響，需控制沉降變形，受耕地紅線限制無(wú)法放坡?，F(xiàn)場(chǎng)采用的邊坡防護(hù)方案為“樁錨支護(hù)+擋墻支護(hù)+硬化臺(tái)階護(hù)坡”，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果驗(yàn)證其成效顯著。

關(guān)鍵詞：邊坡工程；樁錨支護(hù)；擋墻支護(hù)；監(jiān)控量測(cè)；斜坡地形

中圖分類號(hào)：TU413" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）01-0173-04

Abstract： For engineering slopes generated by excavation under sloping terrain， in order to ensure the safety of the main structure， appropriate retaining measures are often taken to protect the slopes. The construction of the overhead superimposed water plant site is affected by the roads built in the first phase and the existing eastern suburbs water plant. Settlement and deformation need to be controlled， and slopes cannot be placed due to the limitations of the red line of cultivated land. The slope protection scheme adopted on site is \"pile-anchor support + retaining wall support + hardened step slope protection\"， which is verified to be effective through monitoring and measurement results.

Keywords： slope engineering; pile-anchor support; retaining wall support; monitoring and measurement; slope topography

在施工過(guò)程中為了獲得建設(shè)場(chǎng)地往往會(huì)采取挖方或者填方，這就形成了工程邊坡。如果不采取適當(dāng)?shù)闹醮胧蜁?huì)有失穩(wěn)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在斜坡地形下。常見(jiàn)的邊坡技術(shù)包括土釘墻錨固、噴錨支護(hù)、擋墻支護(hù)和錨索框架梁加固等。不少學(xué)者[1-7]對(duì)此作出了相關(guān)研究。然而目前關(guān)于斜坡地形下架空疊合式水廠邊坡防護(hù)的研究較少，“樁錨支護(hù)+擋墻支護(hù)+硬化臺(tái)階護(hù)坡”這一支擋方案尚待驗(yàn)證，因此對(duì)其開(kāi)展研究，以期為類似工程提供借鑒指導(dǎo)。

1" 工程概況

貴陽(yáng)市汪家大井東部水廠位于貴陽(yáng)溶蝕盆地北側(cè)殘丘槽谷地貌區(qū)，碳酸鹽巖碎屑巖相間分布，地應(yīng)力溶蝕侵蝕相輔。場(chǎng)地邊坡平面布置如圖1所示，主體建筑為架空多層框架疊合結(jié)構(gòu)。地勢(shì)總體為起點(diǎn)端低而終點(diǎn)端高，地形起伏較大，處于低中山區(qū)。地形較陡，沖溝較發(fā)育。地形地貌復(fù)雜。場(chǎng)地的巖土構(gòu)成自上而下依次為：人工填土（Q4ml）、含碎石粉質(zhì)黏土（Q4el+dl）、中風(fēng)化白云巖（T2gy）、強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖（D2m）和中風(fēng)化石英砂巖（D2m）。

2" 穩(wěn)定性分析

粉質(zhì)黏土開(kāi)挖暴露后易失水開(kāi)裂，遇水后黏聚力降低，夏季強(qiáng)降水后邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)大；邊坡巖體為石英砂巖、頁(yè)巖、灰?guī)r夾頁(yè)巖，為順層邊坡，坡面與層面一致，易發(fā)生邊坡滑動(dòng)；巖體較破碎，結(jié)構(gòu)面結(jié)合差，不利于邊坡穩(wěn)定?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)到邊坡坡頂后緣東郊水廠、廠區(qū)道路、后緣坡頂?shù)貛Х植嫉孛媪芽p，初步分析成因?yàn)閳?chǎng)地早期不均勻沉降與重車震動(dòng)所致，有失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)場(chǎng)地地形地質(zhì)條件與邊坡的破壞特征采用平面滑動(dòng)模式選取剖面對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。該段邊坡具土質(zhì)邊坡、巖體組合邊坡、巖質(zhì)邊坡，存在的可能性滑動(dòng)破壞模式為土層圓弧面滑動(dòng)、巖土界面滑動(dòng)、順層滑動(dòng)破壞模式。將場(chǎng)地西側(cè)及北側(cè)邊坡根據(jù)地質(zhì)特征與滑動(dòng)面破壞情況分為IJ段、JK段、KL段、LM段、MN段和北側(cè)擋墻段。計(jì)算所得的各段穩(wěn)定性系數(shù)Ks見(jiàn)表1。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，各段場(chǎng)地邊坡存在一定的不穩(wěn)定因素，均需采取一定支護(hù)處理措施，保證邊坡開(kāi)挖，樁基施工以及構(gòu)筑物的安全。

3" 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案

擬建場(chǎng)地西側(cè)緊鄰一期已建東部水廠及現(xiàn)狀道路。為保護(hù)一期已建道路及廠區(qū)建構(gòu)筑物，且受場(chǎng)地紅線限制此區(qū)域無(wú)法放坡，故采用樁板墻支護(hù)方式。具體地，東部水廠邊坡支護(hù)方案為“樁錨支護(hù)+擋墻支護(hù)+硬化臺(tái)階護(hù)坡”的加固治理方案。

樁錨支護(hù)段布置如下：抗滑樁分八段布置，每段由多個(gè)抗滑樁及樁間擋土板組成抗滑樁群，相鄰兩段抗滑樁之間設(shè)置變形縫隔開(kāi)。其中，第一段、第二段、第三段和第五段的支護(hù)形式為單排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索；第四段和第六段為雙排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索斜椅式支護(hù)體系：第七段和第八段為三排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索門(mén)架式支護(hù)體系。

北側(cè)擋墻支護(hù)段由三段擋墻組成，擋墻段與樁錨支護(hù)段相連，共同組成支護(hù)體系。三段擋墻圍成的區(qū)域是為配水井布置的場(chǎng)地。

硬化臺(tái)階護(hù)坡具體如下布置：樁基承臺(tái)之間通過(guò)地梁連結(jié)成樁網(wǎng)，坡面回填并施作鋼筋混凝土臺(tái)階，采用錨桿錨固臺(tái)階，承臺(tái)上方施作框架柱與框架梁，最后頂面施作蓋板形成整體，在護(hù)坡同時(shí)也能起到控制基礎(chǔ)不均勻沉降的作用。

4" 邊坡支擋結(jié)構(gòu)布置

4.1" 單排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)

以第二段為例，該段邊坡高8.48 m；坡向116°，層面116°∠15°為外傾結(jié)構(gòu)面，采用單排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)。樁長(zhǎng)21.186 m，嵌入中風(fēng)化灰?guī)r夾頁(yè)巖層，樁徑D=1.6 m@3.2 m。預(yù)應(yīng)力錨索錨入中風(fēng)化灰?guī)r夾頁(yè)巖層15 m，錨固體直徑為150 mm，預(yù)應(yīng)力錨索采用1 860 MPa型、每束5根?21.6 mm鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鎖定值為200 kN。樁前保留不小于7 m寬度范圍平臺(tái)，樁前5 m范圍注漿加固，如圖2所示。

4.2" 雙排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索斜椅式支護(hù)

以第四段為例，該段邊坡高度約10 m，坡向118°及145°，層面145°∠14°為外傾結(jié)構(gòu)面，采用雙排抗滑樁斜椅式支護(hù)結(jié)構(gòu)。該支護(hù)后排樁長(zhǎng)25 m，樁徑D=1.8 m@3.6 m；前排樁長(zhǎng)18 m，樁徑D=1.8 m@3.6 m；前后兩排樁排間距為6 m。前后排樁之間采用1 m×1.2 m鋼筋混凝土斜撐，斜撐橫向間距為3.6 m；前后排樁間采用一水平1.2 m×2 m鋼筋混凝土拉梁，拉梁橫向間距為3.6 m。后排樁、斜撐、拉梁及前排樁共同組成斜椅式支護(hù)。前后排樁間，中風(fēng)化頁(yè)巖層滑面以上至拉梁間進(jìn)行C20素混凝土換填，換填采用分段分槽開(kāi)挖。設(shè)置兩排預(yù)應(yīng)力錨索，具體參數(shù)同單排抗滑樁支護(hù)段。如圖3所示。

施工工序如下：施作后排樁—施作前排樁—施作斜撐—施作水平拉梁—分段開(kāi)挖換填C20素砼—回填。

4.3" 三排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索門(mén)架式支護(hù)

以第七段為例，該段邊坡高度約11 m，坡向145°，層面為145°∠14°外傾結(jié)構(gòu)面。采用三排抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索門(mén)架式支護(hù)結(jié)構(gòu)。前排樁前保留不小于10 m平臺(tái)，以滿足嵌固要求。對(duì)于主滑動(dòng)方向，由中間排樁東北—西南走向部分，樁徑為2.5 m，樁間距為4 m，前排樁東北—西南走向部分，樁徑為2.2 m，樁間距不大于4 m；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，前排樁樁長(zhǎng)25 m，中間排樁樁長(zhǎng)約35.5 m，后排樁樁長(zhǎng)約32.93 m。該支護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂高度約15 m。對(duì)于東西走向與南北走向部分，前排樁樁徑為2.2 m，沿滑動(dòng)方向樁間距小于4 m；中間排樁樁徑為2.2 m，沿滑動(dòng)方向樁間距小于4 m；本范圍內(nèi)嵌入穩(wěn)定的中風(fēng)化灰?guī)r夾頁(yè)巖層中不小于1 m。

根據(jù)工藝功能需求，該門(mén)式框架結(jié)構(gòu)第一層平臺(tái)設(shè)置于現(xiàn)狀回填標(biāo)高處，約1 159.5 m，該處板厚度為1.8 m；頂部平臺(tái)標(biāo)高為1 164 m，該層同時(shí)兼做消防車道，板厚度為0.8 m。中間排樁與后排樁間肥槽采用C20素混凝土回填。設(shè)置三排預(yù)應(yīng)力錨索，具體參數(shù)同單排抗滑樁支護(hù)段。如圖4所示。

施工工序如下：施作后排樁—施作中間與前排樁—施作下層板—施作上層平臺(tái)—C20素砼回填。

4.4" 擋墻支護(hù)

擋墻在現(xiàn)狀地坪高程上施作。擋土墻及平排水溝采用C20混凝土，擋墻下部擴(kuò)展基礎(chǔ)采用C30鋼筋混凝土。擋墻斷面九地基基礎(chǔ)以含碎石黏性土作為地基持力層，擋墻斷面十地基基礎(chǔ)以強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖作為地基持力層。墻后回填土體與場(chǎng)地回填配合進(jìn)行，擋墻背填料為碎石土，回填土體分層夯實(shí)。擋墻開(kāi)挖坡率地勘與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。擋墻每間隔10 m和斷面變化部位設(shè)置一道伸縮縫。擋墻泄水孔位置置于可能出現(xiàn)的最高水位以上200 mm，孔后設(shè)置砂石反濾層。濾水孔后墊500 mm×500 mm土工布，土工布厚度不小于5 mm。

4.5" 邊坡臺(tái)階硬化防護(hù)

硬化臺(tái)階護(hù)坡具體如下布置：樁基承臺(tái)之間通過(guò)地梁連結(jié)成樁網(wǎng)，坡面回填并施作鋼筋混凝土臺(tái)階，采用錨桿錨固臺(tái)階，承臺(tái)上方施作框架柱與框架梁，最后頂面施作蓋板形成整體。施工流程包括：坡面清表、分臺(tái)階開(kāi)挖整平—施工樁基—施作承臺(tái)與地梁—回填土—設(shè)置錨桿、鋼筋網(wǎng)—施作臺(tái)階—施作框架柱與框架梁—施作蓋板。其布置如圖5所示。具體施工步驟如下：

1）坡面清表、分臺(tái)階開(kāi)挖整平，對(duì)邊坡表面進(jìn)行清理，多級(jí)臺(tái)階從上至下逐級(jí)開(kāi)挖整平。

2）施工樁基，機(jī)械開(kāi)挖施作圓形鉆孔灌注樁。

3）施作承臺(tái)與地梁樁，頂部與承臺(tái)、地梁同時(shí)澆筑，相鄰跨地梁鋼筋貫通。

4）開(kāi)挖回填土分層夯實(shí)，回填壓實(shí)時(shí)略超出設(shè)計(jì)臺(tái)階寬度，然后再修筑臺(tái)階。

5）設(shè)置錨桿、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，回填后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。錨桿為M30水泥砂漿錨桿，梅花型布置。

6）施作臺(tái)階，臺(tái)階為C30混凝土，臺(tái)階上預(yù)留排水孔外包土工布。

7）臺(tái)階硬化后搭設(shè)支架施作框架柱與框架梁。

8）施作C30混凝土蓋板，蓋板連接框架柱與框架梁，提升整體性，傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載。

5" 監(jiān)控量測(cè)

抗滑樁共安裝監(jiān)測(cè)點(diǎn)24個(gè)（K1—K24），布置在8個(gè)斷面，每個(gè)斷面3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。截至2022年10月底，X向（向東為正）累計(jì)最大位移量為14.5 mm；Y向（向南為正）累計(jì)位移量為9.1 mm；Z向累計(jì)最大位移量為-5.1 mm。擋墻共安裝監(jiān)測(cè)點(diǎn)29個(gè)（D1—D29），X向累計(jì)最大位移量為13.0 mm；Y向累計(jì)位移量為9.8 mm；Z向累計(jì)最大位移量為-5.1 mm；土體水平位移的監(jiān)測(cè)共有監(jiān)測(cè)點(diǎn)14個(gè)（T1—T14），X向累計(jì)最大位移量為3.4 mm；Y向累計(jì)位移量為-4.4 mm。

目前各測(cè)點(diǎn)變化量和變化幅度均較小。以抗滑樁各監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例，其典型的累計(jì)位移變化過(guò)程線詳見(jiàn)表2。從Z向累計(jì)最大位移量來(lái)看，最大的的豎向位移-5.1 mm與最小的豎向位移-3.9 mm相差僅1.2 mm沉降差異。最小這充分說(shuō)明所采用的不均勻沉降控制技術(shù)效果顯著。

6" 結(jié)束語(yǔ)

本文依托貴陽(yáng)市汪家大井東部水廠工程項(xiàng)目，分析場(chǎng)地后緣邊坡穩(wěn)定性并作出評(píng)價(jià)，以此提出邊坡防護(hù)方案為“樁錨支護(hù)+擋墻支護(hù)+硬化臺(tái)階護(hù)坡”，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果驗(yàn)證其成效顯著，以期為類似工程提供借鑒指導(dǎo)。監(jiān)控量測(cè)結(jié)果顯示各斷面測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)位移量均在較小范圍，說(shuō)明所采取支護(hù)方案的有效，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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