尹传忠，张可能

（中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410011）

某岩质边坡支护体系设计计算实例

尹传忠，张可能

（中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410011）

文章以桑植县某岩质建筑边坡支护设计工程为例，分别采用经典土压力方法、平面滑动方法与考虑外倾结构面滑动计算土压力方法对支护结构计算分析比较，考虑外倾结构面滑动计算土压力方法更加经济合理，且与实际施工情况较吻合，为类似工程设计起到一定的借鉴意义。

岩质边坡；桩锚支护；计算方法

1 引 言

随着我国城市化进程的进一步推进，城市建设用地越来越紧张，为开辟建设用地，对山地进行切方，形成大量人工边坡。这种边坡的特点是规模较小，土质边坡坡高一般在 15m以下，岩质边坡坡高一般在30m以下，且为节约用地，垂直开挖采用桩锚支护体系的项目很多，岩土支护结构一般采用荷载结构法计算，岩质边坡支护理论计算中关于边坡的破坏模式、侧压力的计算、计算模型的选取均与土质边坡有较大区别，本文并以桑植县某岩质边坡支护设计为例，对顺层岩质边坡桩锚支护体系计算方法进行具体介绍。

2 工程概况

桑植县某岩质边坡支护项目工程场地原始地貌单元为丘陵缓坡及冲沟，场地部分地段在开挖整平中，原始地形已改变。场地南侧现为一切方边坡，高约4～13m，长约75m，边坡走向约104°，坡向14°，坡度约 45～60°。其坡顶现地面标高约为 297.43～302.80m，坡脚现地面标高约为287.05～292.80m。边坡坡顶现砌有一高约2.0m的围墙，其墙后约5m处有一栋1层建筑物及一栋5层建筑物（基础型式均为天然基础，基础埋深约2.00m）。

拟建项目正负零标高为283.50m，设2层地下室，地下室基坑底标高按274.20m考虑，场地整平过程中将对场地南部边坡进行切方，边坡最大高度约为19.00m，加上基坑深度，最大高度达 28.30m。场地周边环境条件如下。

图1 场地周边环境图

3 场地工程地质条件

根据岩土工程详细勘察报告，与基坑边坡有关的地层有人工填土、第四系冲洪积粉质粘土、卵石、第四系残积粉质粘土、三叠系强风化泥质粉砂岩与中风化泥质粉砂岩。边坡岩体结构面主要为岩层层面和二组节理裂隙，岩层产状为348°∠44°，两组节理裂隙产状为：第一组L1：64°∠84°；第二组L2：5°∠61°，节理裂隙面光滑平整，多呈闭合状。相关支护参数见表1。

地层设计参数表 表1

4 边坡支护方案

根据周边环境条件、岩土工程条件及基坑支护深度的不同，将本基坑边坡分为 AB、BC、CD、DE、EF及FA共6段。基坑FA段采用自然放坡，坡面采用素喷混凝土保护；边坡基坑AB、BC、CD、EF段采用桩锚支护；基坑边坡DE段上部采用采用锚索结合肋梁支护，下部采用桩锚支护。典型支护剖面CD段支护图如下：

图2 典型支护剖面图

5 支护结构分析计算

现行规范规定岩土设计一般采用荷载结构法进行，因此岩土压力计算方法选择正确与否关系到整个支护方案合理性。当前，国内外对土压力的计算一般采用著名的库仑公式与朗金公式。上述公式基于极限平衡理论，要求支护结构发生一定的侧向变形，若挡墙的侧向变形条件不符合主动极限平衡状态条件时，则需对侧向岩土压力进行修正，其修正系数依据经验确定。但岩质边坡受结构面影响，若不加区分土体与岩体的不同，要么导致支挡结构设计偏于保守，要么导致设计不安全。如岩质边坡内倾、岩体完整时会使边坡设计造成很大的浪费，而当岩体内存在外倾软弱结构面时边坡支护结构会偏于不安全，《建筑边坡工程技术规范》根据岩石边坡的破坏模式分别给出岩石压力的计算方法：

①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石压力；破裂角按45°+φ/2确定，Ⅰ类岩体边坡可取75°左右。

②当有外倾硬性结构面时，应分别以外倾硬性结构面的参数按6.3.1条的方法和以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算，取两种结果的较大值；除Ⅰ类边坡岩体外，破裂角取外倾结构面倾角和45°+φ/2两者中的较小值。

③当边坡沿外倾软弱结构面破坏时，侧向岩石压力按6.3.1条计算，破裂角取该外倾结构面的视倾角，同时应按本条1和2款进行验算。

本边坡岩体结构面主要为岩层层面和二组节理裂隙，岩层产状为348°∠44°，两组节理裂隙产状为：第一组L1：64°∠84°；第二组L2：5°∠61°。该段边坡走向约109°，对边坡最不利的结构面为岩层面348°∠44°，边坡为顺层岩质边坡，视倾角为42.4°。

对桩锚支护体系分别采用土压力公式、按以稳定性为基础的平面滑动理论（滑块当作刚体，只考虑锚索作用，支护桩的作用无法同时考虑）以及考虑外倾结构面岩石压力理论分别进行了计算，其计算结果统计见表2。

三种理论计算结果统计表 表2

根据以上计算结果分析可知，按经验公式计算结果最小，按平面滑动理论计算结果最大，按考虑沿外倾结构面滑动主动岩石压力理论计算结果适中。分析其原因为：

按经验公式理论未考虑到岩石边坡具有外倾软弱结构面的影响，在有外倾软弱结构面的情况下，计算结果偏于不安全；按平面滑动理论未考虑支护桩的作用，计算结果偏大，设计上偏于保守；按考虑沿外倾结构面滑动主动岩石压力理论能首先计算出岩石压力荷载，再将桩锚支护体系采用荷载结构法（弹性法）计算分析，考虑了支护桩的作用及软弱结构面的影响，计算结果合理，与现场实际施工情况相吻合。

竣工照片

4 结束语

由于岩质边坡的复杂性，岩质建筑边坡支护设计不可盲目套用传统的土质边坡支护计算模式，必须从地质调查入手，查清岩质边坡的破坏模式，对岩质边坡桩锚支护结构选取合适的计算方法。

［1］GB50330—2013建筑边坡工程技术规范［S］.

［2］工程地质手册编委会.工程地质手册（第四版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［3］杨光华.深基坑支护结构的实用计算方法及其应用［M］.北京：地质出版社，2005.

［4］周栋梁，张天友.岩质边坡侧压力问题初探［J］.地下空间与工程学报，2011（12）.

［5］方玉树.边坡支护结构荷载取值问题研究［J］.工程地质学报，2007（5）.

U213.1+58

B

1007-7359（2016）02-0132-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.045

尹传忠（1979-），男，高级工程师，注册土木（岩土）工程师，专业方向：岩土工程勘察、设计及施工。