顺层高边坡的分级加固和固脚强腰处治原则

顺层高边坡由于同时存在顺层和高边坡两个棘手的问题,因此,边坡工程处治中应同时贯彻顺层边坡的“分级加固、兼顾整体与局部”,以及高边坡的“固脚强腰,兼顾整体与局部”的原则。这是由于此外类边坡往往由于存在顺层岩体的多层旋回性所形成的多层潜在滑面,以及边坡高度较大的不利情况,故工程处治时充分兼顾顺层+高边坡的控制因素。
在此基础上,顺层高边坡的防护工程应尽量将大型工程措施设置于边坡的下部,从而确保边坡整体稳定的基础上,提高工程的可靠度;相对加固力度较小的工程措施设置于边坡的中上部,主要确保边坡的局部稳定性,并适当兼顾高边坡的整体稳定性。且应结合地形地貌等地质条件和加固工程措施合理设置宽大平台,防止宽大平台设置不合理造成边坡高度和加固工程措施过快增长。
只有在以上原则基础上设置的工程处治措施,方能同时兼顾工程的安全与经济性指标,提高工程品质。反之,不但可能造成工程处治规模偏大,且工程的安全性也可能难以保障。
某顺层边坡由强风化状砂泥岩构成,岩层产状175°∠30°,坡向170°。技术人员采用1:0.75~1:1的坡率开挖后形成了高66m的边坡,为典型顺层高边坡。其中一级平台宽10m,并设置2×3×27m@5m的抗滑桩,且在长10m的悬臂上设置三孔锚索。一级边坡设置长12m锚杆进行防护,三~七级边坡设置18~35m长的全坡面锚索进行加固,且锚索的长度随着边坡的高度增加而不断增长。该方案工程造价A元。
图1 技术人员拟采用的工程地质断面图
从以上拟采用的工程处治措施来看,该处治方案存在如下不足:
1、抗滑桩设置于二级边坡,不利于顺层高边坡的“固脚”,且抗滑桩前岩土体能提锚固力有限,虽然桩体悬臂上设置了三排锚索,但抗滑桩的安全性仍然偏低,也就无法对整个顺层高边坡的整体稳定性提供可靠的支挡作用。
2、抗滑桩设置于二级边坡,桩前设置10m的宽大平台,造成对顺层高边坡的“收坡”作用大幅降低,也导致了边坡高度的过快增长和边坡加固工程的过快增长与土石方的大幅增长。
3、桩后边坡的锚索工程没有贯彻“分级加固,兼顾整体与局部的原则”,而是随着边坡高度的增加而不断增加锚索的长度,造成加固工程设置明显不符合工程经济性的要求。
4、边坡坡率没有依据强风化基岩设置,而是在设置锚索加固的基础上采用1:1的坡率,造成边坡高度增加较快。
基于此,特对该顺层高边坡进行如下优化:
1、整体稳定性与固脚
将锚索抗滑桩移至边坡坡脚,桩体悬臂为12m,在悬臂段设置3排锚索,从而有效提高锚索桩对顺层高边坡的“固脚”作用,并与二级边坡长25~26m的锚索共同承担整个顺层高边坡的“整体”稳定性。
经以上工程处治后,大大提高了锚索抗滑桩的可靠度,有效确保了对整体边坡稳定性的良好支挡作用。
2、考虑到坡体由强风化地层构成,故采用1:0.75的坡率设置,以有效降低边坡高度。
3、局部稳定性与分级加固和强腰
1)采用“分级加固,兼顾整体与局部”的原则,利用二级边坡长25~26m的锚索与三级边坡长16~20m的锚索,对桩后依附于二级边坡坡脚的顺层潜在滑面进行加固,确保二级边坡以上的坡体稳定性。
2)利用三级边坡长16~20m的锚索和四级边坡长12m的锚杆,对依附于三级边坡坡脚的顺层潜在滑面进行加固,确保三级边坡以上的坡体稳定性。
3)利用四级边坡长12m的锚杆,对依附于四级边坡坡脚的顺层潜在滑面进行加固,确保四级边坡的坡体稳定性。
通过以上工程措施,有效确保了顺层高边坡的局部”稳定性,防止边坡从半坡剪出,且工程措施大幅减小,各级边坡锚固工程受力明确。
图2 优化后的工程地质断面图

经以上优化后,边坡的安全度明显提高,边坡的高度由原设计的66m大幅减小为48m,边坡防护工程大幅减小,土石方开挖明显减小,有效提高了工程品质,工程造价约为0.6A元,工程经济性明显提高,是一个相对较优的方案。

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