王登峰 蔺化栋

摘要：边坡治理是常见的结构工程，本文通过实例介绍、分析某边坡破坏模式及计算方法，通过选择合理的设计方案，达到边坡治理后安全可靠、经济实用、美化环境的目的。

关键词：稳定性计算、边坡设计、格构锚杆

一、边坡概况

该拟建边坡位于重庆某县城街道转盘南侧，后缘位于南侧顶部缓坡处，边坡左右及后缘已修建民房，前缘临空条件好，据现场调查及历年变形情况访问，历史上多次出现局部掉块及垮塌现象，造成路面损坏，2007年暴雨后，坡顶小路上出现一拉张拉裂缝，缝宽1～5cm，长约5～8m，走向90°，2007年至今，后缘裂隙有扩大迹象。边坡威胁对象为前侧某县市政主要街道、后缘民房22户，治理工程是必要。该边坡防治工程等级为二级，防治工程稳定安全系数为1.30，支护结构重要系数取1.0，设计使用年限50年。

二、地质环境条件

边坡区位于普子向斜南东翼，岩层产状302°∠27°，主要发育二组裂隙：裂隙Ⅰ产状5°∠60°，裂隙宽3～5mm，延伸长度8～15m，间距2～5m，结合程度差，贯通性好，贯通率约为65%，为硬性结构面；裂隙Ⅱ产状255°∠84°，少量泥质充填，延伸长度1～3m，裂隙宽1～3mm，间距0.50～1.50m，结合程度一般，贯通性一般，贯通率约为40%，为硬性结构面，裂隙Ⅰ受陡边坡卸荷的影响，在边坡顶部较发育。根据勘查工作揭露地层主要为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、奥陶系下统分乡组（O1f）页岩，坡顶平台、缓坡带、坡底均出露有人工填土层，厚度较薄，整个陡坡面出露页岩。

边坡坡长约8m，宽约20m，高15m，形态较规整，为一倒梯形状。边坡为切向坡，上部后缘及前缘为地势平坦，地形坡度0～5°，坡面分为缓坡段、陡坡段，缓坡段坡角约25°，陡坡段坡角70°，坡体物质成分为页岩，岩质较松软，构造节理裂隙发育较破碎，部分岩体被裂隙切割成块体状，局部岩体受裂隙切割外倾临空。

三、稳定性评价

（1）宏观稳定性评价

边坡岩性为奥陶系强风化页岩，完整程度较差，结构面结合程度差～一般，一组裂隙外倾临空，同时在边坡顶部发育垂直卸荷裂隙，宏观评价采用赤平投影图分析，边坡与岩层倾向相切，为切向坡，裂隙Ⅰ外倾临空，裂隙Ⅰ与层面、裂隙Ⅱ与层面交线均倾向坡外，边坡可能沿着裂隙Ⅰ产生整体滑移。同时，根据地质揭露坡顶风化带厚度约3.0m，见有垂直拉张裂隙，恰好位于裂隙Ⅰ控制性破坏范围，宏观判断该边坡现状处于基本～欠稳定状态。

（2）稳定性定量评价

根据边坡特征，先根据赤平投影图分析对边坡定性评价，然后对边坡进行定量评价。由于存在硬性结构面，且与岩体风化带、破裂角基本一致，故直接采用控制性硬性结构面进行计算。采用平面滑动法，边坡稳定性系数按下式进行计算：

式中：V——裂隙水压力（KN/m）；

Q—地震力（KN/m），地震加速度取0.05；

V—后缘裂隙水压力（KN/m），裂隙充水高度取裂隙深度的2/3；

U—滑面水压力（KN/m）；

F—危岩稳定性系数；

c—后缘裂隙粘聚力标准值（K Pa）；

—后缘裂隙内摩擦角标准值（°）；

a—滑面倾角（°）；

W—危岩体自重（KN/m）；

按照上述公式，以裂隙Ⅰ结构面作为滑面，对边坡进行稳定性计算，边坡主剖面稳定性天然工况下、饱和工况下稳定系数均小于安全系数，该边坡可能沿着裂隙Ⅰ产生整体滑移。依据《建筑边坡支护技术规范》6.3.4节规定，对无外倾结构面的岩质边坡，以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算侧向岩压力，破裂角按45+Φ/2确定，对有外倾硬性结构面的边坡应同时计算结构面、岩体破裂面，取两种结果的较大值作为支护结构设计依据。

四、治理工程设计

（1）防治原则

①针对各段边坡的破坏模式、规模特点，采取合理的治理措施。

②综合考虑安全、经济、环境等因素进行设计，按相关规范的规定采用动态设计。

③防治工程的各项措施，应尽量因地适宜，就地取材，采用技术可行、经济合理且施工方便、可操作性强的工程结构。

④防治工程应与环境相结合。

（2）依据防治原则，边坡坡顶场地狭窄，坡底为城市主道路，为保证坡顶、底建（构）筑物的安全，确定对缓坡带采用喷射素混凝土防止坡面风化，对陡坡带采用格构锚杆挡墙，同时在坡面采取绿化措施。

（3）分项工程设计

①清除坡面

采用人工配合机械清除的方式，清除坡面上的危险、风化岩体。

②喷射素混凝土

对缓坡带岩体直接喷射C25素混凝土厚50mm。

③格构锚杆支护

对陡坡带采用格构锚杆支护，锚杆工程施工前搭设稳固脚手架，保证施工人员、设备的安全。锚杆采用1 20@2.5m×2.5mHRB400螺纹钢筋，最上一排锚杆倾角25°，其余锚杆倾角15°，钻孔直径91mm，全长粘结，锚孔内采用M30水泥砂浆灌注，锚杆锚入中风化稳定岩体中不小于4.0m，每2m设一个中支架，所有钢筋均采用HRB400级。锚杆钻孔施工前应充分调查、收集坡顶建筑基础深度及形式，避开坡顶建筑基础，锚孔应从水平、竖向跳孔施钻，钻孔完毕后及时灌浆封闭，防止密集钻孔对坡顶建筑地基造成影响。

格构梁截面尺寸300×400mm，竖梁间距2.5m，横梁间距5.0m，顶部设置300×400mm顶梁，底部设置300×400mm底梁，格构梁混凝土标号C25，格构竖梁底设600×800×600mm独立基础，基底设C15细石混凝土垫层800×1000mm，基础嵌入中风化基岩不小于0.2m，所有钢筋均采用HRB400级。

坡面锚杆处挂 8@200×200钢筋网，喷射混凝土标号C25，厚100mm，边坡走向長度短不设伸缩缝，设泄水孔间距纵横向为2500mm，预先在岩面钻孔0.3m，插入φ90孔内段带孔PVC花管，泄水管长度0.4m，管倾向坡外坡率约5%，泄水孔优先设在裂缝处或出水处。

④绿化工程

锚喷前锚杆处向坡外焊接1 18钢筋长200mm，外露长5～10cm，向外设弯钩，用于外挂φ6@400mm不锈钢钢筋网，用于攀爬坡底蔓藤植物，同时坡底种植蔓藤植物，保证锚喷后坡面与环境相结合。

五、监测工程设计

（1）在边坡坡底部可视地段设2个监测控制点，埋设、安装完毕后立即重复观测两次，确定基准值。

（2）在坡顶设3处变形监测点，用于边坡治理中施工监测、效果监测，施工期间3～5天测一次，竣工后为7～10天，在暴雨应加密观测次数，过一个雨季后，每半月一次，防治效果监测时程不应少于1个水文年。

（3）锚杆应力监测设1～3点，保证锚杆抗拉拔达到设计值。

六、结语

（1）边坡治理设计应首先明确破坏模式，建立合理的计算模型，为结构计算提供正确的设计依据。

（2）设计方案应遵循设计原则，做到“可靠性、经济性、美观性”。

（3）治理工程应采用动态设计、信息法施工，及时反馈变更调整。

参考文献：

[1]重庆市建设委员会，《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002），中国建筑工业出版社，2002.08；

[2]张永兴，《边坡工程学》，中国建筑工业出版社出版，2008.08；

[3]熊传治，《岩石边坡工程》，中南大学出版社，2010.10。