施少亿

（河北恒生永筑岩土工程有限公司西南分公司，贵州 贵阳 550025）

一、工程概况

该边坡位于场地东南侧，边坡坡长约96.0m，高约7.0～14.0m，为土岩组合边坡顺向坡，边坡开挖后，坡向为东南方向。坡面主体由填土、红黏土和石灰岩组成。开挖后岩体内的结构面在受外界水的侵蚀，温度的循环作用，自然风化作用等因素的长期作用下，岩体内的结构面抗剪强度降低，如果不采取有效的支护措施，边坡在土石方开挖过程中就有可能发生上部土层内的圆弧滑动破坏、土岩结合面的直线滑动破坏、岩体内部的顺层滑动破坏。边坡西段为土质段，坡顶为拟建污水处理间，东段为岩质段，坡顶为拟建道路，坡脚拟建生物池，无放坡条件，破坏后果严重。边坡安全等级为二级，边坡设计使用年限为50年，设计安全系数按不小于1.30考虑。

二、工程地质条件

（一）工程地质

场地下伏基岩为二叠系上统龙潭组泥质灰岩及二叠系下统茅口组灰岩。地层呈单斜产出，产状：倾向为120°，倾角为30°。茅口组灰岩位于场地西侧，此次钻探范围内下伏基岩主要为二叠系上统龙潭组泥质灰岩。根据地表地质调查，场地及附近地质构造简单，无较大构造、断裂通过。受区域地质构造影响，场地内岩体节理裂隙发育，据基岩露头节理裂隙统计，主要节理裂隙有2 组，J1：210 ∠86°，延伸性好，压性，微张，粗糙，少量泥质填充，节理密度5 条/m、J2：78°∠79°，延伸性好，压性，微张，粗糙，少量泥质填充，节理密度5 条/m。

经钻探查明场地从上至下岩土单元为素填土、黏土及泥质灰岩，其地质特征分述如下：

1.杂填土（Q4ml)：杂色，主要由碎石、黏土及建筑垃圾组成。建筑垃圾约占总质量的17%左右，场地内普遍有分布，碎石粒径0.5～3cm，约占总质量的20%左右，棱角状，碎石成分为泥质灰岩。稍湿，结构松散。场地内均有分布。回填时间至少约3 年，为任意弃填。其N63.5 动力触探测试修正后的平均击数为4.7（击），结构松散，固结程度差,为欠固结土。由于堆填时未经压实，土质疏松，孔隙发育，具湿陷性和高压缩性。厚度为0.0～23.5m。

2.黏土（Q4el+dl）：残坡积成因。棕黄色，碎块-块状，混脉状及散斑状铁锰质，夹强风化及土状原岩碎屑，钻探深度范围内主要呈可塑状。厚度变化大、分布不均匀。厚度为0.0～11.0m。

3.基岩：场地下伏基岩为二叠系上统龙潭组（P3l）泥质灰岩，灰黄、浅灰、深灰、灰黑色,薄至中厚层，节理裂隙面较发育，裂隙面可见次生铁锰质、钙质矿物。根据风化程度和完整程度不同，拟建场地岩体单元可分为强风化、中风化二个亚单元。

强风化泥质灰岩：灰黄、深灰、灰黑色，节理发育，碎裂状结构，易钻进，岩芯呈碎块状，角砾状。属破碎岩体，含泥质，岩体基本质量级别为Ⅴ级。

中风化泥质灰岩：灰黄、浅灰、深灰、灰黑色,薄至中厚层，细晶灰岩，局部见溶孔、晶洞。节理较发育，泥质含量不均匀，岩芯呈短柱状，块状。岩体较破碎，饱和单轴抗压强度标准值27.5Mpa，属较软岩，岩体基本质量等级为IV 级。

（二）水文地质

拟建场地位于丘陵斜坡上及丘间洼地内，场地地下水的埋藏条件严格受到地形、地层岩性和水的补给来源的控制，场地地下水根据其埋藏条件，可分为上层滞水和溶洞-裂隙潜水两种。

上层滞水埋藏浅，分布范围有限，且上无隔水层与地表相隔，其特征是具有自由水面，补给区与分布区一致，受季节影响大，动态很不稳定，水量变化大、水位变幅大、渗流性强，最高水位可溢出地表。上层滞水由地表水和大气降水直接补给，通过蒸发和向下补给溶洞-裂隙潜水排泄。

溶洞-裂隙潜水埋藏于岩溶岩层内的相对隔水层之上，可裸露于地表也可有松散沉积物覆盖，水力联系尚好，具有统一的自由水面，分布区与补给区基本一致，直接接受大气降水和上层滞水、地表水的补给。溶洞-裂隙潜水向低水位面排泄，通常以集中的地下河出口、大泉或泉群的形式涌出地表。溶洞-裂隙潜水运动速度变化很大，流态变化复杂，有压流与无压流并存，地下水和地表水可以互相转化，径流方向从整体上看是由补给区向排泄区流动。

场地下伏基岩，为含水性较好的岩层，其发育的节理裂隙为地下水流动提供了有利的渗流条件，相应为场地基岩富水提供了常年性的补给水源，使场地基岩中富存了较为丰富的地下水，水量受季节及气候影响较大，不稳定。根据场地地下水位观测及一期抽水试验结果，拟建场地静止水位在1238.64m，K=0.474m/d。

场地岩溶、裂隙具有不均匀性，基础施工可能会揭穿少量富水性强的溶蚀节理裂隙带，产生岩溶管道水涌水现象，建议在施工过程中进一步观察地下水的动态变化，若出现异常地下水情况，根据实际情况防治处理。

三、支护结构设计

（一）设计参数

根据岩土工程勘察资料，边坡各岩土体物理力学指标取值如表1：

表1 岩土物理力学指标取值表

（二）稳定性分析

1.土层边坡稳定性分析

支护前稳定性分析，根据放坡条件，上部5m 段采用1:0.25 放坡，下部采用垂直开挖，通过理正软件分析计算，边坡采用圆弧滑动法分析时稳定系数0.452，经过以上分析可知，边坡在不支护状态下不稳定。

2.土层边坡侧压力计算

（1）垂直段高13m 段

采用土力学原理分层计算土压力：

①回填土r=16.5，c=10kPa，ψ=15°，h=6.6m，房屋及设备荷载q 取60kPa e1=48.77kPa，

②黏土r=18.5，c=29.7kPa，ψ=9.9°，h=6.4m，

e2=27kPa，e3=110.7kPa，

总土压力Ea=899.4kN/m边坡的侧向土压力899.4kN/m，破裂角按照45°+ψ/2=50°确定。

3.岩层边坡稳定性分析

支护前整体稳定性分析，垂直开挖边坡，上部放坡段5m 按1:0.25 放坡处理，下部垂直段8m。采用平面滑动法计算，边坡采用平面滑动法分析时稳定系数1.094，经过以上分析可知，边坡在不支护状态下不稳定。

上部1:0.25 放坡5m 段，采用平面滑动法计算，边坡采用平面滑动法分析时稳定系数1.988，边坡在不支护状态下稳定。

4.边坡侧压力计算

采用《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）平面滑动法计算土压力，道路荷载60kpa：

安全系数1.35，求得总土压力Ea=540.5kN/m

综上所述，边坡的侧向岩石压力540.5kN/m，破裂角26°。

（三）支护设计分析

边坡高约13m，由于坡脚为拟建生物池，其对边坡稳定性的要求极高，且现场空间条件有限，因此本方案垂直段8m 拟采用“预应力锚索+抗滑桩+桩间板”进行支护，坡顶为道路，桩顶5m 部分采用1:0.25 放坡，土质段采用挡墙支护，岩质段采用锚杆挂网喷浆支护。为了规避预应力失效问题，本方案的设计思路为：首先考虑在悬臂抗滑桩能自稳的条件下再施加预应力锚索进行辅助加固措施，并增设冠梁及腰梁，更好的控制桩顶位移，进一步提高支护体系整体稳定性。

（四）支护设计说明

根据支护设计计算，采用抗滑桩加锚索支护结构进行支护，土层段：抗滑桩圆桩直径1400 mm，桩身砼强度C30，纵筋3528HRB400，箍筋16@100HPB300，,锚固段长不小于6m，桩端深度进入中风化基岩不低于1m，由实际地质条件决定；钢绞线：3 排8 束1×7，直径为φ15.2mm，单股钢绞线强度标准1320N/mm2。锚索锁定值不小于750KN。

岩质边坡：排桩圆桩直径1200 mm，桩身砼强度C30，纵筋3528HRB400，箍筋14@100HPB300，锚固段长不小于6m，由实际地质条件决定，钢绞线：2 排8 束1×7，直径为φ15.2mm，单股钢绞线强度标准1320N/mm2。锚索锁定值不小于750KN。

为保证抗滑桩整体刚度，桩顶设置冠梁、采用C30 混凝土现浇;

桩间板采用C30 砼浇筑，钢筋净保护层厚度35mm;板浇筑前，清除桩与板接触面位置处桩上的覆浆，确保桩与板间粘结良好;

挡土板上泄水孔采用φ110PVC 管制作安装，间距为3m×2m，呈梅花型布置，也可根据需要适当加密。

四、结束语

该边坡岩层面倾向与边坡坡面倾向大致相同，上覆土层为红黏土及加填土，岩溶发育较强烈，基岩面起伏较大。坡顶距已建建筑物及道路较近，因此边坡开挖后放坡空间较小。该边坡的主要特点为：1.上覆土体易沿外倾土岩结合面直线滑动；2.上部岩土体易沿外倾岩层面滑动；3.开挖切坡后果坡面较陡，坡面形态对边坡的稳定性影响较大；4.坡顶离已建建筑物和道路较近，建筑荷载及车荷载加大了坡顶荷载，极大的威胁了该边坡的稳定性；5.坡顶建筑对变形敏感，对边坡变形要求严格。

本文选取无放坡条件的土岩组合顺层边坡为研究对象，首先分析了该边坡的特点，然后对其破坏模式及稳定性评价方法进行探讨，获得以下几点结论：

（一）该边坡为土岩组合边坡，具有顺层层面，坡顶有超载，无放坡条件。

（二）该边坡破坏形式受外倾结构面控制，其稳定性评价方法主要依据边坡的地形地貌、地质构造、地层岩性、水方地质条件等内在因素以及降雨、人类工程活动等外在因素。定性或定量地判定边坡和稳定性、破坏模式，然后再依据边坡稳定性、破坏模式选择恰当的支护措施。

（三）该边坡具体支护措施为采用抗滑桩+锚索支护形式进行支护。

（四）本文的研究内容可以为其他类型边坡提供设计参考，具有实际工程意义。