建筑边坡防护加固整治工程设计

　　【摘要】针对具体的一处建筑边坡，在考虑人居环境美观和谐的前提下，借鉴高速公路路堑边坡中常见的防护加固工程经验，结合实际工况，本着经济合理、安全可靠、美观实用的设计理念，对场区边坡进行支护设计。
　　【关键词】建筑边坡，防护加固，整治工程设计，人居环境
　　1工程概况
　　建筑边坡山体地质灾害较为发育，特别是在台风暴雨和边坡开挖等因素触发作用下，曾发生不同规模的边坡变形破坏，造成不同程度的损失和危害。场地区域地质背景比较复杂，对边坡坡体稳定性影响明显，边坡稳定性在强降水、地震、外部强大荷载条件下，容易产生崩塌、滑坡等不良地质灾害。为确保本建筑场区边坡稳定和人们生命财产安全，必须对本段边坡进行防护加固处理。
　　2工程地质条件
　　2.1气候气象环境
　　工程场地属亚热带海洋性气候，温暖湿润，雨量充沛，年平均气温为19.6℃，年平均降雨量为1342.5mm。每年6～9月为台风季节，最大台风降水量为276mm/(3h)。每年4～9月为雨期，降水量可占全年的70%。
　　2.2地形地貌特征
　　场地原始地貌属剥蚀残丘地貌单元，自然边坡坡度约10°～20°，坡面植被较发育。坡体前缘因场地平整已开挖形成人工边坡，坡体岩土裸露，坡面基本无植被分布。人工边坡顶底标高在96～112m之间，开挖坡率一般较陡，多达50°～70°。
　　2.3工程地质条件
　　该边坡场区地层岩性主要为花岗岩和凝灰岩。边坡岩土层结构自上至下包括:全风化花岗岩、砂土状强风化花岗岩、碎块状强风化花岗岩、微风化花岗岩，以及碎块状强风化凝灰岩和微风化凝灰岩。
　　该边坡工程场区地质构造不甚发育，花岗岩与凝灰岩呈侵入接触关系。经边坡开挖揭露碎块状强风化凝灰岩岩体结构面较发育，主要裂面有:220°～230°∠70°～75°、230°∠15°、175°∠55°～85°、315°∠10°、280°∠85°、305°∠25°和350°∠25°等几组，其中，220°～230°∠70°～75°和230°∠15°陡缓两组结构面为边坡稳定控制性不利结构面，且后者为夹泥软弱结构面。
　　2.4水文地质条件
　　该边坡场区地下水主要赋存于风化岩裂隙中，属裂隙潜水类型，其补给来源主要为大气降水。汇水面积约13614m2，大气降水大部分形成地表径流往山体的西南侧排泄，少部分渗入山体或漫流排泄。经现场开挖坡面揭露，在场地9#楼北侧人工开挖边坡上见潮湿带或局部裂面渗水迹象，未见明显泉眼出露。
　　3边坡灾害历史及变形现状
　　本场区见有自然边坡因暴雨等因素触发产生崩塌或滑移遗迹，该建筑场地既有开挖边坡未见明显的变形或破坏。
　　4边坡工程设计
　　4.1边坡工程平面设计
　　基于设计合同及设计会审意见，结合该段边坡工程特点，充分利用建筑红线用地和边坡自稳条件。其中，边坡坡脚距既有建筑物或拟建建筑物间距大于5m，设计场地开挖边坡坡顶线原则设在建筑红线控制范围之内(±5m)，见该边坡防护加固工程平面布置如图1所示。
　　
　　图1边坡防护加固工程布置平面图
　　4.2边坡工程断面设计
　　根据该段边坡地形地貌条件、坡体结构特征、岩土力学性质、以及严格控制用地原则并兼顾最大限度发挥坡体自稳能力，综合设计该段边坡坡形坡率。
　　5边坡稳定性分析
　　5.1计算断面
　　该段边坡8-8断面为最高断面，取定为设计主断面;14-14断面为地形沟槽代表性断面，取定为辅助断面。基于该边坡岩土工程详细勘察报告与现场踏勘调查资料，分别对该两断面进行稳定性分析计算。
　　5.2力学参数
　　该段边坡岩土工程详细勘察报告建议参数如表1所示。
　　表1地勘报告建议参数表
　　
　　图1不利结构面指标反算(Fs=1.1)
　　5.4边坡稳定性计算
　　根据该段边坡断面设计，边坡设计为两级台阶式边坡。第一级边坡坡率为1∶0.5，高度8m;第二级边坡坡率为1∶0.75，最大边坡高度约10m;级间平台宽1m。8-8断面的计算参数基于该段边坡岩土工程详细勘察报告，结合反算参数综合确定，如表2所示。
　　表28-8断面计算参数表
　　
　　结合该边坡场区现状工况条件及发展工况条件，14-14断面各岩土层力学计算参数取地勘报告的饱和剪强度之小值，如表3所示。
　　表314-14断面计算参数表
　　
　　基本8-8断面和14-14断面的计算参数，采用平面与圆弧相结合的计算方法(如Geo-Slope软件)，计算8-8断面在支挡加固前的边坡稳定安全系数为:Fs=1.0，计算14-14断面在支挡加固前的边坡稳定安全系数为:Fs=0.971。可见，该两设计断面在支挡加固前的稳定性均不能满足《建筑边坡工程技术规范》对边坡稳定安全系数之规定，潜在破坏模式如图2所示。
　　6支挡加固工程检算
　　6.1防护加固工程方案
　　由于设计边坡稳定性不满足规范要求，需要进行有效防护与支挡加固工程处理。本段边坡在设计坡形坡率的条件下，采用支挡与加固相结合、圬工防护与绿化防护相结合、地表排水与地下排水相结合，并兼顾美观与生态的综合防护加固工程措施，确保边坡稳定与安全。
　　根据该段边坡防护加固工程方案设计，拟对8-8断面之第一二级坡面设计预应力锚索框架加固，设计锚索框架单片宽度为6m，高8m，每片框架上设4孔预应力锚索，锚孔间距3m，单孔预应力锚索设计拉力为450kN。拟对14-14断面设计挡土墙支挡，挡墙设计抗力为150kN/m。
　　6.2支挡加固工程验算
　　在正常工况条件下，计算8-8断面加固后的边坡稳定安全系数为:Fs=1.334，计算14-14断面支挡后的边坡稳定安全系数为:Fs=1.30，如图3所示。满足《建筑边坡工程技术规范》对边坡稳定安全系数之规定。
　　该场区抗震设防烈度为7度区，设计基本地震加速度为0.1g，地震作用综合系数为0.25，计算8-8断面加固后在
　　
　　（a）8-8断面
　　
　　(b)14-14断面
　　图2设计边坡支挡加固前稳定性分析计算成果图
　　
　　（a）8-8断面
　　
　　(b)14-14断面
　　图4设计边坡支挡加固后稳定性验算成果图(地震工况条件)
　　地震工况条件下的边坡稳定安全系数为:Fs=1.28，计算14-14断面支挡后在地震工况条件下的边坡稳定安全系数为:Fs=1.25，如图4所示。满足相关规范与规定的要求。
　　7防护加固工程设计
　　基于该段边坡岩土工程详细勘察报告、现场踏勘与调查以及对该场区边坡工程的用地控制与要求等，经过系统的计算分析与多个方案比选，决定采用紧收边坡坡脚、适当放陡边坡坡率和重点支挡加固防护的综合防护加固工程方案。在边坡的主体设计预应力锚索框架和预应力锚索十字板加固，在边坡两侧的原地形沟槽部位采用坡脚半挡墙工程加固。该边坡地表排水工程设计采用坡顶截水沟、坡面急流槽和坡脚排水沟相结合，组成了一套完整的排水系统。采用TBS植草技术对其第二级边坡坡顶和两侧的未设结构加固坡面进行植被防护;采用预制六棱块培土植草技术对锚索框架的框格内、半挡墙的孔窗内进行植被防护。
　　8结论
　　(1)对住宅区建筑边坡，恰当选取边坡防护整治工程措施可以有效地控制边坡变形，保证边坡结构工程的安全，避免边坡在不利工况下发生进一步的变形破坏。
　　(2)在边坡稳定性计算中，通过合适的数值模拟，先反算不利结构面的主要参数指标，再利用所得反算指标来验算边坡的整体稳定性以及加固工程的效果，以此来调整防护加固整治工程的设计，既安全又经济。
　　(3)建筑边坡绿化景观工程尤其重要，必须考虑做到环境的和谐、美观。