延锋伟世通土质环境边坡支护设计

于恒兵

(中国煤炭科工集团重庆设计研究院，重庆 400016)

延锋伟世通汽车饰件系统有限公司是上海汽车工业(集团)总公司和美国伟世通国际控股有限公司共同投资的合资企业，其重庆分公司技术改造工程位于重庆市经济技术开发区北部新区平场工业园F08，F09地块，拟建场地原始地貌为侵蚀、剥蚀浅丘地貌，场地经后期人工抛、堆填场，形成若干平台，地面高程大致为323 m～344 m，相对高差约21 m，地势呈北东高西南低。

根据重庆公司的生产性质及工艺流程需要，业主要求厂区总平面布置上不能按重庆地区传统坡地建筑分阶设计，厂区内各厂房地坪绝对标高应基本统一，以此意见为基准综合考虑场区土石方平衡、相邻市政道路高程及周边已建建(构)筑物地坪标高，确定厂区主厂房 ±0.000相对于绝对标高337.00，室内外高差0.3 m，按设计标高平场后，本项目场区四周将形成高度约0 m～14 m的土质环境边坡，根据渝建发［2010］166号文件，该工程西侧、南侧环境边坡属土质边坡，且高度不小于8 m，属高切坡工程，边坡支护方案需由重庆市建委专家组评估论证。

1 环境边坡现状及评价

1)东侧环境边坡:边坡概况:位于东侧与普洛斯物流园交界处，高约0 m～7.8 m，长约345 m，边坡坡向265°，土质边坡(松散素填土)，局部为岩质，因岩质部分极少，且多为强风化基岩层，故该边坡按土质边坡评价，边坡安全等级为二级。稳定性评价:边坡岩土界面较缓，基本无剪出口(仅局部边坡段为混合质边坡)，不考虑沿岩土界面的滑动破坏，新近填土松散，边坡自身稳定性差。2)南侧环境边坡:边坡概况:位于南侧，毗邻市政道路。高约0 m ～14.0 m，长约250 m，边坡坡向 358°，填方土质边坡，边坡安全等级为二级。稳定性评价:边坡岩土界面较缓，无剪出口，原地面线较缓，不考虑沿岩土界面及原地面线的滑动破坏，新近填土松散，边坡自身稳定性差。3)西侧环境边坡:边坡概况:位于西侧，高约2 m～14.0 m，长约470 m，边坡坡向85°，填方土质边坡，边坡安全等级为二级。稳定性评价:边坡岩土界面较缓，无剪出口，原地面线较缓，不考虑沿岩土界面及原地面线的滑动破坏，新近填土松散，边坡自身稳定性差。

2 边坡方案的选择及评估

场地东侧、西侧、南侧按设计高程平场后形成环境边坡均为不稳定边坡，需进行支护处理，结合地勘资料及总平面布置提出如下支护方案:1)东侧环境边坡:边坡高差约0 m～7.8 m，设计建筑退用地红线最大距离26 m，可采用自然放坡处理，坡率不大于1∶1.5，处理后边坡稳定。2)南侧环境边坡:场地南侧仅布置少量辅助用房，建筑退用地红线16m～29 m，边坡高差约0 m～14.0 m，边坡高度不大于6.0 m时采用重力式挡土墙进行支护;边坡高度大于6.0 m时采用两阶重力式挡土墙进行支护，上下两阶挡墙基础应满足不大于45°的传力角要求，以保证相邻挡土墙的稳定性，挡土墙基础持力层为夯实填土层或强风化基岩层，台阶平台作厂区绿化用地。3)西侧环境边坡:边坡下方为规划市政道路，上方为厂区道路，高差约2 m～14.0 m，边坡高度不大于6.0 m时采用重力式挡土墙进行支护，挡土墙基础持力层为夯实填土层或强风化基岩层;边坡高度大于6.0 m时采用桩板挡墙进行支护，抗滑桩基础嵌入中等风化基岩层。

地基处理及技术指标:设计对场地西南侧高抛、堆填区域地面进行强夯处理，处理区域面积约2.6万m2，要求强夯单击夯击能4 000 kN·m，有效加固深度不小于8.0 m，处理后地基承载力特征值fak≥150 kPa，强夯控制指标及检测应满足JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范的相关规定。根据渝建发［2010］166号文件精神，该边坡支护方案于2011年4月经方案审查单位机械工业部第三设计院组织专家审查，审查结论为方案合理可行。

3 边坡支护深化设计

3.1 场地概况

据地面调查及钻探揭露，拟建场区内上覆第四系全新统人工素填土层(Qml4)，残坡积粉质粘土(Qel+dl4)，下伏基岩侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)砂岩、砂质泥岩、粉砂岩，岩土参数见表1。

表1 岩土参数值

3.2 桩板挡墙设计

本文着重介绍西侧桩板挡墙的设计，普通重力式挡土墙的设计在此不作说明，西侧环境边坡最大高差约14 m，参照DB 50/5029-2004地质灾害防治工程设计规范第 3.4.1.6 条［1］，桩板挡墙抗滑桩截面估算如下:

抗滑桩截面高度h=H/6=14/6=2.33，取2.5 m;截面宽度b=h/2=2.5/2=1.25，取1.5m;抗滑桩间距 d=3b=3 ×1.25=3.75 m，取4.0 m，桩间挡板厚取0.3 m，桩板挡墙布置见图1。

抗滑桩(Z37)处桩板挡土墙剖面图见图2。

1)基本假定及计算原理。

图1 桩板挡墙布置示意图

图2 抗滑桩（Z37）处桩板挡土墙剖面图

桩板计算时由于滑床为完整的岩质地基，可按“K法”计算，地基水平抗力系数(KH)见表1。根据地区经验，压实填土水平抗力系数取KH=10 MN/m3，桩“K法”计算简图见图3。

图3 桩“K法”计算简图

“K法”计算单桩内力及位移:将桩视为一竖向弹性地基梁，由材料力学公式及温克尔假定可建立下述微分公式:

地面以上桩的位移:

地面以下桩的位移:

地面以上转角:

地面以下转角:

地面以下弯矩:

地面以下剪力:

桩顶位移:

最大弯矩位置:

2)桩板式抗滑挡土墙验算。

桩板式抗滑挡土墙验算物理参数，见表2。

表2 桩板式抗滑挡土墙验算物理参数

滑坡推力作用情况桩身内力及配筋，见表3。

表3 滑坡推力作用情况桩身内力及配筋

背侧最大弯矩=20 008.285 kN·m，距离桩顶17.000 m;

最大剪力 =2 554.318 kN，距离桩顶 29.500 m;

桩顶位移=98 mm。

库仑土压力(一般情况)桩身内力及配筋，见表4。

表4 库仑土压力(一般情况)桩身内力及配筋

图4 抗滑桩基础～21.500标高配筋

背侧最大弯矩=12 297.320 kN·m，距离桩顶18.000 m;

最大剪力=1 877.291 kN，距离桩顶 13.000 m;

桩顶位移=62 mm。

3)桩板式抗滑桩配筋。

分析滑坡推力作用情况及库仑土压力作用情况下桩身应力分布，综合考虑经济性，抗滑桩基础 ～21.500标高配筋见图4，21.500以上配筋见图5。

图5 21.500以上配筋

4 桩板式抗滑桩施工及监测

抗滑桩基础持力层为中等风化岩层，抗滑桩嵌入深度不小于桩总长1/4，基础施工采用人工挖孔，土层段采用150厚钢筋混凝土护壁，护壁每段长1 m，两段护壁搭接长度50 mm;抗滑桩挡板沿边坡纵向不大于20 m的长度分段设置伸缩缝，缝宽30 mm，用沥青玛脂嵌缝，伸缩缝位置设在桩间挡板中部。

本工程遵循“动态设计、信息法施工”原则，施工过程中将人工开挖、钻孔开挖过程视为对边坡的再勘察过程，施工单位技术人员应做好地质编录，如发现地质情况与原勘察设计不符，应立即通知勘察、设计单位，及时调整有关设计、施工方案和参数，施工期间及竣工后三年内，甲方应委托有资质的专业测量单位，对挡墙进行长期变形观测。

［1］DB 50/5029-2004，地质灾害防治工程设计规范［S］.