高填方边坡为建筑基础的边坡防治设计方法阐述

高填方边坡为建筑基础的边坡防治设计方法阐述

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：在山区工程施工时，高填方边坡较为常见，如果没有采取有效的防护治理措施，则容易发生多种地质危害，尤其是滑坡地质灾害的发生率比较高，使得人们的生命财产造成严重损失。对此，需对边坡采取各种加固和支护措施，避免边坡出现损坏，保证边坡的安全性和稳定性。本文首先对高填方边坡防治常用措施进行介绍，然后选择某工程项目作为研究对象，对建筑工程基础施工中的高填方边坡防治技术措施进行详细探究。

关键词：高填方边坡；桩基托梁；预应力锚索

随着我国社会经济的快速发展，山地工程项目逐渐增多。然而，山地区域地势环境较为复杂，在工程项目施工中，会产生较多的人工边坡，特别是高填方边坡存在较大安全风险。边坡变形与其稳定系数存在较大联系，通常情况下，影响高填方边坡变形与稳定的因素包括表面开裂、不均匀沉降等，地形地貌也会对高填方边坡造成一定程度的破坏，与此同时，在地下水以及雨水的影响下，会出现滑坡现象。为保证项目建设质量与安全，在建筑基础施工中，亟需对高填方边坡防治设计方案进行深入探究。

一、高填方边坡防治措施

在对高填方边坡进行防护治理时，需采用各种预防措施，如果发生滑坡的现象，需立即采取有效的处理技术措施。在工程建设时，需制定出科学合理的防治方案。为确保高填方边坡的的安全性与稳定性，防止发生损坏、变形等情况，需对高填方边坡实施有效的防治方式。

（1）建立合理的建监测预报体系：在对山区地质灾害进行监控时，需应用信息系统、监测系统、群测群防监测系统，及时发现地质灾害隐患，便于尽快采取有效的治理措施，保障人们的财产与生命安全，为防治工作提供可靠依据。

（2）创建分析机制：当某区域出现地质灾害时，相关部门需第一时间组织专业人员进行商讨，并对监测预警系统收集到数据进行详细分析，明确出断滑坡体的预警等级和具体情况，预估出受到涌浪的影响区域，总结灾害治理方案，提交给相关部门作为参考。

（3）形成有效的联动体制：当发生山体滑坡时，涉及到防灾救灾的内容主要包括处置、监测、预警等，相关部门应恪尽职守，并相关配合，在本地政府的指挥下，相关部门需主动出击、积极面对、整体联动，进而能够有效减少因山体滑坡导致的经济损失和人员伤亡。

（4）充分意识到高填方边坡的滑坡种类和本质，并对边坡实施有效的加固方式。

（5）在高填方边坡建设时，不仅要对边坡实施加固与防护处理，还需应用合理的排水方式，通常情况下，可在侧壁坡脚、滑坡体后缘等区域布置截水沟，在合适的地点布置排水沟，避免因雨水冲刷发生边坡滑坡的现象。

（6）实施分期治理和规划。由于部分滑坡周围地质情况较为复杂、涉及范围广，较短时间内无法摸清具体情况，且治理成本较高，滑坡变形速度较为缓慢，短时间内形成不了较大自然灾害，因此，需制定出科学合理的分期治理与规划方案。

（7）在边坡滑坡地质灾害发生后，高边坡填筑体的稳定系数较低，使得边坡的运行受到一定程度的影响，因此，需对高填方边坡实施有效的加固和支挡处理，与此同时，还需在高边坡坡面布置排水孔等相关设施，进而能够延长边坡的使用期限[1]。

二、工程概况

该工程为某山地高填方边坡项目，通过对设计方案进行比较选择，采用预应力锚索桩基托梁挡墙支护方案，并对设计中存在的计算问题进行详细分析。该工程项目属于山地建筑，施工区域主要以丘陵地貌为主，在工程项目施工中，人造边坡较多，其填方边坡最高在20m左右，并且坡顶位置需建设高层建筑物，该建筑，设有地下两层，其地基基础需应用人工挖孔桩；而坡中位置则铺设为小区道路，道路宽度为4m左右；坡脚附近为民房建筑。

施工现场地层状况如下：（1）粉质粘土厚度在0.50~7.00m之间；（2）素填土厚度在0.50~5.00m之间；（3）强风化花岗岩II厚度在0.50~10.70m之间；（4）全风化花岗岩厚度在1.20~8.80m之间；（5）强风化花岗岩I厚度在0.60-16.50m之间；（6）中风化花岗岩。

三、边坡支护设计

（一）方案选型。

该工程项目填方边坡高为20m，其中，坡顶上方建有高层建筑，坡底附近建设民房建筑，边坡损坏程度较大，对此，边坡的稳定性和安全性存在问题。根据此边坡的特征，在边坡防护设计时，需对各类方案的技术性、经济性进行对比。

（1）方案一：加筋土挡墙。

该项目填方边坡高为20m，平台需布置为分级放坡，并预留出足够的空间建设小区道路，然而，红线和建筑物之间只间隔19m，使得工程桩和土工格栅筋带的布置相重叠，当建设工程桩时，会破坏筋带，使得挡墙稳定性较差。由于筋土挡墙作业周期比较长，因此，支护出现变形较大，不符合工程项目相关施工标准，虽然加筋土挡墙施工成本价低，但是工艺无法达到规定标准。

（2）方案二：分级衡重式挡墙。

根据工程项目应用要求，需将填方边坡分为高度为10m的两级边坡，其中，小区道路则铺设在平台处。上级边坡应用预应力锚索桩基托梁挡墙支护方式，而下级边坡应用衡重式挡墙支护方式。虽然此工程项目设计方案建设成本较高，但是施工技术较为先进，建设周期符合规定要求

[2]。

（二）设计方案。

通过详细分析，可应用分级衡重式挡墙支护方式的设计方案。当下级边坡高为10m时，需应用C20毛石混凝土衡重式挡墙支护方式，基础埋深为2m，，挡墙墙高度为12m，其持力层需以强凤化花岗岩为主。当上级边坡高为10m时，需应用桩基托梁挡墙支护方式，墙高度为10m，其基础需采用桩基托梁，同时还需在托梁中布置预应力锚索。在工程项目建设中，人工挖孔桩的桩径为1000mm，而桩端在中风化岩中则低于0.5m。前排桩和后排桩之间距离在4m，排间距在2.5m左右，其平面布置形态为梅花状。所使用的填料为碎石土，其中，内摩擦角需控制在30°以上，压实指数需大于0.94。坡顶和平台设计的荷载值为20kPa。项目设计施工流程如下：首先进行下级衡重式挡墙作业，当回填土方到达黄海标高20.00m时，再进行桩基托梁和预应力锚索作业，随后对上级衡重式挡墙进行建设，并将回填土方堆到黄海标高30.00m位置。

（三）设计计算。

在工程项目中，预应力锚索桩基托梁挡土墙的组成部分包括挡土墙、抗滑桩、托梁等。在设计计算过程中，应分别计算托梁锚索、挡土墙等部分，可作为桩基内的滑坡推力计算，还需对整个边坡结构稳定性进行验算。土层物理力学参数见表1。

表1 土层物理力学参数

（1）挡土墙计算。

在设计上级挡墙时，可应用衡重式挡墙，计算方式与挡墙相同，同时要求保证承载力需符合设计规定，并无需进行验算，挡墙截面大小主要受到抗滑移、受抗倾覆的影响。依据理正岩土软件进行计算分析，挡墙需符合边坡相关规定的标准，计算出的滑移力数值为Ex=320kN/m，竖向荷载数值为N=840kN/m，弯矩数值为M=873kN・m/m。在下级挡墙设计中，需应用衡重式挡墙，桩基抗滑性能较强，避免滑坡推力对下级挡墙造成不良影响，对此，计算方式与普通挡墙相同。

（2）桩基计算。

桩基承受荷载可分为以下几个部分：第一，土体与上部挡墙产生的载荷，主要是利用托梁传输到桩顶，荷载方式涉及到弯矩、垂直推力等；第二，其载荷形成原因是受到滑坡推力的作用。双排桩位置前为压实填土区域，其平台宽在9m左右，填土垂直抗力较差，为能够确保设计的安全性，对于土体与上部挡墙所产生的垂直推力，要求由锚索承载。挡墙设置在托梁上方，并与托梁相连，此时，挡墙形成的弯矩不会影响到桩基，两者间的摩擦数值为0.5。桩基需承受土体和挡墙的向荷载，每一根桩承载的竖向荷载为P=1680kN。通过计算分析，桩身穿过边坡的潜在滑动面，桩基承载滑坡推力[3]。在对滑坡推力进行计算时，需应用传递系数法，并依据正岩土软件得出，其垂直推力为252kN/m，并呈现出梯形，桩体最高弯距在832kN·m，最高剪力则在534kN。

（3）托梁计算。

通常情况下，对于托梁，可设计成端悬出简支梁或者连续梁，在托梁中，需布置多个伸缩缝，对此，该工程需根据端悬出简支梁进行设计，不需要计入地基土的反力，在连接托梁和桩基时，需应用固接方式，而托梁受到的载荷则按照均布荷载进行考量，支端悬出简支梁内力计算简图如图1。依据计算结果，托梁最高剪力在2412kN，最高弯矩则在2412kN·m。

图1 支端悬出简支梁内力计算简图

（4）锚索计算。

依据计算结果，挡墙传递到托梁内的滑移力值是320kN/m，而挡墙抗滑移规定的安全指数需大于1.3，对此，锚索桩基托梁的抗滑力则需大于416kN/m，其中，锚索和垂直夹角度为30°，拟定锚索承担所有抗滑力，因此，要求其拉力数值需低于480kN/m，根据计算分析，需设计成两道预应力锚索，每一道锚索垂直之间距离在2m，锚固区域内的中风化岩需大于3m。

（5）整体稳定性计算。

支护结构需设置在斜坡中，对此，需验算上下级挡墙整个边坡的安全系数。通过理正岩土软件计算得出，整个工况下边坡的安全指数是1.368，符合边坡规定要求。

四、结语

综上所述，高填方边坡存在很多风险隐患，容易发生滑坡现象，需及时实施有效的防护措施，联合应用加固和支挡技术措施。本文选择某建筑工程作为研究对象，该工程项目所应用的支护方案为预应力锚索桩基托梁挡墙，在施工期间，挡墙变形符合规定要求，其性能优良，可保证该边坡支护项目方案的可行性。

参考文献：

[1]万飞.某场区地基沉降及边坡滑塌防治设计思考[J].低碳世界，2020，10（06）：56-57.

[2]何兴熠.高填方边坡的不稳定性因素及治理措施研究[J].西部资源，2020（03）：106-108.

[3]陈旭.桩墙复合支挡结构在高填方边坡中的应用及数值模拟分析[D].贵州大学，2020.