某高陡边坡的工程处理.docx

文章编号1002 -8528 ( 2011 ) 09 -0100 -05某高陡边坡的工程处理钟 晖，肖颢( 贵州大学 土木建筑工程学院，贵阳 550003 )摘 要 在房屋建筑工程少见的高边坡支护工程中，采用预应力锚索、结合土钉墙和挂网喷射混凝土，取得了良好的工程效果。关键词 高边坡; 施工技术; 支护中图分类号 TU751 ; TU433文献标识码 AHigh and Steep Slope EngineeringZHONG Hui，XIAO Hao( Institute of Civil Engineering，GUT，Guiyang 550003 ，China)Abstract In rare high slope supporting project of building engineering，the combination of prestressed anchor cable，soil nailing wall and net shotcrete achieved a good effect of engineeringKey words high slope; construction technique; shoring工程概况1对于大型土木工程: 如铁路、公路和水利工程项目来说，高、陡边坡是经常出现并需要处理的问题。 对于房屋建筑工程项目来讲，要求建设场地相对比 较平整且应避开地质不良地区，一般情况下比较容 易出现的是深基坑防护问题，而出现高、陡边坡的情 况不多见，常见 的有几米到十 几 米，超 过 20 m 的 很 少，而几十、上百米的高陡边坡在房建工程项目中就 非常罕见。本居住小区建设项目的建设用地原是某商品混 凝土公司采石场旧址。 采石场总体呈似长方形的槽 状地形，南北向展布，其西侧、北侧和东侧为因采石 形成的岩质 边 坡，南 侧为 目前 唯 一的通道出入口。 因采 石 形 成 的 边 坡 总 长 1133 m，高 度 为 24. 35 102. 14 m，均为岩石边坡，见图 1 。整个边坡脚为拟建小区道路，设计道路宽度为6. 0 m 及 7. 0 m。 道路 所在位置的地形标高为 1178. 70 1213. 50 m，高差为 34. 80 m。 因此，道路需经 挖 填 平 场 后 形 成，边 坡 顶 标 高 为1220. 02 1314. 03 m，与设计道路的高差为 43. 67 116. 50 m。图 1 拟建小区场地平面图收稿日期 2010 -11 -12作者简介 钟 晖( 1963 -) ，男，副教授，工学硕士联系方式 zhui11 tom. com由于拟建小区平场需向下开挖和局部回填，场地平整后，形成的边坡高度为 43. 40 116. 50 m。 整101第 9 期钟 晖，等: 某高陡边坡的工程处理个小区均需设一 二层地下室，地下室边距小区环形道路 2. 30 30 m。 小 区场地平整及地下室开挖 后，形成的边 坡 总 高 度 为 50. 0 116. 50 m。 根 据 该 边坡的规模 和 特 点，已 超 出 现 行建筑边坡工程技 术规范( GB50330 -2002 ) 的 有 关 规 定，只 能 参 照 上 述规范作特殊设计工作的边坡工程。 本工程支护处 理方案仅针对拟建道路以上的边坡进行，不计入地 下室基坑边坡的支护。边坡范围岩土构成，从上到下为第四系混合土 ( 堆积体) 、三迭系杨柳井组薄 中厚层白云岩夹泥 灰岩，边坡范围基岩全部出露，仅一定范围内表层覆 盖混合土，从上到下分述如下:( 1 ) 第四系混合土 ( Q m l + c ol ) 。 边坡范围的第 四系混合土 ( 堆 积 体) ，杂 色，由 人工采石残留的碎 块石及边坡崩塌形成的块石、碎石夹少量粘土等组 成，碎块石棱角分明，成分与采石地层和崩塌地层的 岩性相同，粒径为粘粒 5. 0 m 的块石，杂乱无章，无 分选性，级配很差，结构松散。第四系土层主要分布 于 1 -26 剖面( 见图 1 ) 的边坡面上和边坡平台上，以 人工堆积及崩塌为主，厚度为 0 13. 5 m; 其次为 26 28 剖面，仅坡面残留少量碎石。( 2 ) 三叠系中统杨柳 井 组 ( T2 YL1 -2 ) 。 西 侧 边 坡分布三迭系中统杨柳井组一 二段地层，为灰色、 肉红色薄 中厚层白云岩夹深灰色、灰绿色薄层泥 灰岩，每 3. 60 5. 0 m 厚白云岩夹一层 5 20 cm 厚 泥灰岩，岩体节理较发育，边坡范围岩体均为中等风 化岩石，节理面有铁质浸染和岩屑及泥质充填。 岩 石单轴饱 和 抗 压 强 度 标 准 值 为 74. 86 MPa，为 坚 硬 岩，岩体呈似层状和块状产出，根据其结构面发育情 况，岩体较完整，岩体基本质量等级为 级，边坡岩 体类型为 级。 受采石爆破震动的影响，表层岩石 破碎，层面及节理面被震开裂。 通过结构面赤平投 影图分析，层 面 与 西 侧 边 坡 倾 向 总 体 相 同，为 顺 向 坡，但因岩石倾角陡，现状边坡岩层面总体伸入地下( 局部危岩 除 外) ，不 具 备 边 坡 整 体 滑 移 的 条 件，场 区有十处堆积体和三处危岩处于欠稳定状态。场区范围及其附近无地表河流，地下水类型主 要为松散土层内的孔隙水和基岩内的岩溶水及裂隙 水，场区水文地质条件较简单，整个边坡区汇水面积 约为 13 万 ，其 中 西 侧 边 坡 汇 水 面 积 约 为 6. 5 万 m2 ，均向拟 建 场 区 排 泄。 地 下 水 埋 藏 较 深，由 于 边 坡范围地势较高，地下水对边坡没有影响，对边坡稳定影响较大的为大气降水，大气降水在边坡面上形成片流，对边坡有较大的冲刷作用。 在已开挖暴露 的边坡范围内，未发现岩溶洞隙、溶沟、溶槽、石芽， 由于场区为可溶岩，场区存在隐伏性岩溶的特点，场 区岩溶中等发育。根据边坡的实际情况，基岩全部裸露，按建筑 抗震设计规 范( GB50011 -2001 ) 规 定，场 地 类 别 为 类。 场区内有断层通过，但为非活动性断层，地质 构造环境较复杂，但区域稳定性良好，属于高陡边坡 场区位置，拟 建 场 地 属抗震危险地段。 按中 国 地 震动参数 区 划 图 ( GB18306 -2001 ) ，场 地 为 抗 震 设 防 6 度区，抗震设计分组第一段，设计基本地震加速 度值为 0. 05 g，设计特征周期为 0. 25 s。高边坡问题及其支护处理原则22. 1高边坡稳定性分析通过对边坡特征结合地质分析和计算，并对临空危岩进行定量计算，自然边坡和开挖后的边坡整体均处于稳定状态，不具备整体滑移的条件; 堆积体 在外力作用下易形成滚石破坏，边坡面上松石和危 石易形成滚落和掉块破坏; 边坡局部岩体和危岩在 爆破或雨水等外力作用下局部可能发生崩滑破坏及 落石掉块破坏; 整个边坡岩体在长期风化作用下，岩 体可能形成新的风化剥落，产生新的落石掉块破坏。 通过对边坡和不良地质进行治理后，场区适宜建筑。2. 2 边坡支护处理的设计原则根据边坡 的 现 状 特 征 结 合 拟 建 小 区 的 使 用 功 能，边坡支护处理的设计原则为: 清除堆积体; 对临空危岩进行清除或支撑、嵌补、锚固; 对边坡 面上的松石、危石进行清除; 对不安全的边坡面进 行锚喷支护; 对较安全的边坡段设置防护网、挡渣 墙或坡脚绿化拦截落石掉块; 设置排水工程系统。3边坡支护处理方案基于该边坡工程的特殊性，将边坡分为 区 XI 区( 见图 1 ) ，根 据 边 坡 具 体 情 况，采 取 不 同 的 方 案进行边坡支护处理，分述如下: 区( 1 -12 剖面)( 1 ) 清除全部堆积体和边坡面上被爆破影响形 成的松石、危石;( 2 ) 在边坡中下部标高为 1190. 0 1210. 0 m 位 置修坡形成 2. 86 8. 57 m 宽 平 台，便 于 安 全 施 工;3. 1102建 筑 科 学第 27 卷对标高为 1205. 0 1210. 0 m 以上 3 7 剖面边坡区域进行锚喷支护，预防落石掉块伤人，由于该段边坡 夹有泥灰岩，同时起到对边坡进行封闭的目的; 标高 为 1190. 0 1210. 0 m 以 下 顺 层 切 坡 以 上 边 坡 范 围 坡度较缓( 32 52 ) ，安 全 性 较 好，故 仅 在 下 沿 设 被动防护网 预 防 落 石 掉 块; 标 高 1190. 0 1205. 0 m 以上 1 4 剖面坡面岩体完整性较好，坡面不支护， 坡脚顺层开挖范围，要求开挖时将泥灰岩全部清除， 外露面为白云岩，由于边坡高度不大，不考虑支护;( 3 ) 在坡顶及坡脚设置 2. 0 m 被动防护网，起到 拦截滚石、落石和安全防护的目的;( 4 ) 由于边 坡 的 汇 水 面 积 较 大，在 坡 脚 设 置 排 水沟，截排地表水。 其典型断面如图 2 。图 3护的坡段设挡渣墙，没有平台的坡段设置被动防护网，起到拦截滚石、落石和安全防护的目的;( 5 ) 由于边 坡 的 汇 水 面 积 较 大，在 坡 脚 设 置 排 水沟，截排地表水。 其典型断面如图 4 。图 2 区( 13 -18 剖面)( 1 ) 清除全部坡面堆积体、清除 13 17 剖面坡 顶平 台 2. 0 m 以 外 全 部 堆 积 体、2. 0 m 以 内 大 于0. 50 m 厚的堆积体和边坡面上被爆破影响形成的松 石、危石;( 2 ) 对 、 号危岩进行嵌补支撑后锚喷支护， 嵌补支撑采用 M7. 5 浆 砌 块 石 砌 筑; 嵌 补 示 意 如 图3 ;( 3 ) 对能修坡形成平台的边坡面进行修坡形成1 2 级平台，便于安全施工; 对中部不安全边 坡 区 域进行锚喷支护，预防落石掉块伤人，由于该段边坡 夹有泥灰岩，同时起到对边坡进行封闭的目的; 对边 坡脚一定范围内坡度较缓，安全度较高的边坡段仅 在下沿设被动防护网或在坡脚设砖砌花台预防落石 掉块; 坡脚顺层开挖范围，要求开挖时将泥灰岩全部 清除，外露面为白云岩，由于边坡高度不大，不考虑 支护;( 4 ) 在坡顶有平台且平台以上边坡未作锚喷支3. 2图 4 区( 19 28 剖面)( 1 ) 清除全 部 坡面和坡脚 平台上的堆积体、清 除 19 26 剖 面 坡 顶 平 台 2. 0 m 以外全部堆积体、2. 0 m 以内大于 0. 50 m 厚的堆积体和边坡面上被爆 破影响形成的松石、危石;( 2 ) 对 号危岩进行清除后锚喷支护;( 3 ) 对能修坡形成平台的边坡面进行修坡形成1 2 级平台，便 于 安 全 施 工; 对 中 部 ( 除 21 26 剖 面范围) 的 不 安 全 边 坡 区 域 进 行 锚 喷 支 护，预 防 落 石掉块伤人，由于该段边坡夹有泥灰岩，同时起到对 边坡进行封闭的目的; 对边坡脚一定范围内坡度较 缓，安全度较高的边坡段仅在下沿设被动防护网或 在坡脚设砖砌花台预防落石掉块; 平台以上及 21 26 剖面全断面范围坡面岩石完整性较好，坡面不支 护;( 4 ) 在坡顶有平台且平台以上边坡未作锚喷支3. 3103第 9 期钟 晖，等: 某高陡边坡的工程处理护的坡段设挡渣墙，没有平台的坡段设置被动防护网，起到拦截滚石、落石和安全防护的目的;( 5 ) 由于边 坡 的 汇 水 面 积 较 大，在 坡 脚 设 置 排 水沟，截排地表水，其典型断面如图 5 。图 6M7. 5 浆砌块石砌筑;其典型断面如图 7 ;图 5由于边坡高度较大，该区域的工程防护必须结合景观设计 ( 坡 脚 种 攀 爬 植 物，坡顶或平台上种垂 吊植物，将坡 面 遮 蔽 等) 的条件 下 方可达到较佳的 效果，在以人为本的今天，不仅要保证人民的生命财 产安全，同时，增加景观美化措施，更是有环境保护， 利于居住的作用。 其典型断面如图 5 。3. 4 区( 29 -36 剖面)( 1 ) 清除全部堆积体和边坡面上被爆破影响形 成的松石、危石、清除 号危岩;( 2 ) 2. 0 m 以上坡面设锚杆挂一层土工格栅，坡 顶及坡脚、坡面平台上设花台，种植垂吊植物、攀爬 植物和灌木等;( 3 ) 由于边 坡 的 汇 水 面 积 较 大，在 坡 脚 设 置 排 水沟，截排地表水;( 4 ) 锚杆 采 用 1 20 级 螺 纹 钢，70 钻 孔，灌 注 M30 水泥砂浆，锚杆间距为 3. 0 m，锚杆长度为6. 0 m; 坡面挂一层土工格栅;( 5 ) 浆砌石、砖墙上设置泄水孔，孔径为 100 ， 外斜坡度为 5 ，用 PVC 管制作成花管安装，间 距 为 3. 0 m 错位布置，或根据需要加密。 其典型断面 如图 6 。图 7( 3 ) 坡面设锚杆挂 GNS2 型 SNS 主动柔性防护网、坡脚、坡面平台上设花台，种植垂吊植物、攀爬植 物和灌木等;( 4 ) 在坡顶设置主动防护网，拦 截 落 石、滚 石， 同时起到安全防护的目的;( 5 ) 由于边 坡 的 汇 水 面 积 较 大，在 坡 脚 设 置 排 水沟，截排地表水;( 6 ) 锚杆 采 用 1 20 级 螺 纹 钢，70 钻 孔，灌 注 M30 水泥砂浆，锚杆间距为 2. 25 m，锚杆长度为5. 0 m; 坡面挂主动防护网;( 7 ) 浆砌石、砖墙上设置泄水孔，孔径为 100 ， 外斜坡度为 5 ，用 PVC 管制作成花管安装，间 距 为 3. 0 m 错位布置，或根据需要加密;( 8 ) 锚 索 采 用 12 15. 2 无粘结钢绞线制作安 装，150 钻 孔，灌 注 M35 水 泥 石 英 砂 浆，锚 固 段 长 度为 8. 0 m，锚索间距为 3. 0 m 3. 0 m; 区( 36 -50 剖面)( 1 ) 清除全 部 坡 面 堆 积 体、清 除 全 部 、 、 号危岩、清除部分 号危岩和边坡面上被爆破影响 形成的松石、危石;( 2 ) 对 号危岩采用预应力锚索及钢筋混凝土 格构梁进行 支 护，对 号 危 岩 进 行 嵌 补，嵌 补 采 用3. 5104建 筑 科 学第 27 卷( 9 ) 格构梁采用 C25 钢筋混凝土现浇。X XI( 50 -55 剖面)( 1 ) 清除边坡面上被爆破影响行成的松石及危( 3 ) 各段边坡间开挖时按界施工;( 4 ) 施工单 位 自 行 确 定 合 理 的 锚 杆、锚 索 钻 孔 工艺进行施工;( 5 ) 由于本边坡高度较大，除 15 29 剖面的坡 顶自然平台及开挖平台考虑允许上人外( 同时应作 好安全防护设施) ，其余平台均未考虑上人的情况;( 6 ) 坡顶周 围 的 被 动 防 护 网，主 要 用 于 拦 截 落 石、小滚石，其次起到一定的安全防护。 被动防护网 仅 2. 0 m，不考虑超越其高度抛、丢石的情况;( 7 ) 由于边 坡 原 已 暴 露 部 分 高 度 较 大，在 小 区 规划设计时，应尽量避免大量开挖边坡高度增加，造 成不必要的危险;( 8 ) 本支护 设 计 按 现 状 环 境 条 件 进 行，未 考 虑 坡顶加载或其它任何改变坡顶条件的情况。3. 6石;( 2 ) 由于该 段 边 坡 紧 邻 幼 儿 园，虽 然 边 坡 高 度不大，但由薄层石灰岩组成，设锚喷对整个坡面进行 防护;( 3 ) 坡脚设置排水沟，截排地表水，坡顶设被动 防护网，拦截斜坡上的滚石;( 4 ) 在放坡 平 台 上 设 花 台，种 植 灌 木、攀 爬、垂 吊植物;( 5 ) 锚杆 采 用 70 钻 孔，灌 注 M30 水 泥 砂 浆， 内插 1 20 级螺纹钢，间距为 2. 0 m，锚杆长度为5. 0 m，坡面挂双层钢筋网，喷射 C20 混凝土，厚度为15 mm，钢筋保护层不小于 25 mm;( 6 ) 支护工程 每 15 20 m