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边坡临时性支护方案探讨

2021-04-15

工程技术研究 2021年5期
关键词:后缘前缘坡面

贵州省有色金属和核工业地质勘查局六总队,贵州 黔东南 556000

黔东南某学校新校区建设项目实训基地综合楼拟建场地位于山间冲沟地带,前期因休闲广场建设,冲沟地段按台阶状进行了大方量的回填,回填厚度小于20m。拟建实训基地综合楼设计楼层为地下1层、地上15层,设计标高为648.15m,设计地下室底板标高为643.65m。拟建物边轴线后缘5.4m为消防登高平台、停车场及规划道路,设计标高为659m,二者相对高差近16m。

现状场地已按设计标高进行场坪开挖,拟建场地形成开挖坡高12.0m,开挖坡比1∶0.8的填土质边坡(见图1),坡脚前缘15m处为拟建实训基地综合楼边轴线,坡顶后缘18m处为已建项目经理部。为了确保前缘建筑场地和后缘已建项目部的安全,必须对后缘边坡进行处理。

图1 开挖现状图

1 区域地质条件

1.1 地形地貌及水文特征

场区主要构造为中低山丘陵侵溶蚀地貌,其地形总体呈北西及南东高、西南低,拟建场地位于山间宽缓斜坡地带,原始地貌为山间冲沟。

场地无大的地表水体经过,仅于北西侧山脚出露一处自然泉眼,绝对高程为637m,调查期间处于丰水期(8月),经实地量测,堰口水头高度为7.5cm,按三角堰流量对照表,水体流量为2.172L/s,折合水量为187.6m3/d。

1.2 边坡物质构成情况

场地内边坡岩土构成较为简单,均为第四系填土层(Q4ml):主要为前期建设回填土体,填料混杂,级配不均,由红黏土、碎块石混杂而成,堆填时间大于5年,已基本完成自重固结。

1.3 地质构造及地震

经查阅1∶50000凯里幅地质图及现场踏勘,拟建场地内无断层经过,根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010),拟建场地类别属于Ⅱ类,场地峰值加速度为0.05g,场地反应谱特征周期为0.35s,场地抗震设防烈度为Ⅵ度。

2 边坡支护方案

2.1 边坡支护难点

拟建物设计地下室底板标高(643.65m)与后缘消防平台标高(659m)相差15.35m,边坡物质组成均为回填土,属于超限边坡,在边坡支护方案上存在以下难点:

(1)综合多方考虑,勘察单位提出两套支护方案。①采用门型桩由底至顶支护至消防登高平台,消防登高平台处回填土体而成,优点是消防登高平台及停车场容易修筑且费用较低;缺点是垂直支护方式,作为校园建设,感官不嘉,且边坡支护费用较高。②矮挡墙结合后缘放坡,上部消防登高平台采用柱撑板跨架空形式修建。优点是支护费用较低,感官较好;缺点是消防登高平台建设费用较高。然而建设单位一直无法敲定采用何种支护方案。

(2)该边坡属于超限边坡,根据相关规定应按勘察→支护方案论证→支护设计→施工图审查→支护施工的程序进行,如此需要耗费较长的时间。该项目是州市重点项目,拟建实训基地综合楼又是该项目的形象工程,不能耽误工期,要求即刻施工。然而因为未确保后缘边坡稳定,前缘拟建场地便无法施工。综合考虑,拟对边坡进行临时性支护,先确保前缘施工的顺利开展,再按相应程序进行边坡的永久性支护设计工作。

2.2 临时性支护方案

按安全可靠、经济可行的原则,坡率法作为一种最为经济有效的支护方式,应被优先选用。经过综合考虑,拟对该边坡采用分级放坡+坡面封闭+前后缘截排水构的临时性支护措施。

(1)边坡临时支护方案。要确保前缘建筑场地能正常施工,且后缘坡顶已建项目部能正常使用,此次临时支护方案不仅要考虑后缘边坡的稳定,还要考虑基坑边坡的临时性安全,并给前缘施工场地留出相应工作面,因此拟采用以下放坡方式对边坡进行4级放坡。考虑基坑底一定深度的超挖,坑底标高按643m计算,自基坑边缘退让3m作为第一级边坡坡脚开始放坡。①级坡:坡高5m、坡比1∶1+后缘3.0m马道平台;②级坡:坡高5.5m、坡比1∶1+后缘7.0m马道平台;③级坡:坡高5.5m、坡比1∶1+后缘2.0m马道平台;④级坡:坡高3m、坡比1∶2+后缘为已建项目部平地。边坡前后缘设置截排水沟,坡面进行挂网喷浆硬化封闭处理(见图2)。

图2 放坡临时性支护断面图(单位:m)

(2)边坡物质物理力学参数的选取。因该回填边坡物质成分混杂、级配不均,所取样品呈散体状,且所取样品也无法全面代表边坡力学参数。结合边坡开挖后未见变形破坏的迹象,基于安全考虑,对边坡现状稳定性系数按1.0的极限平衡状态进行反演确实力学参数。经反演验算,黏聚力c=18kPa,内摩擦角φ=25°,重度γ=18kN/m3。考虑边坡物质后期受自然环境影响,对其按0.85进行折减,综合取值,黏聚力c=15.3kPa,内摩擦角φ=21.25°,重度γ=18kN/m3。

(3)边坡稳定性验算。对以上放坡支护方案进行多级验算,坡顶项目部按20kPa均布荷载考虑。各级边坡分级及组合验算稳定性系数见表1。

表1 临时边坡稳定性验算结果一览表

经过对各边坡组合形式分别进行验算,其稳定性系数最大值为2.812,最小值为1.399,均大于《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)表5.3.2一级临时边坡稳定性系数为1.25的要求。

3 施工注意事项

该边坡为上部开挖、中部堆填、下部开挖边坡,施工中应注意以下两点:(1)施工过程应按逆作法开展,由上而下要分级分区段进行,且边开挖边支护;(2)对于边坡回填部分,其填料应就近选择周侧场坪开挖级配良好的碎石土,其填料最小强度及最大粒径应满足相关规范要求,并分层回填、分层处理。分层填料的厚度、分层压实的遍数,应根据所选用的压实设备确定,压实填土的压实系数应大于0.94。

4 边坡质量监测

为了保证边坡在临时使用期间的安全,应对边坡进行监测,可采用人工巡视及裂缝观测、坡面位移及沉降监测综合进行。

4.1 人工巡视及裂缝观测

人工巡视应该作为一项长期性的工作,安排专人每日对坡面进行巡视,如果发现坡面裂缝,应及时通知前后缘人员立即撤离,遇暴雨天气应加大观测密度。

4.2 坡面位移及沉降监测

在各级边坡坡顶、马道平台、坡脚设置观测标志,用全站仪对各观测标志的位移及沉降进行监测,遇暴雨天气应加大观测密度。

5 结束语

在各类建筑工程中,边坡问题十分常见,当遇到边坡问题时,应按其形成性质、物质组成等结合边坡自身稳定性状态进行综合分析,制订切实可靠、经济可行的支护方案,并在支护后进行监测,以此控制边坡支护质量,及时发现问题并立即处理,对保障边坡安全、工程质量、防止安全事故等方面具有重要意义。

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