山区斜坡基底高填方边坡支护工程研究

山区斜坡基底高填方边坡支护工程研究

杨砚川  陈瑞哲

云南地质工程勘察设计研究院有限公司，云南昆明650041

摘要：边坡支护方式较多，在技术工艺选用时，需综合考虑边坡四周地质条件、用途要求等，并遵照便于施工、降低成本、安全可靠等方面要求，保证支护技术能够发挥重要作用。本文依据某高填方边坡支护工程，对支护方式的选用进行详细分析，并对高填方边坡支护建设质量控制方式进行探究，以期为类似工程提供参考。

关键词：山区斜坡基底；高填方边坡；支护措施

在山区工程项目中，通常包含斜坡基底高填方边坡的建设，并存在较多问题，主要包括施工难度较高、地形起伏较大、边坡结构稳定性差等。在选用填料时，基本采用施工区域山体中的石料。该类型石料与普通填土材料差异性较大，其最大直径超过1.0m，块碎石和漂石的含量在50%以上，为巨粒土。与垂直地基填筑形式对比，斜坡基底高填方边坡的稳定性存在一定的问题，因此，亟需对山区斜坡基底高填方边坡支护形式展开深入研究意义重大。

一、工程概括

在某市机场项目建设中，根据现场勘查，跑道灯光区域场地属于高填方工程。该灯光带周围地理条件较为复杂，在项目施工前，需挖山填壑建设适宜的施工场地。地面高程在304.1～424.2m之间，其相对高差为120.1m。灯光带施工区域的总填方量大约为1.54×107m3，其中，高填方边坡的高度基本在60.0～75.0m之间，属于大型高填方边坡项目。该施工区域的地貌为构造剥蚀浅丘斜坡，并且场地地势的起伏比较大，其走向为东低西高，其中，部分地区下切深度较大，进而形成冲沟地形。场地岩层的产出状态倾向为345°～20°之间，而倾角则为15°～22°之间。岩层呈现出单斜产出状态，施工场地区域内无构造断层，并且基岩面较为平整，层间结合相对较差。典型工程地质剖面如图1所示。

图1 典型工程地质剖面（m）

岩土层和支挡结构物物理力学参数如表1所示。

表1 岩土层和支挡结构物物理力学参数

二、高边坡初步治理方案

该工程项目的填方基底为斜坡基底，并且填方高度比较大，其整个结构的安全性与稳定性存在一定的问题，依据相关规定要求，综合考虑实际环境条件，需保证该工程天然工况的整个填筑结构安全指数高于1.30，抗滑桩的桩顶偏差需低于0.10m，而工后竖向的沉降数值则需低于0.40m。为了能够确保边坡稳定性能符合规定标准，在工程开发设计过程中，需提升填筑质量、增设支挡结构、优化边坡坡率等相关措施，进而提升边坡的安全性和稳定性，同时可避免布设较多的支挡结构[1]。

该工程设计方案内容为：首先坡顶高度在0～10.0m之间，按照1∶1.5坡率放坡；坡高在10.0～30.0m之间，则需根据1∶1.75坡率放坡，而单级坡高则为10.0m；坡高在30.0～60.0m之间，需按照1∶2坡率放坡，而单级坡高则为10.0m；另外，坡脚需使用1∶2.25坡率放坡。每间隔10.0m，需在坡高处布置为3.0m的宽马道；当坡高为30.0m，宽马道则需布置为12.0m。桩板墙具有抗滑的效果，预应力锚索则能够对支挡结构的形态进行控制，对于无法达到规定的安全与稳定指数（1.30）标准，并且部分下滑力严重的斜坡基底高填方边坡区域，需布置多个预应力锚索桩板墙。另外，抗滑桩需布置11根，桩截面的面积为3.4m×2.2m，桩长度为31.0m，桩之间距离为6.0m。在每一根抗滑桩中，需布设两排锚索，顶端一排锚索与桩顶之间距离为2.0m，而上排与下排锚索竖向之间的距离为2.0m，锚索需应用两个孔9束1×7Φ15.2拉力种类的预应力锚索，其长度为36.0m，锚固深为10.0m。为了保证此设计方案能够顺利实施，可应用midas-GTS有限元软件，对此斜坡基底高填方工程项目设计方案的稳定性和变形进行模拟计算。

三、建议工程措施

该斜坡基底上高填方边坡项目具有以下几种特征：地质环境复杂、工程周期长、地形起伏较大等，在实际施工中，可能存在稳定性差和工后沉降等问题，在工程设计中，应当坚持遵稳定性、筑体均匀、密实性等原则，在施工时，需对临空、基底面、填筑体这些要素进行控制。

在原本的斜坡基底面内存在破碎强风化层与残坡积粉质黏土层，在受到雨水和地下水的影响后，会出现软弱层的现象，使得整个高填方边坡结构的稳定性较差。在填筑施工之前，需对软弱层进行清理。在土石方填筑作业之前，需对场地实施压实处理，在填筑时，首先需从最底端开挖出台阶，随后进行垂直填筑，并采用分层压实处理方式。在对边坡基底面建设排水系统时，需在其底端布置排水盲沟，施工材料则需采用中风化岩石。在填筑作业过程中，填料需应用中风化石料，且材料直径需尽可能低于50cm，土石比例则为2：8，对于直径大于30cm的石料，要求控制在总体使用量的50%以内。在填筑土石方时，需采用分层检测质量、分层填筑、分层夯实。填方边坡对区石方固体体积率的稳定性影响需大于83%，而土方压实密度则需大于93%。

在对边坡坡面进行施工时，需对坡率进行控制，并应用混凝土框格梁植草护坡技术。在对坡面和坡顶面进行排水设计时，需结合周围水域和地貌，并与机场排水体系相连接，科学合理的布设与规划排水系统。与此同时，还需结合场外排水、边坡排水、填筑排水，并在坡脚、坡顶等处布置集水设备和截排水沟。如果整个边坡结构下滑力度大、稳定指数低，则需应用单桩双列预应力锚索抗滑桩。为了能够对边坡变形进行控制，需将锚索尽可能的布置在桩顶附近。由于锚索会发生群锚现象，所以需在锚索垂直处布置外倾角，则向桩外端倾斜度为2°。为防止填土内锚索竖向出现变形的情况，并产生加大的拉应力，因此，在工程建设时，需对填土分层进行密实处理，并且还需在填土区域中布置钢管套筒[2]。锚索抗滑桩大样如图2所示。

图2 锚索抗滑桩大样（mm）

在高填方边坡运行一段时间后，依据运行时间和施工周期的监测数据，其累计的垂直位移最大变化数值在20.0mm，速率平均变化值在0.03mm/d；另外，边坡水平位移则最大累计变化数值在21.9mm，其速率平均变化值在0.04mm/d，预应力锚索抗滑桩的稳定性比较高。依据某机场斜坡基底高填方边坡工程项目，对该高边坡的施工方式、支护设计等方面开展详细分析。（1）在对该工程项目建设时，需按照设计方案要求，确保填筑和斜坡地基的稳定性、密实性等，并对填筑、临空等问题进行有效控制。（2）在斜坡基底高填方建设中，需对填筑质量进行控制，为了能够确保高填方与填筑的变形匀称性、密实性，其填料需采用中风化碎石料，且石料的直径需低于50cm。在填筑土石方时，需采用分层填筑、分层夯实施工方式。（3）在斜坡地基施工中，如果不及时清除软弱黏土层，则会出现软弱滑面情况，无法保证边坡的安全性和稳定性。如果将坡面建设为台阶的形式，可提升填筑体和斜坡地基的抗剪性能，保证整个边坡结构的稳定与安全。（4）在实际施工中，应用单桩双列预应力锚索桩板墙，可对边坡、坡顶位移进行控制，并提升整个边坡结构的稳定性。当高填方路基出现沉降时，锚索会发生附加拉应力的现象，并对顶端锚索产生较大影响，因此，需采用有效的防护措施[3]。

四、结语

综上所述，为了保证高填方边坡的稳定性，需对地基稳定系数进行控制。在地基结构中可能存在较多层软弱带，在加载条件的影响下，整个高填方边坡结构可转变为滑动面。对此，在施工设计过程中，需对软土地基加以重视，在工程项目建设前，需编制出科学合理的施工和设计方案，并论证方案的可靠性，提升边坡结构防护效果。

参考文献：

[1]王梅，夏健.红黏土地层高填方边坡支护设计方案选型探讨——以云南省某输变电工程为例[J].房地产世界，2022（23）：84-87.

[2]叶凯，贺利峰，乐平.高填方边坡综合治理技术应用[J].江西建材，2021（12）：173-174+177.

[3]李麒麟，丁保艳，王鹏.兰州地区某黄土高填方边坡的稳定性分析与联合支护设计[J].水利与建筑工程学报，2020，18（06）：165-171.