張海洋

摘要：在巖土工程施工中如何對(duì)高填方邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行妥善解決，保證在巖土工程施工中邊坡施工的安全性，是巖土工程中邊坡應(yīng)用工程的重要內(nèi)容。論文對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析的相關(guān)理論進(jìn)行了闡述，對(duì)影響土質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性因素以及邊坡變形的原因進(jìn)行了分析，結(jié)合北方地區(qū)工程施工的實(shí)際情況，選擇科學(xué)合理的措施對(duì)高填方邊坡進(jìn)行加固，并對(duì)高填方邊坡治理的相應(yīng)措施進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：巖土工程;高填方邊坡;穩(wěn)定性

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的快速增加，機(jī)場(chǎng)、高速鐵路、高速公路等重點(diǎn)交通設(shè)施以及城鎮(zhèn)化的建設(shè)已從平地向地質(zhì)地貌條件較為復(fù)雜的丘陵和山區(qū)擴(kuò)散。這不可避免地形成了大量的高填方。山區(qū)高填方工程具有填料特殊、填方量大、填方高度和邊坡高度高、順坡填筑的結(jié)構(gòu)形式等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得山區(qū)高填方工程極易因不均勻沉降、地震、地下水侵蝕等引起裂縫。高填方發(fā)生損害后不及時(shí)治理，在強(qiáng)降雨或長(zhǎng)時(shí)間降雨的極端條件下會(huì)發(fā)生失穩(wěn)滑坡等災(zāi)害。因此，高填方邊坡破壞后，其滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)是避免財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡的有效方法。

1 邊坡穩(wěn)定性分析

邊坡穩(wěn)定分析方法經(jīng)過(guò)不斷的研究和發(fā)展，目前主要采用極限平衡法，極限平衡方法作為定量分析的一種常用方法，可以對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行量化分析，是一種被廣泛應(yīng)用的邊坡穩(wěn)定分析方法。極限平衡分析方法可以針對(duì)巖土體邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，極限平衡分析方法中的瑞典條分法是基于圓弧滑裂面的一種邊坡穩(wěn)定性分析方法。瑞典條分法的原理是先對(duì)邊坡的單位長(zhǎng)度進(jìn)行選取，然后把計(jì)算分析中的空間問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的平面問(wèn)題進(jìn)行解決。例如，選取一段可能發(fā)生變形的圓弧滑裂面，然后對(duì)滑動(dòng)的土體沿著滑裂面，以豎直向上的土條的形式進(jìn)行劃分。對(duì)土條進(jìn)行受力分析得出安全系數(shù)：

式中，F(xiàn) 為安全系數(shù);i、j 為進(jìn)行劃分的土條的編號(hào);E_T為總體的下滑受力;T_i為巖土地基內(nèi)的抗滑力;T_j為高邊坡填土內(nèi)坑的抗滑力。瑞典條分法比較適合應(yīng)用于對(duì)具有黏性特點(diǎn)的巖土邊坡土體進(jìn)行分析。

在邊坡穩(wěn)定性分析中極限平衡分析方法中的簡(jiǎn)布法，主要應(yīng)用于對(duì)滑動(dòng)面非圓弧形的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。簡(jiǎn)布法采用迭代計(jì)算的方法進(jìn)行求解，選擇很多的滑動(dòng)面來(lái)計(jì)算，選取安全系數(shù)最小的滑動(dòng)面作為邊坡危險(xiǎn)滑動(dòng)面，這時(shí)選取的邊坡安全系數(shù)才是和實(shí)際情況最接近的安全系數(shù)。簡(jiǎn)布法可以滿(mǎn)足全部的平衡條件，這樣在計(jì)算結(jié)果上相對(duì)要準(zhǔn)確。

2 影響邊坡穩(wěn)定性的因素分析

2.1 邊坡的工況條件

邊坡的工況條件主要指邊坡所受水及外荷載的影響。邊坡坡體后方地下水位的變化、地表水的徑流量、季節(jié)性融雪洪水等情況是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素，它們?cè)趯?duì)邊坡產(chǎn)生作用的同時(shí)，還對(duì)邊坡的物理力學(xué)指標(biāo)產(chǎn)生很大的影響。邊坡的外荷載指邊坡荷載及坡后傳遞荷載，主要影響下部邊坡的穩(wěn)定性。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)條件，榆樹(shù)溝橫穿校區(qū)中部，將其一分為二，校區(qū)位于河谷階地上，與溝底高差7.0～20.0m，現(xiàn)狀榆樹(shù)溝為土溝，上游為私人建造的庫(kù)普水庫(kù)（榆樹(shù)溝水庫(kù)），最大庫(kù)容為40×104m3，夏季洪水時(shí)威脅校區(qū)安全，為減少洪水對(duì)校區(qū)造成的危害，對(duì)橫穿校區(qū)的榆樹(shù)溝進(jìn)行防洪治理。本次治理長(zhǎng)度為0.89km，考慮上游庫(kù)普水庫(kù)存在潰壩隱患，經(jīng)計(jì)算潰壩時(shí)最大洪峰流量為Q=109.06m3/s，按校區(qū)及校區(qū)下游水磨溝區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為100年一遇。工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。主要建筑物為3級(jí)。

2.2 邊坡環(huán)境因素

本高填方邊坡位于低山之間，場(chǎng)地經(jīng)人為建設(shè)，原始洪溝被回填整平，現(xiàn)狀周邊地形較為開(kāi)闊。邊坡現(xiàn)狀坡度為30.5°～40°，邊坡頂高程939.21～943.44m，坡底高程911.27～932.28m，相對(duì)高差為10.9～29.03m。周邊建筑物與邊坡的位置關(guān)系為：運(yùn)動(dòng)場(chǎng)距離邊坡邊緣約30m，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)主席臺(tái)距離邊坡邊緣約18m，學(xué)生宿舍樓距離邊坡邊緣約30.0m，校園道路及供熱站位于坡頂邊緣，水磨溝區(qū)高層住宅樓位于坡底，距離坡腳最近約18.0m左右。

3 高填方邊坡治理措施

3.1 邊坡治理設(shè)計(jì)選型

（1）抗滑樁支擋設(shè)計(jì)：抗滑樁主要承受水平荷載，可對(duì)其按照彈性樁理論進(jìn)行計(jì)算。布設(shè)抗滑樁時(shí)，要綜合考慮邊坡的地質(zhì)條件、滑動(dòng)面坡度、滑動(dòng)土層的厚度、樁所受到的推力的大小等因素。樁間距可按兩樁間土體與兩側(cè)被樁所阻止滑動(dòng)的土體的摩阻力不少于樁所承受的滑坡推力來(lái)估算，以使樁間滑體具有足夠的穩(wěn)定性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于土層或軟質(zhì)巖層，錨固深度取l/3～1/2樁長(zhǎng)比較適合。（2）“坡率+格構(gòu)式錨桿”支擋設(shè)計(jì)：坡率法是控制邊坡的高度和坡度、無(wú)需對(duì)邊坡整體進(jìn)行支護(hù)而自身穩(wěn)定的一種扔放坡設(shè)計(jì)方法。但是，單獨(dú)采用坡率法的可靠性很低。本工程采用坡率法提高邊坡的穩(wěn)定性，降低邊坡的下滑力后，再采用格構(gòu)式錨桿支擋結(jié)構(gòu)，控制邊坡的穩(wěn)定，確保達(dá)到安全可靠的效果。根據(jù)場(chǎng)地巖土條件，建議雜填土放坡坡率不小于1∶1.25。（3）邊坡上部“坡率+格構(gòu)式錨桿”+邊坡下部“抗滑樁”復(fù)合支擋設(shè)計(jì)：對(duì)本工程邊坡上段采用“坡率+格構(gòu)式錨桿”，提高邊坡的穩(wěn)定性，降低邊坡的下滑力后，邊坡下段再采用“抗滑樁”支擋結(jié)構(gòu)，控制邊坡的穩(wěn)定，確保達(dá)到安全可靠的效果。在邊坡支擋設(shè)計(jì)階段，對(duì)上述3種支擋結(jié)構(gòu)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程條件，進(jìn)行相關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，擇優(yōu)確定最適宜的支擋結(jié)構(gòu)。

3.2 高填方邊坡治理措施研究

在北方巖土工程施工中根據(jù)邊坡地質(zhì)條件的實(shí)際情況，對(duì)邊坡可能發(fā)生的變形破壞采取工程治理措施。在巖土工程中邊坡穩(wěn)定性被破壞而發(fā)生變形主要原因是因?yàn)閹r土體發(fā)生破壞而造成的。提高巖土體的抗剪能力，有利于增強(qiáng)巖土體自身的應(yīng)力強(qiáng)度，并提高了巖土體邊坡的穩(wěn)定性。邊坡地層的結(jié)構(gòu)物質(zhì)中含有很多特殊的風(fēng)化礦物質(zhì)成分，這樣在邊坡體內(nèi)容易形成滑動(dòng)帶，提高了邊坡滑動(dòng)發(fā)生的概率，所以邊坡地層巖性對(duì)邊坡穩(wěn)定性具有很大的影響。錨固工程治理措施可以對(duì)邊坡預(yù)應(yīng)力損失的情況進(jìn)行預(yù)防，可以適用于邊坡淺層的保護(hù)?？够瑯豆こ炭梢詫?duì)邊坡的滑動(dòng)進(jìn)行控制，在邊坡體內(nèi)設(shè)置抗滑樁，可以加強(qiáng)邊坡坡體的穩(wěn)定性?？够瑯豆こ虒?shí)施過(guò)程中，在坡腳固定抗滑樁的同時(shí)還要結(jié)合土體削坡一起使用。護(hù)坡工程可以有效地防止邊坡表面層的破壞，對(duì)邊坡進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。護(hù)坡工程在實(shí)施的過(guò)程中可以通過(guò)削方措施對(duì)坡面進(jìn)行保護(hù)。另外，水會(huì)對(duì)邊坡面產(chǎn)生沖刷的影響，導(dǎo)致巖土邊坡的整體性被破壞，邊坡失去原有的穩(wěn)定性。排水工程可以防止水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的破壞，采用坡內(nèi)排水等施工措施保證邊坡巖體的干燥，進(jìn)而降低水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的破壞作用。

4 結(jié)語(yǔ)：

（1）低山、丘陵區(qū)的高填方邊坡工程是巖土工程的復(fù)雜課題，在邊坡設(shè)計(jì)、施工時(shí)，應(yīng)充分考慮影響邊坡穩(wěn)定性的因素包括：①邊坡巖土體強(qiáng)度、壓縮模量、密實(shí)度等工程特性指標(biāo);②邊坡的表面形態(tài)與幾何尺寸（邊坡的坡度、高度、斷面形狀）;③邊坡所受水及外荷載的作用的工況條件。合理進(jìn)行邊坡支擋設(shè)計(jì)選型。（2）在低山、丘陵地區(qū)，根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地規(guī)劃條件及社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定相應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行防洪治理設(shè)計(jì)，能夠消除了洪水對(duì)建設(shè)場(chǎng)地造成的危害，為基本工程建設(shè)、使用提供基礎(chǔ)條件。（3）從影響邊坡穩(wěn)定性的因素分析入手，采用工程類(lèi)比法、瑞典圓弧條分法、整體圓弧滑動(dòng)法（穩(wěn)定數(shù)法）等不同理論方法，對(duì)現(xiàn)狀高填方邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算和評(píng)價(jià)，并估算了滑塌區(qū)范圍。為后期邊坡治理支擋設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。

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