王海鹏, 高瑞丹, 王 航, 宁树理, 周石庚

(1.中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南 长沙，410011； 2.广东珠荣工程设计有限公司，广东 广州，510000)

0 引言

山地、丘陵地区地形地貌变化较大，在工程建设中经常形成高切坡、深填方边坡[1]，同时因土地价格越来越高，充分利用现有土地资源成为各开发建设公司的首选。工程建设形成的高边坡常位于用地红线附近，没有较多的放坡空间，且紧邻已建建构筑物，边坡支护风险较高。对于该类高边坡来说，如何控制边坡变形，确保临近的已建建构筑物安全是边坡支护设计人员的首要任务[2]。本文以笔者参与的紧邻110 kV高压电塔的高边坡支护工程为例，探讨紧邻变形要求较高的已建建构筑物的高边坡设计过程及思路，以期为工程同行类似项目的支护设计提供一些参考。

1 工程概况

该边坡位于重庆市江津区某拟建住宅项目北侧，紧邻用地红线，边坡长约100 m，高约15.45～19.37 m，坡向168°，因拟建项目平场形成，为永久性岩质边坡，设计使用年限为50年，坡率约1∶0.35。边坡北侧距离坡顶约1.3～1.7 m处分布一110 kV高压电塔，塔高33.1 m，宽5.35 m，电塔采用现浇柔性钢筋混凝土和掏挖扩底基础，基础埋深4.25 m，直径1.8 m，对区域居民区、工矿企业影响较大。边坡南侧为正在平场的拟建住宅项目，边坡坡脚紧邻拟建项目消防车道，距离拟建地下车库约8～10 m。边坡正面见图1。

图1 边坡正面实景图

2 场地工程地质条件

(1)岩土特征及参数。边坡自上至下主要分布有第四系人工填土层(Q4ml)、侏罗系中统沙溪庙组泥岩、砂岩。

人工填土层(Q4ml)：杂色，主要成分为黏性土、强风化砂、泥岩碎块，硬杂质含量18%～25%，稍湿，结构松散，碎石粒径约3～20 cm，未完成自重固结，层厚0.2～0.7 m。

泥岩(J2s-Ms)：紫红色、褐红色，主要成分为黏土矿物，夹少量砾石，偶夹薄层灰色砂岩条带，泥质结构，泥质胶结，中厚层状构造。强风化泥岩节理裂隙发育，岩芯破碎呈碎块状、土夹碎块状或短柱状，层厚0.20～2.80 m；中风化泥岩裂隙较发育，岩芯较完整，岩质较软，天然单轴抗压强度标准值为6.8 MPa，饱和单轴抗压强度标准值为4.3 MPa。

砂岩(J2s-Ss)：青灰色、灰白色，主要矿物成分为石英、长石，以及少量云母和暗色矿物，钙质胶结，粉细粒结构，厚层状构造。强风化砂岩风化裂隙很发育，岩芯呈砂土状、碎块状及短柱状，层厚0.20～0.70 m。中风化砂岩岩质较硬，岩芯较完整，天然单轴抗压强度标准值为28.3 MPa，饱和单轴抗压强度标准值为21.1 MPa。

(2)地质构造。拟建场地位于北碚向斜东侧，场地内无断层通过，岩层产状为65°∠18°，层面结合程度很差，属软弱结构面。岩体内主要发育如下两组构造裂隙：

裂隙1：倾向270°，倾角82°，裂隙间距大于2.5 m，裂面较平直，闭合，无充填，延伸3～5 m，结合程度差，属硬性结构面；

裂隙2：倾向170°，倾角80°，裂隙间距大于5 m，裂面较平直，闭合，无充填，延伸2～3 m，结合程度差，属硬性结构面。

3 边坡支护设计方案

3.1 边坡支护设计选型

边坡坡体主要由基岩组成，人工填土厚度小于1.0 m，裂隙2(倾向170°，倾角80°)与边坡坡向(坡向约168°)基本一致为边坡外倾结构面，但按照1∶ 0.35坡率放坡后该外倾结构面已被削除，边坡地质条件和岩土自稳性较好，一般可考虑采用锚杆挡墙进行支护。但该输电线路影响范围较大，破坏后果很严重，对变形要求较严格，故决定采用整体性主动支护，更利于控制格构锚索挡墙变形[3]。

3.2 边坡支护设计计算思路

(1)该边坡坡顶紧邻110 kV电塔，坡脚为拟建住宅项目，边坡破坏后果很严重，且边坡高度较大，根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)表3.2.1，确定边坡安全等级为一级。

(2)坡脚地下车库平场形成约5.7 m高的临时基坑边坡，边坡坡脚距离临时基坑边坡约7～9 m。上部边坡位于下部临时基坑边坡破裂角以外，故不考虑下部边坡对上部边坡的影响。

(3)边坡支护结构上的侧向岩土压力按照《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)6.2.3条进行计算，计算结果按照规范7.2.3条进行修正，边坡岩体类型为Ⅲ类，主动岩石压力修正系数β1取1.45，边坡侧压力分布形式近似按梯形确定，计算公式取自规范9.2.5-1条。

3.3 边坡支护设计方案

立柱和横梁水平间距、竖向间距均为2.5 m，立柱、横梁、压顶梁截面尺寸B×H为0.4 m × 0.5 m，立柱基础截面尺寸B×L×H为0.7 m × 0.8 m × 0.6 m，梁间设置C30砼面板，面板厚200 mm。立柱、横梁、压顶梁、立柱基础、砼面板均采用C30砼立模浇筑。立柱、横梁、压顶梁钢筋保护层厚度均为50 mm，砼面板钢筋保护层厚度为30 mm。

锚索采用普通拉力型锚索，水平、竖直间距均为2.5 m，孔径取150 mm，入射角15°，灌浆材料为M30水泥浆，锚固段长度不少于8.0 m(锚入中等风化岩层)，自由段长度不得小于6.0 m且进入破裂角的长度不少于1.5 m，锚索总长约14.5 m。每根锚索由8束钢绞线组成，采用1 × 7ΦS15.2型钢绞线，钢绞线极限强度标准值为1 860 MPa，抗拉强度设计值为1 320 MPa。锚具采用OVM系列之8孔定型锚具。外锚头防腐后喷射混凝土封闭，厚度不小于200 mm，混凝土等级为C20。锚索轴向拉力标准值取500 kN，验收试验荷载取750 kN，因该边坡为岩质边坡且边坡变形要求较高，故锁定预应力取较高值450 kN，这一设置的效果也在监测数据中得到印证。边坡典型设计剖面见图2。

图2 边坡典型设计剖面图

4 边坡监测及支护效果评价

该项目从2016年7月开始施工，2016年10月施工完成。根据设计要求，从边坡支护施工开始即开展了连续的安全监测。监测项目主要包括坡顶水平位移、坡顶垂直位移及锚索锁定预应力，整个边坡共布置坡顶水平位移和垂直位移监测点5个，锚索锁定预应力监测点15个，监测时间持续至2018年10月。根据监测成果报告，截止到2018年10月，5个坡顶水平位移监测点累计位移量2.36～5.37 mm，5个坡顶垂直位移监测点累计位移量1.68～4.52 mm，15个锚索锁定预应力监测点显示锚索剩余锁定预应力416～438 kN，锚索剩余锁定预应力均达到锚索设计锁定预应力的90%以上，锚索锁定预应力平均损失约5.11%。

从监测数据可以看出，边坡水平位移和垂直位移均较小，锚索锁定预应力损失不大，显示了较好的支护效果。同时分析监测数据随时间的变化可以看出，边坡水平位移和垂直位移主要发生于施工期间，施工完成后(主要是锚索张拉锁定后)位移逐渐变小并趋于稳定，锚索锁定预应力损失主要发生在锚索张拉锁定后约一周以内，这期间多数监测点损失量占总损失量的75%以上，其后逐渐减小并趋于稳定，从水平位移、垂直位移及锚索锁定预应力随时间的变化规律也验证了支护的有效性和合理性。

5 结论

(1)边坡紧邻已建建构筑物时，应结合已建建构筑物的重要性、破坏后果、变形要求等选择支护型式，条件允许时建议优选主动支护系统以有效控制变形。

(2)本工程实例表明，采用格构锚索挡墙支护变形要求较高的高大岩质边坡是可行的且效果较好，同时对于岩质边坡锚索锁定预应力取相对高值有利于控制变形。

(3)对于格构锚索挡墙，边坡水平位移和垂直

位移主要发生于施工期间，锚索锁定预应力损失主要发生在锚索张拉锁定后约一周以内。