高边坡设计与支护问题实例分析

■安 龙 ■福建 龙岩 364000

按照边坡的高度分类，当岩质边坡高度大于30m 或者土质边坡高度大于20m 时，我们就可将其称为高边坡，对于高边坡的稳定性问题，专家学者早就在铁路、公路等基建建设中有过研究探讨。边坡的失稳通常是由多种因素共同作用的结果，其一是外力的作用破坏了岩体或土体原来的应力平衡。其二是岩体或土体的抗剪强度受外界因素的影响而降低。本人现以某高校学生公寓东侧的边坡支护工程为例，介绍高边坡支护设计技术，以供大家参考。

1 工程概况

某边坡位于一拟建学生公寓东侧，整个场地东高西低，边坡长度104m，坡度60 度，边坡脚高程为402.00mm，坡顶高程为409.50-423.00m，边坡高度为7.5-21m，坡脚离学生公寓的距离约8m。

边坡地层从上到下主要为坡积粘性土、泥岩残质粘性土。①坡积粘性土，层平均厚度为5-8.2m.②泥岩残质粘性土，层平均厚度为10.2-26.9m。地下水主要受大气降水影响变化，总体水量不大。但由于边坡大部分由泥岩土层组成，渗水对边坡的影响极大，因此，在边坡支护中，要特别注意排水问题，具体各土层的力学性质如表1 所示。

表1 土层力学性质参数表

2 设计方案及解决措施

高边坡支护在我国治理设计的常见类型较多，主要以修筑拦、坡面支撑、锚索固定、灌浆固定、锚索框架等传统的加固方法为主。针对不同地质环境，可以选择不同的支护方案，因此我们现在针对不同地质环境条件下，提出各种各样的解决方法，现在对加固方案进行分别阐述如下:(1)修筑拦，这是最常见的加固方法，该方法主要以平台、落石槽、石墙为主，所遮挡的建筑物也多是危害性较小的高边坡，例如明洞、棚洞等。(2)坡面支撑，该方法是利用墩、柱等物体对悬于上方的，以拉断坠落的危岩进行支撑加固，此类危岩多是高架、隧道等。(3)锚索固定，因为锚索固定可减小岩体及其周围的缝隙宽度，增强岩体完整性，所以为防止高边坡崩塌错落，设计时常采用锚杆或者锚索对高边坡进行加固处理。此方法适用于危险性较高的山体工程。(4)灌浆固定，灌浆灌的是水泥，将水泥倒入岩体中，可增强岩石硬度和抗拉强度，一般情况下是先进行锚索固定，在进行灌浆固定。(5)锚索框架，预应力锚索框架梁防护形式，作为一种合理有效的边坡加固措施，由于其结构比较简单，提供的支护力大，便于施工，与生态环境景观协调性好。

本项目的学生公寓高边坡，根据其地质工程勘察报告，我们可知其地质情况较为一般，根据以往高边坡设计经验，传统采用对边坡进行1:1 或1:1.5 斜率的自然放坡，但自然放坡侵占的距离较大，边坡坡脚离公寓仅8 米，显然满足不实际的需要。通过反复研究工程的方案和结合现场的条件，我们在项目设计时采用预应力锚杆支护的方案，该方案成熟稳定，治理效果好且造价适当，主要的原理是通过锚杆的锚固段来使得边坡稳定，治理后现状边坡不会形成滑动破裂面。边坡由坡积粘性土和泥岩残质粘性土构成，锚杆加固有足够的锚固长度，锚固的摩擦力远远大于边坡自身的土体推力，因此锚杆支护设计对其的阻挡能力较强，同时对骨架内部进行绿化铺设植草皮，防止降雨时，雨水冲刷坡面。采用锚杆支护有利于收缩坡脚，同时斜率可调整至1:0.75，有利于保持与学生公寓的退让距离。综上所述，本项目中应采用锚杆支护设计方案，满足工程的实际需要。

3 外部环境因素分析

(1)对自然条件的依赖性:岩土工程与自然界的关系极为密切，设计时必须全面考虑气象、水文、地质、地下条件及其动态变化，包括可能发生的自然灾害以及由于兴建工程改变自然环境引起的灾害，必须特别重视调查研究，做好岩土工程勘察工作。(2)岩土性质的不确定性:岩土参数是随机变量。不同的测试方法会得到不同的测试值。差异往往相当大，相互间无确定的关系。故在进行岩土工程设计时，不仅要掌握岩土参数及其概率分布，而且要了解测试的方法及测试条件与工程原型条件之间的差别。(3)注重经验特别是地方经验:近代土力学与岩石力学的建立，为岩土工程的计算和分析提供了理论基础。但由于岩土性质的复杂多变，以及岩土与结构相互作用的复杂性，不得不作简化，以致预测和实际之间有时相差甚远。鉴于岩土工程计算的不完善，工程经验特别是地方经验，在岩土工程设计中应予高度重视。

4 高边坡设计要点

(1)在对边坡支护进行设计之前，要对现场的自然环境等因素进行勘探与核查，要深入勘察这些地方的地理自然方位状况，例如:地形特征或者凹凸状地形等，在一些凹地处有无堆积物，以及堆积物的状态等等，在这一过程中也要深入勘察岩芯，要努力将坡积层分辨清楚，而且在有必要的情况下，也可以再次勘察，由于坡积物的土力学的性能不是很好，再加上由于分布面积小，会影响其平衡性，而且在勘察的过程中也很容易被遗漏或者被忽略。(2)地质构造呈现顺层的岩质高边坡，要积极选择大的坡度，岩面上面的土层很容易对岩石产生腐蚀作用，特别是当被雨水浸泡过以后，这些土层会沿着岩石的层面滑下来，如果暴雨来袭，则很有可能形成滑坡，构成岩石本身的材料或质地在雨水的冲击与浸泡下，很容易在造成岩石的风化，所以，放坡要尽量采用最大的坡率。

根据本学生公寓边坡进行稳定性的分析，我们可以推算出需要加固工程的承受力的强弱，但是因为高边坡的复杂性，单一的计算方法可信度较低，我们可以将工程地质分析对比法和力学计算公式相结合，这样算出的结果的可信度将大大提高。

5 总结

该高边坡设计项目采用预应力锚杆支护，方案基本合理，同时也达到预期的效果，可推广使用。结合本文，我们可知高边坡设计应以最少的投资，最短的工期，达到设计使用年限内安全运行，并满足所有预定功能，具有对自然条件的依赖性、岩土性质的不确定性、注重经验特别是地方经验等特性。即包括预定功能要求、安全性和耐久性要求、投资和工期的经济性要求等方面。同时边坡施工期间应加强对高边坡进行的监测，竣工结束后应进行稳定性评价。

［1］宁智，张琦，薛卫疆，等.高边坡设计与加固问题讨论［J］.地质与资源，2005(9):216-219.

［2］王恭先.高边坡设计与加固问题的讨论［J］.甘肃科学学报，2003(12):5-9.