边坡加固方案设计分析

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关键词:边坡塌方;边坡支护;动水压力

引言

随着我国建筑工程的快速发展，在市区内新建或改(扩)建建筑，不可避免地会影响到原有的建(构)筑物及旧有的边坡。遇到的地质作用也不断突显，并且越来越复杂化，遇到的边坡支护及加固问题也越来越复杂，近年来，市区因为新建工程的施工造成边坡塌方的事故时有发生，造成了非常严重的人员伤亡及经济损失。因此，市区边坡支护及加固的研究有待进一步深入和完善。

1工程概况

汉阳区五麒里社区位于武汉市汉阳大道上七里庙地铁站C出口附近，由于年代久远和连续大雨，社区居民楼前的一段边坡出现垮塌。边坡南边为两层砖混办公楼，该办公楼为武汉市未管办退休人员活动中心，其一楼为社区派出所。该楼后墙与片石挡墙间距约为1.0m，边坡高度约为3.5m，采用片石挡墙支护。边坡顶为2～4层砖混居民楼，垮塌边坡对应的为4层砖混居民楼，楼前的人行通道宽约为1.0m。人行通道为水泥地面，下埋有自来水管和下水管。该区域电线电缆基本架空，暂时未发现下埋线路。该段边坡垮塌长度约为10.0m。从现场情况看，属于下部的片石挡墙垮塌，上部的砖砌挡墙随之倾覆，地面随之下陷，并影响着周边区域。出现垮塌的区域周围大多为老旧砖混建筑。原有的建筑资料缺失，无法获得准确信息，根据现场勘测，事故发生原因分析过程如下:(1)该段片石挡墙的施工资料缺失使得无法判断其设计是否满足要求。(2)坡顶居民区无完善的下水系统，其下水管必然存在渗漏问题。长期的地下水渗漏必然会导致挡墙后侧的土体被浸润，出现土体膨胀、软化等问题。(3)连续的大暴雨丰富了地下水的含量，提高了土体软化的程度，会冲刷并拓宽了地下水的通道，最终导致挡墙垮塌。

2应急措施

由于该段边坡出现垮塌直接影响着周边的边坡，不排除在连续的大雨影响下出现进一步垮塌的可能。因此，建议在边坡与两层楼的中间堆砌沙包，利用两层楼室内的纵墙，顶住原有的片石挡墙。堆砌沙袋墙，宽约为1.0m，高约为2.0～3.0m。现场勘测，大概需要堆砌三道沙袋墙。其示意图如图1和图2所示。

3边坡支护设计

3.1边坡特点分析

该段边坡特点如下:(1)边坡形状比较简单，高度约为3.0m，长度约为20.0m。(2)边坡上下均为老旧建筑，边坡失稳带来的社会影响非常严重。(3)边坡位于社区内，施工条件十分严峻。坡顶宽度仅为1.0m，无大型施工机械的作业面;坡底宽度约为1.0m，只供工人清理垃圾用。另外，大型施工机械的噪音对社区居民的影响也不容忽视。(4)边坡原有土层较好，但长期的地下水浸润使得土层已逐步软化，已经出现滑坡的迹象。(5)根据临近场区水文地质资料和现场勘测，边坡内上层滞水较多，且排泄不畅，必须予以重视。(6)该段边坡的支护属于永久性支护。

3.2支护方案选择

边坡支护常用的措施有毛石挡墙、混凝土挡墙、锚杆、悬臂桩等，支护方案选择过程如下:(1)如果采用毛石挡墙或混凝土挡墙，则必须先破除原有毛石挡墙，或在原有挡墙前面开挖基座深沟，这可能会扰动现有边坡，导致该边坡提前垮塌，同时，大范围地使用机械，也无施工场地。所以采用挡墙方式不是最佳选择。(2)边坡侧面宽仅为1.0m，根本无法为预应力锚杆施工提供作业面;该边坡已出现局部崩塌，表明土体已经出现大体积松动，而松动土体对锚杆的剪切和腐蚀为无法预测的隐患。所以不宜选择锚杆支护。(3)该边坡上部为老旧居民楼，楼前仅1.0m宽的人行通道可作为施工场地，其上空有外挑出来的楼层。因此，坡顶无任何机械作业的空间。(4)考虑采用人工挖孔桩的悬臂桩支护形式。其优点在于:一是在边坡上只有工人能够站立，其余任何设备均无法施工;二是人工挖孔桩所需要的作业面很小，不需要大面积清理现有边坡;三是人工挖孔桩比较干净，没有泥浆溢出问题;四是人工挖孔桩噪音较小且易控制;五是两层办公楼前有一定的场地，可用于堆放材料，并作为钢筋笼制作、护壁混凝土搅拌的作业面。综合以上分析，结合该工程的地质条件、周边环境及经济效益等因素，该边坡支护形式拟选择人工挖孔桩的悬臂桩支护形式。

3.3参数设计

根据湖北省地方标准DB42/159—2012《基坑工程技术规程》和武汉市类似工程的经验，场地与支护设计相关的土层参数见表1。

3.4模式计算

支护设计范围:以现有边坡中间作为支护桩轴线。计算剖面:根据支护结构形式及区域，分1个段面进行计算。支护设计深度:按现有边坡大致高差3.00m考虑。坡顶周边荷载:按80kPa(四层楼)考虑。土压力分布模式:按朗肯土压力理论，水土合算方式。基坑支护形式:人工挖孔桩悬臂桩。计算软件:天汉V2005.1软件。

3.5支护结构设计

人工挖孔桩有效直径为1000mm，间距为1400mm，设计有效桩长为9.00m或进入③强风化泥岩2.0m。进行挖孔桩时须随时记录开挖土层，如果土层变化较大，必须根据具体情况调整桩长、配筋、嵌岩深度等参数。施工过程中可根据边坡情况适当调整桩位。3.6钢筋笼制作与安装钢筋笼制作与安装过程如下:(1)纵向钢筋的接长采用绑扎搭接，接头宜相互错开。纵筋接头连接区段的长度为1.3倍搭接长度，同一连接区段内纵筋接头面积百分率不宜＞50%。(2)受压纵筋的接头搭接长度为500mm。在纵筋搭接长度范围内的螺旋箍直径不应＜纵筋较大直径的0.25倍，箍筋间距不应＞纵筋较小直径的10倍且不应＞200mm。(3)桩身纵筋宜每隔一根与加劲箍点焊焊牢。(4)钢筋笼外侧需设混凝土垫块或采用其他有效措施，以确保钢筋保护层的厚度。

4施工注意事项

边坡支护施工过程注意事项如下:(1)支护桩主筋采用热轧HRB400钢筋，主筋接长点必须焊接，同一截面内主筋接长点必须错开。(2)支护桩混凝土设计强度为C30，钢筋保护层为50mm，浇筑混凝土前必须确保清底干净，且不得有积水浸泡。(3)桩身混凝土浇注:浇注桩身混凝土时，混凝土必须通过溜槽;当高度超过3m时，宜用串筒，串筒末端离孔底高度不宜＞2m，混凝土宜采用插入式振捣器振实。(4)为保证施工安全，同时开挖的桩间距必须＞5.0m。混凝土浇筑24h后方可开挖相邻桩位。(5)桩护壁采用的混凝土强度等级为C30，钢筋为HPB300和HRB400，第一节井圈护壁中心线与设计轴线的偏差不得＞20mm，井圈顶面应比场地高出150～200mm，井壁厚度增加100～150mm。a1=70;a2=60。往下施工时以每节作为施工循环，如遇软土、稀泥区段时，每节护壁高度改为300～500mm。(6)人工挖孔时必须做好桩孔中的通风处理。挖终孔时，必须通知建设单位、设计单位和监理进行验孔，合格后方可进行下道工序施工。(7)冠梁砼强度等级为C30，主筋采用热轧HRB400钢筋通长设置。(8)最终坡面和桩间采用水泥砂浆抹面，厚度为80±10mm。(9)毛石挡墙表面的裂缝采用水泥砂浆抹面进行密封，应外表美观。(10)严把质量关，作好材料检验工作。(11)采取信息法施工，严格施工管理，加强监测工作。(12)对于现场出现的复杂情况和问题，会同业主、监理人员及时研究处理。

5结语

以武汉市汉阳区五麒里社区居民楼前的一段边坡垮塌为例，分析垮塌原因为下水系统和连续的大暴雨冲刷地下水通道所致。结合该段边坡的特点，分析了常用的支护措施，选用人工挖孔桩的悬臂桩支护形式进行边坡处理，并针对该支护方案进行了参数设计、模式计算、结构设计及施工注意事项分析，以期能够为市区同类型边坡问题提供参考与依据。

参考文献:

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作者：冯武女 单位：煤炭工业太原设计研究院集团有限公司