高边坡岩土工程设计探讨
2018-01-29杨圣
杨 圣
(贵州省有色金属和核工业地质勘查局地质勘测设计院,贵州 贵阳 550001)
大规模的基础建设过程中,势必产生大量的边坡,部分边坡存在较为复杂的岩土工程问题,安全性较差,极易发生滑坡、坍塌等安全事故,必须采用科学的方法对其进行治理。因此,研究分析高边坡岩土工程设计具有重要的现实意义。
1 高边坡岩土工程设计要点
(1)裂隙发育高边坡。对于裂隙发育的高边坡,如果采用喷射混凝土护面设计,高边坡外观和城市的绿化环境存在不协调的问题,因此一般不采用喷射混凝土护面设计。此外,对于此类高边坡,地下水很容易利用岩体间的裂隙入渗,在水头的作用下,地下水在入渗过程中带走的细小颗粒越来越多,导致高边坡的空隙也越来越多[1]。最终可能导致喷射混凝土与高边坡坡面产生脱离,导致其防护作用失效。
(2)岩质边坡设计。对于岩质边坡,如果进行爆破开挖施工,可能会对岩质边坡本身的碎裂结构、毛石等造成影响,不利于边坡的稳定性,必须严格控制爆破的工艺。此外,在针对此类边坡进行支护方案设计时,对于Ⅳ类岩体的岩质边坡,应确保其坡率不低于0.3,从而减少边坡出现落实或者崩落破坏等问题。
(3)边坡支护设计。在格构式锚杆挡土墙逆作法施工过程中,如果采用分层施工,即每层的锚杆张拉施工完毕后,再进行下一层的施工,不利于竖向格构梁的钢筋连接施工。因此可以结合高边坡的实际情况,将边坡按照8m~12m的间距,划分为数个等级,并在每级设置平台,按级进行锚杆和格构梁施工,最后进行张拉锚杆。
(4)高边坡岩土工程的动态设计。在岩土工程设计过程中,很难一次性的全面掌握岩土的具体参数,导致岩土工程设计只能根据现有的资料进行定量进行估算。因此,应结合信息化施工,对高边坡岩土工程进行动态设计。尤其是坡度较为陡峭的区域,地质结构相对不稳定,可能时刻存在着变化,而简单的勘查和地质测绘并不能完全的反应该区域的地质情况、岩土体特点等,只有对边坡进行开挖才能清楚的掌握高边坡的实际情况。通过对比新开挖出来的地质情况与原来的地质勘查结果,对产生差异的区域进行复核计算,进而对设计方案进行对应的修改。
(5)岩质高边坡的坡率。如果高边坡岩质属于顺层结构,且地质构造发育,其上层的岩层很容易在雨水的作用下,产生位移,严重时甚至可能出现滑坡等地质灾害。为了避免该种问题的出现,在进行高边坡岩土工程设计过程中,应适当放大边坡的坡率。
(6)大承载力预应力锚杆设计。对于部分气候条件较为潮湿的地区,高应力作用下的锚头与自由段之间的杆体材料,很容易受潮出现锈蚀断裂问题。再加上边坡可能存在的变形问题,因此,必须对预加应力进行严格的控制。很多工程在高边坡岩土工程设计过程中,预应力锚杆防腐措施做的不好,导致锚杆在投入运行10年左右时间,就因为锚头处锚筋锈断而失效,进而引发边坡坍塌。
2 高边坡岩土工程设计案例概述
某山地住宅小区项目,住宅小区的背面靠近山体,在施工过程中形成了高约20m,长约120m的边坡。为了避免边坡出现大面积的垮塌,对新建小区造成巨大的安全威胁,必须采取有效的措施对该处高边坡进行治理。
(1)地质勘查结果。通过对该高边坡进行详细的地质勘查分析,高边坡属于顺层坡结构,主要场地地质为沉积岩,局部区域存在有粉砂岩、砂砾岩以及细砂岩等间杂分布的岩层,地质存在发育不良问题。
(2)工程设计重点。①为了提高高边坡岩土工程规划设计的质量,本工程对高边坡进行了地质测绘、边坡勘查以及地形图的测绘,最终确定了地质的稳定性状态,并对存在的不良地质情况进行了初步评估,便于岩体高边坡结构的总体设计。②对本工程区域的地下水分布情况进行了详细的勘查,同时在岩质边坡钻探过程中,受到区域内植被覆盖的影响,给钻机的搬迁以及水源的补给带来了困难,再加上岩层存在破损发育情况,导致设计取样结果可能存在不准确的问题。③在对高边坡坡脚以及坡顶进行设计过程中,为了避免坡肩出现坍塌等问题,对排水沟与截水沟,截洪沟到坡肩设置了一定的距离。④本工程在进行边坡支护方案设计过程中,基于确保边坡支护质量的基础上,采用相对经济的支护方案。选择了经济和施工效果较好的格构式锚索挡墙方案。
(3)高边皮岩土工程设计方案。针对本工程的实际情况,最终的设计方案为:首先为了减少坡后的土应力,对高边坡坡后山脊坡度较陡区域的部分进行拆除处理,并对高边坡底部两级岩质坡的坡率进行了适当降低。然后放大了本工程高边坡中上部包括风化岩层部的坡率,从而提高边坡的稳定性和安全性。最后高边坡的支护方案采用锚杆(索)格构支护方案,并在高边坡坡面种植灌木等作物,提高边坡的稳定性。
3 岩土高边坡方案的设计过程分析
(1)动态化设计。本高边坡岩土工程设计属于丘陵地带,地质情况存在较大的变化。本工程在设计过程中,相关设计人员在施工现场进行了实地勘查,通过开挖施工,现场收集相关的地质数据资料,基于准确的基础上对设计方案进行优化,减少了设计差错。
(2)边坡支护设计。结合本工程的实际情况,在进行支护方案设计过程中,没有采用喷射混凝土的护面设计方案,主要是因为本工程的边坡存在裂隙发育情况,很容易受到地下水的影响,导致混凝土结构出现地下空洞的问题,不仅不利于高边坡的加固支护,而且在美观度方面,与周围的建筑环境存在不协调问题。
(3)优化成本的设计原则。本工程高边坡岩体的上层土体结构,很容易在雨水的作用下,出现位移甚至滑坡等地质灾害,给周围的居民带来严重的安全威胁。因此为了提高高边坡岩土工程的设计质量,本工程采用了承载能力较强的预应力锚索支护设计方案。此外,由于工程所在地区气候相对潮湿,为了避免锚头材料产生锈蚀,出现断裂问题,在进行高边坡支护设计过程中,对岩土高边坡结构的预加应力进行了严格的计算和试验。
4 结语
综上所述,随着社会的发展进步,各类工程项目日渐增多,高边坡岩土工程也越来越多。在高边坡岩土工程设计过程中,如果设计质量存在问题,将给后期的工程建设埋下严重的安全隐患。因此,本文结合实例分析了高边坡岩土工程合计中的重点,通过采用动态化的设计策略,深入工程现场进行实地勘查,精准的掌握高边坡的实际地址构造,对高边坡岩土工程设计方案不断优化,有效的减少了高边坡岩土工程的安全隐患,确保了工程建设的顺利开展。