浅析某边坡防护设计方案优化策略
时间：2023-06-25 16:50:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
雷小喜
(中交建筑集团有限公司，北京 100007)
边坡稳定性和设计有较大关系，在边坡设计中需要考虑边坡地质情况，根据边坡实际情况进行设计，一些边坡岩石层稳定性较好，在设计时无需采用桩板式或者抗滑桩施工工艺，可以选择坡率法进行动态设计，既节约了施工成本，而且提高了施工效率[1]。
毕节市第三人民医院及市公共卫生中心项目，位于毕节市双山镇归化村杭瑞高速北侧、贵毕公路(梨双路)东北侧，场地交通位置便利，项目性质及使用功能属于新建医疗建筑,建筑密度29.44%，容积率1.05，绿地率40.21%，机动车停车位约1 763个，床数约1 000个。拟建项目按设计场坪及道路标高开挖后将周边形成长约1 314.0m，约0.00m～17.8m挖方边坡，约2.6m～34.3m填方边坡。边坡均为永久性边坡，边坡破坏后果严重，边坡安全等级为一级、二级。
根据区域地貌特征，拟建物位于毕节市双山镇归化村杭瑞高速北侧、贵毕公路(梨双路)东北侧，场区地处云贵高原向黔中山原过渡倾斜地带，属中山地貌类型，地势总体东北高西南低。场地现状主要为空地、果林组成，地形起伏较大。拟建场地区位条件较好，交通便利。
据区域地质资料结合现场踏勘，拟建场地岩性单一，无滑坡泥石流等不良地质现象，据钻探揭露，场地为单斜岩层，产状223°∠22°，上覆第四系土层为素填土、残坡积红粘土、下伏基岩岩性为三叠系永宁镇组第1段(T1ym1)泥质灰岩，根据钻探揭露场地上覆土层为素填土、红粘土、下伏基岩为三叠系永宁镇组第1段(T1ym1)泥质灰岩。
3.1 两种边坡方案
毕节市第三人民医院建设项目行政楼区域东侧和南侧、门诊医技楼南侧边坡(及EF、FG段边坡)部分，原设计第一级边坡采用桩板式+抗滑桩工艺，支护高度14m～23m；
第二级边坡采用拱形骨架护坡，其中坡率为1∶1.25，支护高度0～8m；
上述支护形式边坡共计长度208.5m。
“1.03”事件发生后，项目组织各参建方对项目存在安全隐患全面排查，尤其对边坡进行了排查。为进一步提高边坡安全储备，确保施工生产安全，经各参会单位对市三医行政楼东侧和南侧、门诊医技楼南侧部分桩板式挡土墙讨论，形成意见进行设计变更，具体形式如下。
(1)将上述挖方边坡桩板式挡土墙变更为坡率法边坡。
(2)根据勘察情况按照相关规范放缓坡率，坡率为1∶1.75。
(3)办理增加临时征地，确保红线范围满足坡率法边坡占地要求。
3.2 两方案具体分析
3.2.1 方案一具体分析
在本次施工中，原设计边坡方案中所采用桩板式施工工艺耗材较大，需要水泥、钢筋、碎石、骨架、挡土板等材料，耗材较大，第一坡支护高度为14m～23m，因此如果采用该方案进行施工，势必会产生较大施工成本；
其次抗滑桩工艺虽然在施工方面可以保证一定灵活性，桩位自由，而且支挡效果好，但是容易产生抗剪箍筋配置欠缺、混凝土不足等问题，一旦发生这些问题之后，需要进行补救，但是抗滑桩工程体量加大，如果报废会产生较大经济损失。抗滑性计算参数及结果如表1所示。
表1 方案1抗滑性计算参数及结果
3.2.2 方案二具体分析
综合原有方案优缺点来看，施工成本较高，而且施工比较复杂，需要投入大量人力物力。此外抗滑桩施工成果无法保证，一旦出现问题需要重新施工，因此根据本工程地形概况，综合考虑了投入成本以及边坡稳定性能之后，尝试更换方案，采用坡率法来稳定边坡。坡率法指的是无需对边坡整体进行支护固定，只需根据边坡坡度和高度进行控制的一种边坡设计方法，在设计时需要考察地形，场地，秉承因地制宜原则，是一种简便施工方式。
3.2.3 方案二具体设计
边坡设计中首先对边坡进行了分析，如表2所示。为了做好边坡支护，将边坡分为两段，分别为E-F和F-G段，并对两段进行了分析，其中E-F段坡长为156.6m，F-G坡段为333.2m，填挖类型为挖方，并确定了坡顶和坡脚设计，坡脚为建筑物，坡顶为绿化带设计。
表2 边坡特征分析表
根据边坡特征，确定边坡设计具体内容，主要包括以下几个方面。
第一，边坡设计中，采用了持平投影法对边坡稳定性进行分析，采用圆弧法、折线法进行定量分析。
第二，组合系数以及荷载分项系数按照国家规定系数进行核算。
第三，设计中采用动态性设计方式，即根据具体施工、地质条件以及施工时具体情况进行施工设计，并进行施工整改等。
3.2.4 方案二定性评价
EF段为泥质石灰岩，通过进行实地观察，发现该段岩层比较稳定，见图1所示，可以看出该段岩石层发育主要有两个节理，两个节理岩层产状分别为317°∠70°、240°∠60°，通过赤平投影分析，可以看出节理组合为20°∠58°，节理2组合为325°∠15°，节理1组合为263°∠65°，其中节理1倾角为70°，边坡角度为63°，因此边坡稳定性较好，节理1对边坡稳定性影响不大。节理2组合倾角较小，为325°∠15°，发生滑动几率较小。综合两个节理边坡角度以及组合情况，可以看出整体呈大斜度斜交状态，边坡岩层稳定性较好，不会因为岩层影响边坡稳定性。
图1 EF赤平投影图分析
FG段为泥质石灰岩，通过进行实地观察，发现该段岩层比较稳定，如图2所示，可以看出该段岩石层发育主要有两个节理，两个节理的岩层产状分别为317°∠70°、48°∠55°，通过投影显示，可以看出节理2中出现了外倾现象，外倾现象不利于保证边坡稳定。
图2 FG段赤平投影分析图
3.2.5 方案二定量分析
EF段按照既定的1∶1.75比率进行放坡，通过计算强风岩体破裂角，即：45+20/2=55°，红黏土破裂角为45+8.04/2=49°，自然坡脚均小于破裂角。其安全系数大于1.3，经过对比核查，设计满足要求。
FG段也按照1∶1.75的比率进行放坡，并进行了破裂角计算，强风岩体破裂角为55°，红黏土破裂角为49°自然坡脚均小于破裂角。其安全系数大于1.3，经过对比核查，设计满足要求[2]。EF段和FG段边坡岩土计算参数如表3、表4所示。
表3 挖方边坡岩土计算参数表
表4 挖方边坡岩土计算参数表
4.1 两方案对比
通过对两种施工方案进行安全系数、经济情况以及工期状况进行对比，如表5所示，可以看出，两种施工方案有较大差异，第一种施工方案安全系数低，工期时间长，而且投入成本较高；
而第二种施工方案，无论是安全性能，还是经济和工期时间都优于方案一，因此在施工中应采用方案二来完成本次施工。
表5 两种方案对比分析表
4.2 方案二优化落实路径
为了保证方案二更好落实，制定了施工计划，确定了施工进度，施工日期为248d。此外为了保证施工进度落实，制定了相应施工保障措施[3]：(1)边坡率施工中需要考虑多方面因素，为保证信息及时性，在施工过程中采用了网络计划技术，以此保证信息反馈及时，实现动态化管理。(2)根据所设置施工时间编制月度施工计划，然后根据月度施工计划编制周计划，周计划编制过程中根据具体施工情况进行调节，确保施工符合要求。(3)根据施工计划合理安排任务，根据具体情况落实任务，需要注意施工过程中会出现一些突发因素，这些因素不利于保证施工质量，应做好不利因素排除工作，并在不利因素排除之后，安排好具体工作任务。(4)做好人员安全培训工作。安全无小事，尤其是对于边坡复杂的施工体系而言，在施工中需要保持警惕之心，严格按照施工规定施工，做好施工监督工作[4]。
边坡支护设计方案应从经济、施工技术角度出发进行设计，才能实现施工效益最大化。在边坡设计中需要考量边坡地质情况、边坡稳定性情况，这是设计过程中需要明确的首要条件。另外在选择坡率法进行设计时，需要排除一些不利因素，避免影响边坡整体性能，总之在设计中要综合考虑，确定出最优方案。
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