填土高边坡稳定性研究

2024-05-22

填土高边坡稳定性研究（精选4篇）

填土高边坡稳定性研究篇1

0 引言

滑坡在我国的发生频率较高，是影响最大、造成损失最为严重的灾害之一[1]。经过多年来的理论研究及工程实践，国内外在滑坡治理(加固)方面取得了很大(较大)成就。其中抗滑支挡结构的应用研究尤为迅速，我国每年施工的抗滑桩数量超过上万根，投资达数亿元，单个抗滑桩就达数万元到数十万元[2]。因此在保证稳定性的前提下，设计最经济、合理的方案，即边坡的优化设计方案，就能做到安全可靠，施工顺利，缩短工期，带来可观的经济与社会效益。本文结合工程实例，对比研究两种边坡治理方案，验证了注浆微型钢管桩的加固效果。

1 方案优化的原则

根据场地工程地质、水文地质条件及周边环境条件确定安全经济的治理方案，应满足边坡抗滑稳定性、抗变形稳定性等要求，并起到稳定周边场地、美化环境的作用[3,4,5]。

1)安全性原则:设计的边坡应满足其抗滑稳定性、抗倾覆稳定性、抗变形稳定性以及抗风化剥蚀能力等要求。方案优化时要达到这一要求，主要是通过边坡稳定安全系数来描述。

2)经济性原则:作为一个好的设计方案，必须是在保证安全性的前提下，具有最好的经济性。

3)工程环境许可原则:边坡工程条件指的是地质、水文条件及周边环境条件等。工程环境许可，这里包含两层含义:一方面是环境条件不会对边坡安全造成不利影响;另一方面是边坡不会对环境造成不利的影响。

2 工程概况及地质条件

本工程为某钢厂新区工业场地边坡滑坡治理工程，原设计为扶壁式挡墙支护，坡面种植草皮防护。该边坡在进入雨季后，爬坡段路外侧多处发生不同程度的路面沉降、开裂及路边回填土滑移等现象，破坏变形有进一步发展的趋势，已经威胁到埋置在路边坡顶的三根厂区主供水管的安全和道路运行安全。该边坡主要由填土组成，由于该层填土结构松散、强度较低且具有一定的透水性，受雨水下渗影响，抗剪强度降低，最终导致边坡在填土体内部产生滑移。根据不同地段将治理场地划分为A,B,C三区，其中A区边坡高度约19 m，坡长64.30 m，坡角约为30°;B区边坡高度约19 m，坡长55.50 m，坡角约为29°;C区边坡高度约18 m～19 m，坡长36.30 m，坡角约为26°～29°。

根据地质钻孔揭露地层情况，该场地地层从上到下为:(1)素填土，为新近场地整平的堆填土，结构松散～稍密、全场分布，厚度不均;(2)粉质粘土，硬塑状态、全场分布;(3)强风化泥岩，主要由粘土矿物组成，中厚层状构造。各土层参数见表1。场地内的地下水为上层滞水。上层滞水赋存于第四系人工填土层中，大气降水和地表水渗入是其主要的补给来源。

3 方案优化

本次边坡治理目的是为保护厂东大道、厂西大道、通廊及转运站的安全，确保边坡和挡土墙的稳定性。根据填土厚度和地段的不同，共分成三个区段分别进行(即A区、B区、C区)。

3.1 方案一:抗滑桩+排水盲井加固方案

抗滑桩为单排布置，其中A区抗滑桩为2.0 m×3.0 m×15 m;B区抗滑桩为1.8 m×2.4 m×12 m;C区抗滑桩为1.5 m×2.0 m×11 m。使用MY150型圆形塑料排水盲井，水平布设，方形排列，间距3.0 m×3.0 m。

3.2 方案二:注浆微型钢管桩+压力注浆+排水盲井的联合加固方案

注浆微型钢管桩垂直坡面布置，方形排列，间距3.0 m×3.0 m，钻孔孔径110 mm，钢管直径89 mm、壁厚5 mm;压力注浆孔垂直坡面布置，方形排列，间距3.0 m×3.0 m，注浆孔孔径91 mm，内置直径25 mm PVC管进行压力注浆;使用MY150型圆形塑料排水盲井，水平布设，方形排列，间距3.0 m×3.0 m。

微型钢管桩是一种将钢管桩和注浆体结合起来使用的技术，微型钢管桩作为抗滑桩用于边坡滑坡治理具有以下特点[6,7,8,9,10]。

1)微型钢管桩一般是成排布置，具有呈平面或空间刚架体系的特点。桩与桩之间的间距较小，密布在边坡滑体上，并嵌入潜在滑面以下的稳定岩土层足够深度。其可看作“网状结构树根桩”，且桩顶用连梁连接，荷载由桩—土复合结构共同承受。微型钢管桩及其周围的岩土体共同形成了一个复合型的挡土墙，起着抗滑挡墙的作用，可以承受较大的剪力和弯矩。

2)通过微型钢管桩压力灌注的水泥浆向桩周围土体渗透，水泥浆充满岩土体的孔隙，并与岩土体充分混合，提高了钢管周围滑体、滑带和滑床的粘聚力和内摩擦角，从而提高了微型钢管桩加固区域岩土体的抗剪强度。

3)传统抗滑桩，桩与桩之间存在较大的间隙，桩间土体容易发生变形，甚至从桩间发生局部滑溜破坏，因此有时需要在桩间设置挡板。当采用微型钢管桩进行加固时，由于其间距小且梅花形布置，并且微型钢管桩采用压力注浆，在加固区域一般不会发生局部滑溜的现象。

3.3 加固方案优选

1)技术性比选:以上两种加固方案都能达到确保边坡整体稳定的目的，在技术上均是可行的。方案二主要采用注浆微型钢管桩+坡面压力注浆的加固措施，既能解决边坡的整体稳定性问题，又能解决局部稳定性问题;方案一采用抗滑桩的加固措施，能解决边坡的整体稳定性问题，但局部稳定性问题不能得到有效改善。

2)经济性比选:根据两方案投资概算的结果可知:方案一总投资410.00万元;方案二总投资370.00万元。

3)施工操作性比选:方案一在施工操作方面应考虑三个方面的因素:a．在填土中进行桩井开挖时，由于土体结构松散容易坍塌，须做好护壁措施;b．在边坡坡体上进行开挖时，容易诱发局部的浅层滑坡;c．边坡坡度较陡，施工作业面难以形成。方案二在施工操作方面应考虑两个方面的因素:a．填土中钻孔成孔技术问题，若局部填土较松散且含有块石时，则成孔难度较大;b．压力注浆注浆量及注浆速率的控制问题，如何保证单根钻孔注浆能达到1.5 m的扩散直径，且注浆在填土中均匀扩散是整个边坡支护的关键。

通过上述分析，结合边坡具体特征，综合考虑边坡支护工程的技术合理性、有效性，以及该处施工条件和施工难易程度、工艺要求及对环境的影响，本工程采用注浆微型钢管桩+压力注浆+排水盲井的联合加固方案，其中C区边坡加固剖面图见图1。

3.4 边坡加固后稳定性评价

对加固前后边坡稳定性进行分析，图2，图3为C区计算结果图，其结果见表2。在A区、B区及C区边坡滑体内分别布置2个测斜孔，通过测斜孔的位移监测，发现在微型钢管桩施工完成后，边坡逐渐趋于稳定状态，没有位移继续发展的趋势。图4为边坡C区测斜孔CX5的位移—时间关系曲线，前11周由于微型钢管桩施工对坡体的扰动，位移出现一定的增长，待施工完成后，位移的发展逐渐趋于平缓，没有大的波动，说明边坡已经进入稳定状态。

4 结语

本文通过对比传统抗滑桩与微型钢管桩，优化了治理方案，最后选择了微型钢管桩的加固措施。边坡通过微型钢管桩、压力注浆综合治理，经过几个月的运行观察，边坡达到了稳定状态，验证了微型钢管桩的加固效果，表明其治理措施是可靠和可行的，为类似填土边坡滑坡治理的设计与施工提供了参考依据。

摘要：结合某钢厂新区工业场地填土边坡滑坡的地质结构特征,优化了治理方案,最后选择了注浆微型钢管桩的加固措施,通过监测结果及实践运营,验证了微型钢管桩的加固效果,表明其治理措施是可靠和可行的,为类似填土边坡滑坡治理的设计与施工提供了参考依据。

关键词：滑坡治理,注浆微型钢管桩,抗剪强度

参考文献

[1]张兴举.九里坡滑坡稳定性评价与治理方案优化[D].西安:长安大学,2012.

[2]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]冯光乐.公路边坡支护方案优化设计[J].交通运输工程学报,2002(10):43-47.

[4]许桂生.小湾电站进水口边坡稳定分析与加固方案优化[J].武汉大学学报(工学版),2005(23):22-27.

[5]许桂生.高速公路滑坡稳定性分析及治理优化研究[J].岩土力学,2007(17):981-990.

[6]卢应发,周盛沛,罗先启,等.渗流对抗滑桩加固滑坡后的影响效果评价[J].岩石力学与工程学报,2007,26(9):1840-1846.

[7]Richards J R,Thomas D,Rothbauer Mark J.Lateral loads on pin piles(micropiles)[C].Proceedings of sessions of the geosupport conference:innovation and cooperation in geo.Reston:geotech-nical specal publication,ASCE,2004.

[8]肖春锦.微型钢管桩用于滑坡治理及理论分析[J].路基工程,2010(4):94-96.

[9]刘凯,刘小丽.微型抗滑桩的应用发展研究现状[J].岩土力学,2008,28(sup):675-679.

[10]杨广,唐红梅.注浆微型桩群在危岩治理中的应用[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2011(Z1):94-96.

填土高边坡稳定性研究篇2

1边坡的形态规模

根据层面、坡面及节理裂隙赤平投影分析(图2)，J1、J2对左岸边坡稳定性不起控制作用，其稳定性主要受J3控制，受卸荷作用的影响，在左岸J3以倾北东方向(产状为NW290°～335°/NE∠70°～80°)为主。受此外倾结构面的控制，边坡前缘的强风化、强卸荷岩体属潜在不稳定块体，在暴雨、地震等作用下，可能失稳而发生崩塌、掉块。

2边坡变形机理分析

从岩体力学的观点来看，岩体边坡的破坏不外乎剪切和拉断两种形式。大量的野外调查资料及理论研究表明，绝大部分岩体边坡的破坏均为剪切滑动破坏。研究滑动破坏问题的关键在于研究滑动面的形态、性质及其受力平衡关系［1］。同时，滑动面的形态及其组合特征不同，决定着要采用的具体分析方法的不同。金佛山左岸岩质边坡的变形发育主要在坡脚平缓结构面，向坡前临空方向产生缓慢的蠕变性的滑移。上部岩性为块状灰岩，岩体坚硬，厚度大，底部为粉砂岩夹页岩，岩性相对软弱，存在易压缩变形的特点。针对相对较软弱的粉砂岩层，增加了钻孔，采用孔内全断面成像方法，查明对应层位深度分别为57．8～62．8m和93．5～98．5m，确实存在相对软弱、破碎的粉砂质页岩层，为软弱夹层，属滑坡体深部潜在软弱面，目前尚未完全贯通形成滑动面。上部为崩坡积土层和强风化岩块等，中、下部以弱风化粉砂岩、页岩岩体为主，掺杂有强风化、强卸荷岩体，部分岩体看似完整，但产状凌乱，局部还有架空现象。因此，认为左岸岩质高边坡是潜在滑坡，是一个深层、顺层、复合机制成因的滑坡，下部为顺层牵引-塑流性质、上部为压致拉裂推移式。

稳定性分析

1边坡计算模型

对重庆市金佛山水利工程坝址区左岸岩质高边坡稳定性采用有限元强度折减法，分析天然、开挖、加固状态的边坡稳定性。饱和状态模拟开挖前后遇强降雨的土体饱和情况，加固之后考虑竣工期和蓄水期两种情况。据王俊杰，等［2］提出的边坡简化计算方法和陈锦璐，等［3］在网格、边界条件对有限元计算结果的影响分析研究，将边坡剖面简化并划分网格，如图3。

2计算参数

结构模型采用摩尔库伦屈服准则，采用非关联流动法则(剪胀角φ=0)。屈服准则假定:作用在某一点的剪应力等于该点的抗剪强度时，该点发生破坏，剪切强度与正应力呈线性关系。摩尔库伦模型是基于材料破坏时应力状态的莫尔圆提出的，破坏线是与莫尔圆相切的直线，强度准则为:=c－σtanφ(1)式中:为剪切强度;σ为正应力;c为材料黏聚力;φ为材料内摩擦角。相应的计算参数见表1。

3失稳破坏判定准则

目前，判断边坡失稳破坏的标准通常包括:有限元数值计算的不收敛、塑性区的贯通、广义剪应变的贯通等［4］。吕庆，等［5］认为在小应变假设中用数值计算不收敛作为判据，但是，计算不收敛的原因比较多，如荷载过大，计算单元有奇异等。因此，以此为判据适用范围有一定的限制。栾茂田，等［6］建议采用塑性应变贯通作为判据，以此作为判据时主观因素占很大成分，未排除弹性塑性应变的影响，破坏界限比较模糊。分析边坡失稳破坏的主要特征可知，不管其内部的变形机理是广义剪应变还是塑性应变，其最终结果是产生位移，位移是边坡内部作用的外在表现。滑动主要是由剪应变和位移造成的。随着强度参数的不断折减，边坡上的位移矢量和剪应变不断向坡脚处增大，因此，以坡顶特征点位移突变为失稳判据，意义明确，界限清晰。

4计算结果分析

各工况有限元强度折减法计算得到的安全系数见表2。鉴于方案1的安全系数最小，笔者给出了该方案的强度折减系数与坡顶位移的变化曲线(图4)，塑性应变云图、位移等值线云图(图5)。图6为边坡开挖后天然含水与饱和状态时的塑性应变云图。图4表明，折减系数在1．42时发生坡顶的位移矢量的突变，此后，位移陡增，表明此时塑性区已经贯通，开始滑动，当安全系数为1．42时处于临界状态。因此，以此作为安全系数，概念、意义明确。图5显示，金佛山左岸岩质高边坡具有圆弧-折线的潜在滑动面，形态由底部的条状带页岩控制，滑坡体前缘及浅层岩体变形强烈。下部为顺层牵引-塑流性质、上部为压致拉裂推移式，是一个深层、顺层、复合机制成因的潜在滑坡。边坡岩体随变形发展，平行临空面的裂隙容易被拉开［7］，在遇到沉积岩的岩层分界面时，裂隙被岩层结构面分割。在薄弱、结构有突起的部位，形成应力集中区和近似平行于坡面的台阶状裂隙。最终，薄弱裂隙连通、岩体滑动。以1∶0．3的坡比折线形开挖岩体表面强风化和弱风化的部分岩体。开挖后天然和饱和状态的安全系数分别为1．73和1．62。图6显示，饱和后土体软化［8］，整个塑性区包围的岩体增大，潜在下滑岩体增大。天然状态时潜在滑弧在前部形成直线段，塑性区离开挖后的临空面较近，表部卸荷岩体容易形成裂隙而最终达到整体的塑性区贯通。临空面上岩体卸荷回弹，坡顶的后部产生张拉裂缝，在雨水入渗作用下，由于裂隙底部的岩体渗透系数小，排水不畅，静水压力作用于裂隙面，增大了下滑力，这往往是暴雨后岩质边坡容易产生破坏的重要原因［9］。

鉴于上述分析，建议清除表层强风化、强卸荷岩体，开挖坡度应小于外倾结构面的最小倾角并保护好开挖面，及时锚喷支护。岩质高边坡的上部还存在韩家店组(S2h)的页岩，以黏土矿物为主，抗风化能力差。在天然含水量的情况下新鲜岩石层面结合尚牢，遇水软化，湿水后易崩解。因此，建议上部采用10cm厚混凝土喷锚支护，下部有宽张裂隙带J2，是岩体风化和卸荷的产物，有方解石填充，采用锚杆锚固，并用自密实混凝土填充，保证岩体的完整性，防止此卸荷裂隙扩张。加固后边坡采用简化计算方法，在加固区域分别采用提高岩体强度指标以代替加固区域的强度参数，根据工程经验，加固区岩体强度参数提高20%。加固后边坡天然和饱和含水状态安全系数分别为1．85和1．78，均比未加固时有明显提高，加固效果显著。

结论

关于高填土的边坡治理设计说明篇3

关键词：高填土,边坡治理,片石挡墙,扶壁式挡墙

1 工程概况

山西阳曲燃气热电联产工程为2台F级燃机组成的燃气—蒸汽联合循环热电联产机组, 厂址位于阳曲县境内。

拟建场地所处地貌单元为黄土低山丘陵区黄土斜坡地貌。厂区地势总体上较平缓, 中部略高于东、西侧, 由于场地由原电厂老厂区南部和厂区西部的煤矸石堆组成, 两处场地间的局部地段为黄土冲沟, 沟谷深30 m左右 (相应最低标高914 m左右) , 整体上地面标高一般945.0 m~947.0 m。

该场地西侧原为煤矸石堆积边坡, 自燃现象严重, 灭火加固时, 在煤矸石边坡周围采用分层碾压素土封闭矸石山, 回填方量约11万m3, 在该场地北侧形成了高约29 m的人工高边坡。坡底现分布有杏沟村居民住宅区, 窑洞和临建。为了坡下人员安全和环保特殊要求, 需对该高填土边坡进行勘察和支护治理设计。

该地段所处地貌单元为黄土低山丘陵区黄土斜坡地貌。地势总体上较平缓, 中部略高于东、西两侧, 场区西南部场地由煤矸石堆积组成, 该地段与东山电厂现厂址之间地段为黄土冲沟, 沟谷深30 m左右 (相应最低标高914 m左右) , 沟顶部地面标高945.0 m~947.0 m。

该人工高填土边坡位于黄土冲沟内, 呈“U”形, 冲沟走向为东南—西北, 其西侧为低矮的黄土梁, 北侧为东山矿储煤场场地。

阳曲县地处山西省中部太原盆地北端, 属北暖温带重半干旱气候, 季风环流交替明显, 冬半年 (11月~次年3月) 受西伯利亚冷空气控制, 盛行偏北气流, 寒冷、干燥;夏半年 (4月~10月) 受南来的太平洋副热带高压侵入, 盛行偏南气流, 温高湿重。气候年际变化大, 境内多雨年雨量曾达749 mm, 少雨年仅有180 mm。无霜期最长年份202 d, 最短年份仅117 d。气温年平均7.8℃~10.3℃, 最热年可达9℃~11℃, 最冷年只有7℃~9℃。全年主导风向为偏北风, 冬季多西北风。

每年7月~8月是降水高峰期, 降水量占全年总量的60%以上。年平均降水量459.5 mm, 日最大降水量183.5 mm, 年平均蒸发量约800 mm。最大冻深77 cm。

2 高填土边坡现状调查

该高填土边坡第二次回填时间为2014年3月底~7月中旬, 施工时经机械简单碾压, 填料包括粉土、粉质粘土、部分建筑垃圾和矸石等, 形成了边坡顶部宽度约110 m, 底部宽65 m, 坡高为27 m~44 m, 边坡坡度为1∶1.5左右。坡面为自然堆积, 靠近坡面部位极为松散, 可见块石、建筑垃圾等。坡底西侧有一排民居窑洞, 西北侧有临时住房。

3 边坡地层情况

在该边坡范围内, 垂直于边坡方向布置了4条勘探线, 通过野外钻探, 查明了该边坡范围地层分布情况, 坡顶处的钻孔揭露地层为人工填土、第四纪更新世地层及沉积岩;坡底处的探井揭露地层主要为第四纪上更新世地层。

(1) -1层杂填土 (Q4ml) :为新近填土, 褐黄色、杂色, 主要成分以粉土、风化泥岩块、煤矸石及建筑垃圾等, 组成成分极不均匀, 局部为素填土, 局部为含煤矸石及建筑垃圾的杂填土, 堆积时间约4个月, 简单机械碾压过, 稍密, 稍湿, 局部有漏浆现象, 层厚8.0 m~30.0 m。

(1) -2层杂填土 (Q4ml) :褐黄色、杂色, 主要成分以粉土、风化泥岩块、煤矸石及建筑垃圾等, 组成成分极不均匀, 局部为素填土, 局部为含煤矸石及建筑垃圾的杂填土, 堆积时间约5年。

(2) 层粉土 (Q3pl) :棕黄~黄褐色, 稍密~中密, 稍湿, 见孔隙, 含少量钙质结核, 土质较均匀。揭露的最大厚度6.0 m, 为轻微非自重湿陷性场地, 层底标高911.0 m~922.0 m。

(3) 层粉质粘土 (Q2pl) :黄棕色~棕红色, 可塑~硬塑, 稍湿~湿, 偶见砾石, 含零星姜解石, 无湿陷。

(4) 泥岩 (P) :褐黄~紫红色, 砂质泥岩, 强风化状, 岩芯呈短柱状, 较破碎, 岩体基本质量等级为Ⅴ级。

3.1 地下水

场区内钻孔未揭露地下水, 但大气降水、场地排水的畅通情况对“填土边坡的稳定性”影响较大, 应引起设计人员的重视。

3.2 土体的抗剪强度

对填土边坡内采取的土样 (粉土和粉质粘土) 进行直剪试验得出, 其抗剪强度参数离散性较大, 取其最小平均值为c=22.5, φ=20.0°。

鉴于该高填土边坡物质组成极不均匀, 主要成分有粉土、粉质粘土、碎石、建筑垃圾等, 虽经机械简单碾压, 但压实系数难以保证, 边坡现状坡度约为34°, 根据坡体自然稳定状态, 取安全系数为1.0, 通过软件反算得出天然状态下抗剪强度指标为c=10, φ=28°。饱和状态下进行折减75%计算, 故根据经验和反演计算综合进行取值, 抗剪强度指标取值见表1。

4 高填土边坡稳定性分析

4.1 边坡工程安全等级

该高填土边坡高度约27 m~33 m, 高度大于15 m, 属于土质边坡;坡底有民房, 窑洞, 破坏后果很严重, 根据GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范表3.2.1及表5.3.1确定, 该高填土边坡安全等级定为一级, 且属永久性边坡, 边坡稳定安全系数取1.30验算。

4.2 边坡稳定性计算

理正软件计算:

根据地质剖面建立边坡的二维模型, 采用理正软件进行模拟计算, 分别计算了两种工况:工况一自然状态 (仅考虑岩土体自重) ;工况二暴雨状态 (考虑岩土体饱和) 。两种工况均考虑地震作用。

稳定性计算结果表明:高填土边坡在自然状态下, 安全系数为1.190, 小于规范要求的安全系数1.30, 边坡处于极限平衡状态;在暴雨状态下, 土体达到饱和, 抗剪强度降低的情况下, 其安全系数为0.836, 边坡处于失稳状态。

5 治理方案

5.1 设计原则和思路

建议首先完善坡顶、坡面、坡脚等处防、排水系统, 防止大气降水冲刷边坡、灌入边坡体内或软化坡脚。同时边坡剪应力增量主要集中在坡脚处, 变形主要集中在坡脚至边坡高度一半处, 应针对边坡的这些薄弱部位进行加强处理, 这也符合边坡治理设计中遵循的“强腰固脚”原则。

本次设计思路为坡面采用错台放坡处理, 坡率为1∶1.50, 坡脚处设置桩板挡墙及扶壁式挡墙等刚性结构对坡脚进行加强处理。坡面防护采用空心砖铺设护面, 空心砖内植草绿化。

5.2 设计方案

根据地形图, 根据边坡高度的变化, 在坡脚处采用桩板挡墙和扶壁式挡墙进行“固脚”设计, 坡面采用1∶1.5坡率放坡, 中间设置平台。

第一平台标高923.00 m, 第二平台标高931.00 m, 第三平台标高937.0 m, 坡顶标高944.0 m, 平台宽度5 m~3.0 m。

1) AB段抗滑桩设计。

桩板挡墙设计段为AB段, 该段长度约16.0 m, 坡底标高为912.0 m, 第一平台高度为923.0 m, 相差11.0 m, 该段采用1.0 m×1.5 m方桩, 间距2.5 m, 桩顶设置冠梁。抗滑桩悬臂11.0 m, 嵌岩段约11.0 m, 桩身悬臂段设计两道预应力锚索, 锚索长度30.0 m, 桩与桩之间设计混凝土板支挡。

2) BC段扶壁式挡墙设计。

该地段坡底标高为917.0 m, 距离第一平台 (923.0 m) 高差为6.0 m, 该段设计采用扶壁式挡墙, 长度约46.0 m, 高度为6.0 m。该段地基土为粉土, 承载力较低, 故扶壁式挡墙底板基础采用桩基处理, 设计2排桩, 三角形布置, 桩径1.2 m, 横向间距4.0 m, 排间距3.0 m, 桩长以桩端进入基岩不少于4.0 m为控制原则。

3) CD段抗滑桩设计。

该段位于场地西北侧黄土梁附近, 填土边坡底距离窑洞不足12.0 m, 为了保护黄土梁西北方向的老百姓黄土窑洞的稳定, 该段设计2排抗滑桩处理, 桩径1.2 m, 间距2.5 m, 桩顶采用冠梁连接, 每两根抗滑桩进行连接组成“门式”结构共同抵抗填土边坡对黄土梁产生的主动土压力, 以保护窑洞的安全使用。

4) DE段片石挡墙设计。

对DE段采用浆砌片石挡土墙, 挡墙总高度3.0 m, 砌体材料采用耐风化且新鲜的砂岩、灰岩, 其强度为MU30, 砌体水泥砂浆标号为M7.5。片石砌体灰缝均设凸缝, 每15 m设一道伸缩缝, 变形缝宽度20 mm, 内塞沥青木板。在墙体上设PVC (直径100 mm) 泄水孔。泄水孔的水平间距2.0 m, 竖向间距1.0 m。

5) 坡面防护设计。

本次设计坡面防护响应绿色环保边坡设计原则, 坡面坡率为1∶1.50, 坡面首先进行整平、压实后, 整个坡面均采用空心砖铺设, 并在空心砖内植草绿化, 平台处采用浆砌片石护面, 并在平台上植树绿化。

6) 防、排水设计。

本次设计边坡顶部、平台处均设有截水沟, 采用素混凝土材料, 截面尺寸500 mm×450 mm, 坡底采用片石截水沟, 截水沟断面为1 200 mm×850 mm。局部地段设置钢筋混凝土跌水沟。

总之, 保证坡外大气降水不流进边坡体内, 保证坡面有序排水。

5.3 设计后边坡稳定性计算

坡面分级验算:

按设计坡率1∶1.5放坡、错台后, 对每一级坡面进行检算, 然后对扶壁式挡墙施工临时形成的坡面及扶壁式挡墙进行了整体验算, 其抗滑移、抗倾覆验算均满足设计要求。

6 施工管理

边坡治理工程的施工不同于一般工程的施工, 有其特殊性和突发性, 在施工工艺、施工顺序等环节安排不当, 就可能导致边坡滑塌、片帮等土体的失稳, 极易造成人员伤亡事故。因此, 该边坡的施工要具有更详细、更严密的施工组织设计, 更严格的施工措施和科学的施工方法。该边坡治理工程施工要求如下:

1) 贯彻“动态设计、信息化施工”原则。

应掌握施工现场的地质情况、施工情况和变形情况、应力监测的反馈信息, 必要时对设计做校核、修改和补充。

2) 施工变形监测。

边坡治理施工阶段应对施工段的坡体加强监测变形观测, 并对支护结构进行变形监测。

坡顶或坡面的位移观测主要是为了了解坡体地表水平位移和沉降情况, 应用设置地面观测网的方法进行监测。根据有关规范和本边坡的安全设防要求, 本边坡的变形监测等级应选定为二级, 控制网的布设按JGJ 8-2007建筑变形测量规程第三、四章确定, 监测内容应包括施工过程中边坡坡面水平位移和竖向位移;竣工后一个自然年边坡坡面水平位移和竖向位移。

应根据JGJ 8-2007建筑变形测量规程中的有关规定选择测量仪器及施测方法。水平位移采用精度不低于DJ2经纬仪的设备观测, 竖向位移采用不低于DS1级水准仪进行观测。

根据实际测量数据对边坡工程作出险情预报, 本边坡工程变形报警值如下:累计边坡水平位移大于50 mm (或大于边坡高度0.2%) , 或连续3 d水平位移速率达到2 mm/d;竖向位移达到50 mm, 连续3 d沉降速率达到1 mm/d。

位移观测工作结束后及时整理和检查外业观测数据, 并提供水平位移成果表、垂直位移成果表、位移速率、时间、位移量曲线;并分析对边坡稳定性的技术影响。

3) 完善的施工组织设计。

施工之前应充分了解边坡的性质、规模、状态及设计图纸, 根据现场实际情况编制详细的施工组织设计, 尤其是雨季施工, 以确保施工期间边坡的稳定性。

4) 施工顺序和方法。

边坡坡面施工顺序为从上至下分级进行。上一个坡面施工完再进行下一个坡面的施工。

AB段抗滑桩的施工应优先进行, 采用人工方式成孔, 做好护壁等安全措施。成孔后立即灌注, 及时增加支撑力。

施工到坡底三级平台时, 首先应开挖扶壁式挡墙施工场地, 并且保证临时边坡的稳定性, 在进行桩基础和扶壁式挡墙的施工完毕后, 按设计回填至边坡高度。

最后再做防排水设施, 修砌坡顶、平台、坡脚等截水沟。

参考文献

[1]王瑞刚.降雨作用下高填土质路堤边坡的渗流稳定分析[J].中国公路学报, 2009 (13) :76-78.