范国荣+涂鹏飞+刘梦琴

摘要： 本论文从土力学基本理论出发，结合相关设计规范及工程实际，对某边坡治理工程进行初步设计。在设计中采用理正软件进行边坡稳定性分析，并以理正软件的计算结果和地质勘测资料作为桩板式挡土墙和锚杆支护计算、设计的依据。除了理论上的计算之外，本文还论述了边坡治理的一些基本原则。根据这些基本原则和计算结果，给出了治理边坡的方案。

Abstract： This paper begins with basic theory of soil mechanics， considering the be sigh criteria correlative and the engineering factors. In the design， we analyze stability of the land slide by using lizheng software. With the calculate results and the data of geology survey. we can calculate and design pile plate retaining wall and anti-slide piles. This paper discusses some basic principles of landslide treatment as theoretic calculate. Based on the basic principles and the calculation results， a project of the landslide treatment is provided.

关键词： 稳定性；锚杆；边坡治理

Key words： stability；slide piles；land slide treatment

中图分类号：U213.1+58 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）08-0165-05

0 引言

高边坡稳定性问题是我国长期以来探索的工程地质问题之一，而产生这一问题主要是来自两个方面的原因。原因之一是我国独特的地形地质条件造就了众多的高边坡的出现。尤其是在我国西南地区，该处地形特殊，地质环境不良，使得高边坡稳定性问题尤为突出。原因之二是我国作为一个发展中国家，不得不为了发展而展开大量的大规模工程建设。大量的土地资源开发必定会牵动地质的变化，从而影响边坡的稳定性。因此，研究高边坡稳定性问题不仅是学术上的研究问题，而且还具有很大的经济意义。

边坡支护方式多种多样，如何安全，合理的选择合适的支护结构并根据边坡治理工程的特点进行科学的设计以满足边坡稳定性和经济合理是边坡治理工程的主要内容。因此，本文主要着重研究了如下几个方面的內容：

①根据现有的勘察报告，对边坡特征进行一个大致的描述，同时确定该边坡等级；

②采用理正岩土软件对该边坡进行稳定性分析，分别采用折线滑动法和圆弧滑动法计算最不稳定系数；

③通过上述边坡稳定性分析成果，对相应的坡面进行防护治理设计。

1 工程地质条件

1.1 边坡地段地物环境

该边坡位于场地东段，其建设完成之后交通、贸易人流较大，属于人口活动频繁区，一旦切坡失稳，将对209大道过往车辆行人的生命财产安全构成较大的威胁，对交易中心的商户和顾客造成生命威胁，且会带来极大的经济损失和社会影响，后果不堪设想。场地总平面规划如图1所示。

1.2 不良地质现象

项目区位于赵树岭滑坡后缘，处1#楼位于滑坡外侧，其他建筑物均位于赵树岭滑坡范围以内，项目区与赵树岭滑坡位置关系图如下图，而本次边坡防护工程1#-8#号剖面位于滑坡体以外（赵树岭滑坡2-2剖面控制），9#-14#位于滑坡后缘（赵树岭滑坡1-1剖面控制）。

该滑坡位于长江右岸斜坡地带，距三峡大坝坝址73.69km，行政区划隶属某县信陵镇云沱村五组。滑坡区地表覆盖5～12m厚的第四系滑坡堆积（Qdel）碎块石土，下伏基岩为三叠系中统巴东组第三段（T2b3）泥灰岩。滑坡体为一长条状凸凹相间地形，南高北低，坡体内发育三级滑坡平台。后缘西侧为陡缓坡交界处，高程500-510m，滑坡后缘高程590m，前缘临江，东西两侧均以冲沟为界。滑坡总体坡向350°，总体坡度18°，总体为缓坡地形。滑坡南北向纵长1600m，东西向宽600m，平均厚度约60m，面积约96×104m2，体积5760×104m3。

据监测资料，该滑坡体前缘及中部突变带处仍处于蠕滑变形阶段，后缘处于基本稳定状态；近期变形不明显，整体处于基本稳定状态。

2 稳定性分析与评价

2.1 边坡安全等级和设计标准

本场地工程安全等级为一级，按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）关于稳定安全系数规定：一级边坡采用平面或折线滑动法计算时稳定安全系数K≥1.35；采用圆弧滑动法计算时K≥1.30。

根据勘察报告，选取如下两个典型边坡进行稳定性分析和安全系数的计算：

2.2 稳定性分析

根据本次现场调查及钻孔揭露，场区最终形成的高切坡物质组成为粉质粘土（Qel+dl）、块石土（Qcol）、基岩（T2b3、T2b2），边坡总长约600m，且分上下两级，边坡高度、覆盖层厚度、基岩情况均变化较大。

按设计标高开挖后，将形成4-31m的挖方边坡，该场区在开挖平整后边坡体将形成土岩混合二元结构，上层主要为覆盖层，厚度分布不均，2-23m不等，下部为岩质边坡。场区一级平台开挖完成之后，将形成6m-15.6m高的竖直边坡，组成物质包括覆盖层（粉质粘土和碎石土）及强风化岩体，破坏模式为圆弧滑动。该场区二级平台开挖完成之后，开挖面与自然坡面组合形成的边坡高度在20m至40m范围内，组成物质包括覆盖层（粉质粘土和碎石土）及强风化岩体、中风化岩体等，破坏模式为既可能发生覆盖层及强风化岩体内的局部圆弧滑动，也可能发生覆盖层沿土岩分界面的整体滑动。

2.3 计算结果分析及稳定性评价

通过理正软件对相应代表边坡的计算，由建筑边坡工程技术规范知，在四个代表剖面中，其中11-11剖面一级平台稳定性系数0.645，12-12剖面一级平台稳定性系数0.699。其剖面二级平台是岩土复杂边坡，存在可能的两种滑动方式，当可能沿圆弧滑动时，其安全系数分别为0.734；0.742；当可能沿结构面滑动时，其安全系数分别为0.818；0.716。该边坡的等级确定为一级边坡，且关于稳定安全系数规定：一级边坡采用平面或折线滑动法计算时稳定安全系数K≥1.35；采用圆弧滑动法计算时K≥1.30。因此对东侧边坡均需进行支护。

3 该边坡支护方案

3.1 一级平台具体支护措施

3.1.1 11-11剖面一级平台支护设计：土方开挖+清坡整形+桩板式挡墙支护

维持原设计地面线（坡底高程463.00m，坡顶最大高程473.80m），从坡脚控制线开始开挖至新的设计地面线（坡底高程450.00m，坡顶高程462.00m），该边坡开挖后的稳定性计算结果如图4所示，达不到规范要求，因此，采取桩板挡墙进行防护，先进行抗滑桩施工，然后在桩侧挖土，开挖完毕后进行安装预制挡土板施工。

3.1.2 12-12剖面一级平台支护设计：土方开挖+清坡整形+桩板式挡墙支护

维持原设计地面线（坡底高程463.00m，坡顶最大高程472.00m），从坡脚控制线开始开挖至新的设计地面线（坡底高程440.00m，坡顶高程452.00m），该边坡开挖后的稳定性计算结果如图5所示，满足规范要求，但为了防止一级平台后的砂性土层会随着岩层分界线下滑，故可以在一级平台处加设桩板式挡墙进行加固。

3.2 二级平台具体支护措施

3.2.1 11-11剖面二级平台支护设计：土方开挖+清坡整形+放坡+喷锚支护

由上述稳定性计算结果可知，该段边坡若按照原设计地面红线进行开挖，其仍存在失稳的可能性，故需要在之前开挖的基础上进一步开挖，开挖至强风化岩层，然后进行修坡整形。考虑将后方居民点搬迁后采用先放坡保证前缘稳定性，将覆盖层清除后坡顶高程达到487.00m，因此对边坡进行分级放坡开挖，坡比均为1.5：1，放坡形式：从坡脚向上方第一级斜坡高12.5m，长15m，第一级斜坡坡顶为6.5m宽平台，从平台向上方第二级斜坡高12.5m，长17m，第二级斜坡坡顶为8m宽平台。经处理后该段岩质边坡的稳定性安全系数计算结果为1.835（如图6所示），满足规范要求，因此对该段开挖完毕后采用挂网喷锚进一步进行加固。

3.2.2 12-12剖面二级平台支护设计：土方开挖+放坡 +喷锚支护+格构锚固

由上述稳定性计算结果可知，该段边坡若按照原设计地面红线进行开挖，其仍存在失稳的可能性，故需要在之前开挖的基础上进一步开挖，开挖至强风化岩层，然后进行修坡整形。考虑将后方居民点搬迁后采用先放坡保证前缘稳定性，将覆盖层清除后坡顶高程达到484.00m，因此对边坡进行分级放坡开挖，坡比1.2：1，放坡形式为：从坡脚向上方第一级斜坡高16m，长21.5m，第一级斜坡坡顶为5.5m宽平台，从平台向上方第二级斜坡高13m，长16m，第二级斜坡坡顶为11.5m宽平台。經处理后该岩质边坡的稳定性安全系数计算结果为0.859（如图7所示），其不满足规范要求的1.35，因此对该段采用挂网喷锚结合格构锚固的支护方式。

3.3 分项工程设计

3.3.1 桩板式挡墙工程

①抗滑桩的布设。

11-11剖面段边坡：抗滑桩间距为3m，共布置抗滑桩9 根，编号Z01-Z09，桩顶高程为462.00m。桩身截面尺寸为1.0m×1.5m，长度18m（悬臂段12m）；

12-12剖面段边坡：抗滑桩间距为6m，共布置抗滑桩5根，编号Z10-Z14，桩顶高程为452.00m。桩身截面尺寸为1.0m×1.5m，长度18m（悬臂段12m）。

②抗滑桩结构及特征参数。

抗滑桩材料：桩身采用C30 混凝土，受力筋采用HRB400，桩纵筋合力点到外皮距离为35mm，箍筋采用HRB335，箍筋间距为200mm。

③挡土板结构及特征参数。

抗滑桩后附以挡土板，挡土板类型有A型和B板两种，A型板厚0.3m，板宽0.6m，B型板厚0.2m，板宽0.4m。其中B 型挡土板位于上部受力较小，A 型挡土板位于下部受力较大。设计采用C30 现浇板，受力筋采用HRB400，板纵筋合力点到外皮距离为35mm。

3.3.2 挂网喷锚工程和格构锚固工程

①挂网喷锚工程：挂网锚杆采用全长粘结型水泥砂浆锚杆，杆体材料采用Φ25的HRB335级螺纹钢，钻孔直径130mm，锚杆形式为8m和10m长锚杆交替布置，锚杆全长灌M30水泥砂浆。锚杆间距2m×2m，梅花型布置，坡面上锚杆倾角15°，挂网采用？准6@200mm钢筋网，混凝土强度等级为C25，厚12cm。挂网锚喷每15m设一道伸缩缝，缝宽20mm，缝内填以沥青麻筋。

②格构锚固工程：坡面上设间距2m×2m的格构梁，格构梁截面200mm×200mm，格构梁砼C25，其下方采用C15混凝土作垫层，格构纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235，格构每15m设置一道伸缩缝，缝宽20mm。于格构梁交点处设锚杆，该处锚杆采用直径25mm，HRB335级钢筋，锚杆有20m和18m两类，采用交替布置的形式，锚杆采用M30水泥砂浆灌注，锚固体直径100mm，分别布置在高程为472.00m，474.00m，476.00m，478.00m，480m以及484.00处，锚杆水平倾角15°，锚入预测破裂面且进入中风化基岩不小于4.0m（砂岩段）及5.0m（泥岩段），格构间进行绿化植草。

3.4 计算结果

3.4.1 理正软件分析

①采用理正岩土软件对剖面11-11一级平台桩板式挡墙设计计算：

计算简图如图8。

采用上述分项工程设计中的墙身尺寸及物理参数对桩板挡墙进行验算，主要是桩身内力计算、桩身配筋计算以及挡土板内力计算。分两种情况对其进行验算。

第一种情况是滑坡推力作用情况，这种情况下桩身内力计算采用m法，算得桩身背侧最大弯矩为4292.482（kN·m），距离桩顶13.875m处。最大剪力1689.488（kN），距离桩顶 17.625m，且桩顶位移为100mm 。根据内力计算可确定配筋面积，具体配筋面积情况见计算书。1号板板厚300mm，板下缘距顶距离为4.8m处受到最大土压力16.500（kPa），单块板弯矩为11.137（kN·m），故单块板配纵筋面积为360mm2；2号板板厚400mm，板下缘距顶距离为12m处受到最大土压力16.500（kPa），单块板弯矩为14.85（kN·m），故单块板配纵筋面积为640mm2。

第二种情况是库仑土压力情况，计算高度为12m处的库伦主动土压力，破裂角为30.254°，主动土压力为359.733kN，水平分力为108.174kN，竖向分力为108.174kN，作用点高度为4m。桩身内力计算仍采用m法，算得桩身背侧最大弯矩为6613.281（kN·m），距离桩顶14.250m，最大剪力为2731.236kN，距离桩顶17.625m，桩顶位移为159mm。依据桩身内力计算对其进行配筋，详细配筋面积情况见计算书。1号板板厚300mm，板下缘距顶距离为4.8m处受到最大土压力27.447（kPa），单块板弯矩为18.527（kN·m），故单块板配纵筋面积为360mm2；2号板板厚400mm，板下缘距顶距离为12m处受到最大土压力68.614（kPa），单块板弯矩为61.753（kN·m），故单块板配纵筋面积为640mm2。

經理正岩土软件验算，用该桩板挡墙支护后可以达到规范要求的安全系数1.35。

②采用理正岩土软件对剖面12-12二级平台进行锚杆设计计算：

计算简图如图9。

采用上述分项工程中设计的锚杆参数对该边坡进行锚杆支护设计，已知滑动面的圆心为（41.094，31.172），半径为31.172m，产生的下滑力为785.489（kN），土体产生的抗滑力为685.711（kN），根据剩余下滑力=下滑力×FS-抗滑力，算得剩余下滑力为374.699（kN）。设计锚杆总数为6排，间距为2m，锚杆长度为20m和18m间隔布置，分别设置在高程为474.00m，476.00m，478.00m，480.00m，482.00m，484.00m。这样设计后筋带在滑弧切向产生的抗滑力为861.219（kN），足以抵挡剩余下滑力。

经锚杆设计后的安全系数提高到了1.597，满足了规范要求的安全系数1.35。

3.4.2 结果分析

通过上述分析和计算，可以发现11-11剖面的一级平台经再次开挖后依旧达不到规范要求，需要进一步的进行桩板式挡土墙支护才可达到安全系数1.350。12-12剖面的一级平台经开挖后可以满足规范的要求，故可以直接采用桩板式挡墙进一步加固即可。12-12剖面的二级平台经再次开挖后也达不到规范要求，故需进一步进行锚杆设计支护才能满足要求。11-11剖面的二级平台在开挖之后可以满足规范要求，故直接采用喷锚支护即可。

各剖面支护后的稳定性分析结果如表2所示。

4 结论及建议

4.1 结论

①阅读了大量相关文献资料，并结合该批发城东侧边坡的地质勘察报告，对边坡的稳定性和综合治理技术进行了深入的研究探讨。

②通过对相应剖面的稳定性分析，掌握了理正岩土软件在边坡稳定性分析中的使用方法以及分析过程。

③在综合分析边坡稳定性的基础上，明确了该边坡的主要破坏方式有圆弧滑动和滑移两种方式，并针对这样的破坏机理及实际工程地质条件制定出了板桩挡墙和格构锚杆加固的混合处理方案。

4.2 建议

①本文主要采用了极限平衡法来进行边坡稳定性分析，介于所取计算区域的局限性及边坡岩体材质的单一性，未充分考虑边坡中软弱结构面、节理、断层对边坡体稳定性的影响，因此其稳定性分析结果具有局限性。为使计算出来的各种结果能最大限度地发挥作用，为边坡治理方案和设计参数提供依据，因此有必要针对边坡工程特点更深入探讨能够普及应用的智能型分析方法和计算模型。

②在对边坡进行支护的过程中，由于仅仅是查阅了相关资料，但并未有任何实际经验，所以对支护方案的一些细节尚有未完善之处。尤其是对边坡治理的细部构造的设计存有不足。因此有必要通过查相应规范和对已有边坡支护的案例分析对该边坡的支护进行进一步的细化和分析。

③关于对本边坡的支护措施中最大的不足就是涉及到大面积的开挖和居民搬迁的问题，由于对造价这块没有太多的认识，可能存在资源浪费的现象，后期可以对本方案进行改良，尽可能做到安全、适用、美观且经济。

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