某137m高边坡设计方案讨论（假日专题）

某管理中心场坪建设将形成长约 740m，最大高度约137.1m 高边坡。

一、基本情况

该段自然边坡为典型的二元结构边坡，坡度约 16°~50°，坡面植被茂盛，以灌木间杂乔木为主，地下水贫乏，抗震设防烈度为 6 度，基本地震加速度值为 0.05g。坡体岩土体主要为素填土、全、强风化、中风化砂岩组成。其中：

1、人工填土层（Qme）厚5～20m，稍密，主要花岗岩采石场清表堆积形成，已形成八年。

2、全风化砂岩（J）厚5～23m，原岩结构已破坏，岩芯呈硬土柱状。

3、强风化砂岩（J）厚 7～39m，原岩结构大部分被破坏，碎块状。

4、中风化砂岩（J）厚 20～40m，青灰色砂岩，岩芯以短柱状为主，部分呈长柱状，完整性较好，铁质泥质胶结，中～厚层状构造。

图1 坡体赤平投影图

图2 拟建区采石场边坡

图2 现场砂岩

二、设计方案

1、设计采用1:0.75~1:0.8~1:1的坡率每10m一级开挖，多级平台宽度为2.0m，并设置多级宽大平台，其中在四级平台宽8.0m，七、十级平台宽10.0m。

2、一~六级边坡采用长6m的锚杆框架+主动网进行防护，七~十二级边坡采用长20~30m长的锚索框架进行加固，十三级边坡采用长11.5m锚杆进行防护，十四级边坡采用骨架护坡防护。

图4代表性工程地质断面图

三、地质分析

1、从地形地貌上看，该段自然边坡较陡，反映坡体物理力学参数相对较好，且坡体地下水贫乏，有利于坡体稳定。

2、从地层岩性上看，坡体主要由强~中风化砂岩构成，且中风化砂岩为中厚层状，完整度较好，有利于边坡稳定。中厚层状中风化砂岩可归为Ⅱ类岩体，强风化砂岩可归为Ⅳ类岩体。

表1 土工试验的中风化砂岩强度

3、从地质构造上看，坡体产状与坡近反倾，坡体节理裂缝可见延伸3～8m，间距约0.2m，均为微张型，节理面光滑无充填，有利于边坡的整体与局部稳定，但应形成的楔形结构面在工程开挖扰动作用下存在的潜在边坡局部稳定性问题。

4、坡体为二元结构边坡，且风化界限较明显，故应加强此类结构面为基础的边坡稳定性防护。

5、该场坪原采石场边坡高陡，且多年保持良好的稳定性，故依据工程地质类比的原理，可有效指导本次高边坡的设计。

四、设计原则

1、贯彻高边坡“固脚强腰、兼顾整体与局部”，结合坡体地质条件，加强高大边坡“收坡”的设计原则进行设计。

2、陡坡率收坡时坡脚应力集中程度较高，故采用在强~中风化界面处设置宽大平台，以及边坡设置强大的锚固工程对边坡应力进行消减和约束。

3、考虑到该边坡前部管理区场坪，工程重要性较大，适当提高边坡安全系数，即防护工程适当保守。

四、笔者建议方案

1、由于坡体下部为中厚层状中风化的砂岩，岩性、产状、结构面均较为有利，故对一～四级边坡采用与地质条件相适应的1:0.1～1:0.3进行坡率设置。并设置长锚杆和锚索进行加固，确保坡体的整体稳定性和坡脚应力集中。

此外，为防止开挖形成的人造危岩，一～四级边坡采用百叶窗式肋板式锚固工程进行全坡面防护，从而也可有效进行边坡绿化，提高管理区的绿色景观。

2、为消减应力峰值和兼顾强～中风化界面，将四级平台设置为8.0m的宽大平台，并对位于强～中风化过渡的五级边坡采用1:0.5坡率设置，采用锚索框架工程进行加固，从而有效确保高边坡的的“腰”部稳定性，也可兼顾成为宽大平台上部边坡的“固脚”作用。

3、对位于强风化砂岩层的六～八级边坡，依据地质条件，采用1:0.75坡率设置，并采用锚索和锚杆框架工程进行加固。

4、对位于全风化砂岩的九级边坡按1:1坡率设置，考虑到工程的重要性和防止牵引后部坡体，对其采用锚杆工程进行加固。

图5 笔者建议方案

经以上优化后，在边坡的安全性有效确保的基础上：

1、将边坡最在高度由137.1m大幅降低为89.0m,减小边坡高度48m。

2、优化了60%的开挖土石方量，工程环保性好，减少了弃土场的征地面积和运输。

3、边坡锚索下降约30%，锚杆工程下降约33%。

4、工程造价较原方案下降约50%，工程经济性大幅提高。