1、某新城净配水高位水池场区高大填方边坡预应力锚索桩板墙稳定性分析及加固支护设计摘 要：通过预应力锚索桩板墙在某新城净配水高位水池场区高大填方边坡治理中的工程实例，根据边坡周边环境，综合考虑多方因素，介绍在斜坡地带高大填方边坡治理中预应力锚索桩板墙的加固支护设计思路及具体实施方法，结合工程实例证明该加固设计技术可靠、经济合理，可供类似工程参考。 关键词：填方边坡；预应力锚索桩板墙；锚索；治理 1.前言 随着经济社会的不断发展，城乡建设用地需求不断增加，坝区耕地资源持续减少，在城市建设及相关配套设施建设过程中，不可避免地会产生许多因开挖或填方所形成的边坡，特别是在南方地区此类边坡更是占了很大的比例。
2、如何有效经济合理的治理这些边坡，成为“城镇上山”理论的一个重要组成部分。 随着科学技术的发展，工程建设对高边坡病害的防治技术正向着复合型、轻型化、小型化、施工机械化发展。边坡治理不仅仅只是考虑投资的经济效益，避免出现更多的重复投资，更需要考虑边坡治理达到的效果。由我院设计的某新城净配水高位水池场区高大填方边坡治理工程采用了预应力锚索桩板墙不失为一个成功的范例。 （见照片 1、照片 2） 2.工程概况 拟建场地位于昆明市呈贡县洛羊街道办事处大冲村委会呈黄公路南东侧 100 米左右，根据规划设计方案，征地约 101.6 亩，净用地面积74.3 亩。整个地势呈东高西低，最大高差约 40.99 米左右
3、。拟建项目场地分为一、二期，其中一期内建（构）筑物主要由 2.5 万 m3 水池 2 个、综合楼及加药间组成；二期为 2.5 万 m3 水池 2 个。依据该工程设计规划，拟建场地标高为 1990.00m，地面标高在 1973.421979.07m 左右，项目工程建设将形成高度不等的人工填方边坡，受场地周边环境和用地条件的限制，整段填方边坡均无放坡条件，将形成陡直的人工填方边坡。 3.工程地质 根据勘察单位提供的“勘察报告” ，场地地质构成为：第四系耕土层（Q4ml） ；第四系坡残积层（Q4dl+el）粘土、砾砂；下伏基岩为泥盆系上统宰格组（D3z）白云质灰岩。现对支护影响范围内各岩、土层从新到
4、老分层描述如下： 第四系人工填土层（Q4ml）： 耕土：褐红色、褐黄色，松散稍密状态，稍湿，成分主要为粘性土，局部含角砾碎石，含植物根系。层顶标高为 2014.411973.42m，揭露厚度为 0.700.40m。 第四系残坡积层（Q4dl+el）： 次生红粘土：褐红色、褐黄色为主，局部浅黄色，紫红色。稍湿，坚硬状态为主，局部硬塑及可塑状态，土质松散。中等压缩性为主，局部高压缩性，具弱膨胀潜势。层顶埋深为 4.400.30m，层顶标高为2013.911976.70m，揭露厚度为 16.400.50m。 原生红粘土：褐红色、棕红色、局部褐黄色，湿，硬坚硬状态为主，局部可塑状态。中等压缩性为主，局
5、部高压缩性。土质较均匀，刀切面光滑，局部较松散。含少量铁锰物质，偶夹强风化灰岩砾石。局部为粉质粘土。具弱膨胀潜势。层顶埋深为 9.000.40m，层顶标高为2011.311974.50m，揭露厚度为 27.400.80m。 泥盆系上统宰格组（D3z） 中风化白云质灰岩：灰色、灰白色，为泥盆系上统宰格组（D3z）组岩层，岩性为白云质灰岩、灰岩，少量白云岩，隐晶微晶结构，差异风化较明显，节理裂隙发育，钻探岩芯多呈碎石状及短柱状、柱状。岩层产状 951001822。岩石基本质量等级为级。层顶埋深为 18.500.40m，层顶标高为 2003.901963.82m。 1 强风化白云质灰岩：灰色、灰白色
6、，局部为紫红色。为泥盆系上统宰格组（D3z）组岩层，岩性为白云质灰岩，少量白云岩，局部为紫红色强风化铝土岩、铝土质页岩。隐晶微晶结构，差异风化明显，节理裂隙发育，钻探岩芯多呈碎石状及碎石土状，裂隙夹有粘土，岩石基本质量等级为级。层顶埋深为 32.000.00m，层顶标高为2010.811971.32m。 2（红）粘土（溶洞充填物）：褐红色、棕红色、局部褐黄色，湿，硬塑状态。中等压缩性。土质不均匀，偶夹强风化灰岩砾石，局部为角砾及含粘土角砾，具弱膨胀潜势。层顶埋深为 13.804.60m，层顶标高为 2007.611971.00m。 3 溶洞（空洞）：为岩溶地区溶蚀空洞，无充填物质。层顶埋深为1
7、1.209.10 m，层顶标高为 2000.231985.69m，揭露厚度为1.601.20m。 3.边坡稳定性分析及计算 3.1 影响边坡稳定的主要因素 影响填方边坡稳定性的因素有多方面，主要有下面三方面：一是整个场地的地形地貌条件；二是土体的结构性状因素（内因） ，包括岩组（岩性及组合） 、结构面及其工程地质性质等因素；三是地质环境因素（外因） ，包括地下水（亦包括大气降水） 、地震、人类活动等因素。土质填方边坡的稳定性状态一般是由上述三方面因素综合作用的结果，各因素构成一个相互联系，相互影响的整体。因此，针对本次填方边坡实际情况，必须要进行两方面稳定性分析，一方面是填土面与原状地面接触面
8、之间的滑动，二是填土内部的圆弧滑动。 3.2 计算工况 根据建筑边坡工程技术规范 （GB50330 -2002） ，由于该边坡的滑塌对上部高位水池的影响严重，故工程安全等级确定为一级。根据场地情况，其荷载组合应包括基本荷载和特殊荷载，按以下三种工况进行计算： 工况 I自重天然状态，安全系数取 1.30。 工况 II自重+浸水状态，安全系数取 1.15。 工况 III自重+浸水状态+地震，地震按 0.20g 考虑，安全系数取1.10。 其中工况 I 一、工况 II 为设计工况，工况 III 为校核工况。 3.3 稳定性定量计算及计算结果 根据本边坡可能存在的滑动情况，需对该边坡稳定性进行定量计算
9、，计算包括了填土面与原状地面之间稳定性的定量计算和填土内部稳定性的定量计算两部分。本边坡根据可能存在的滑动方式，分别采用建筑边坡工程技术规范 （GB50330 -2002）中的圆弧滑动法及折线滑动法对边坡进行稳定性分析及下滑力计算；根据填土高度、场地工程地质、水文地质条件，选择 1-1 剖面、2-2 剖面、4-4 剖面三个典型剖面按三种工况进行计算，计算结果如下： 由表中计算结果可知：在填土内部中滑动求得的 Kc 值均较小，说明边坡在此种情况下滑动的可能性更大，通过对边坡进行下滑力计算，工况 I 计算所得下滑力最大，以此工况进行边坡治理设计。 4.边坡治理设计 治理方案根据边坡的地质环境条件及
10、稳定状况，本着保证边坡体上高位水池场区内的生命财产安全，又要兼顾经济可行，同时要尽量减少对周边环境的影响。确定治理方案为“预应力锚索桩板墙+地表排水” 。处治措施简要介绍如下（图 1、2）： 抗滑桩布设在高位水池二期场地南侧及西侧，总长约 278.0mm，设置抗滑桩一排，共布置抗滑桩 57 根，设计桩顶标高 1989.00m。 抗滑桩采用人工挖孔灌注桩，抗滑桩截面为矩形，断面尺寸为2.02.5m、1.52.0m，长边与坡向一致，桩长 2029m，嵌入潜在滑动面以下深度约 912m，桩心距 5m；桩顶均设冠梁，冠梁高 0.8m，宽2.5m 与 2.0m 两种；抗滑桩背坡侧冠梁以下设置挡土板，单块
11、挡板长4.0m、4.5m，高 1.0m，厚 0.4m 与 0.45m；每根桩均设置预应力锚索，锚索采用 615.2 型钢绞线与 715.2 型钢绞线，长度20.538m。615.2 型钢绞线设计拉力值 700kN；715.2 型钢绞线设计拉力值 750kN。 暴雨及地表渗水的作用是促使边坡失稳的主要因素。因此，为了彻底根治边坡确保稳定，必须在边坡体上设置完善的地表、地下排水系统，使地表、地下水能够顺畅排出，减少水对边坡稳定性的不利影响。本治理设计采取在边坡坡顶后缘至道路间设置地表截水沟截、排地面汇水，同时与场区排水系统相互衔接，加快地表水排泄速度；在坡体内设置孔径 91mm 仰斜式泄水孔，排泄
12、坡体内积水。 5.边坡治理效果 本边坡治理工程施工完成已一年有余，抗滑桩经低应变检测全部合格，锚索经过验收试验和张拉试验均合格，施工单位按照规范规定在施工过程中及施工完成后一个水文年时间内实施相关监测，监测资料反映出预应力锚索桩板墙整体稳定。通过一年来的监测资料和运行证明，填方边坡治理后的稳定性状况良好，变形量远远低于设计允许值，治理取得了良好的效果。 6.结束语 （1）高填方边坡治理是“城镇上山”理论实施中常见的工程地质问题，本文所探讨的是由于场地平整形成的高边坡的稳定问题。该斜坡在平整前是稳定的，随着场地平整形成高填方边坡，给净配水高位水池的施工和运行造成了严重影响，不得不采取措施进行彻底
13、的治理。 （2）通过地面地质调查和分析，首先依据地形地貌、地层岩性、地质构造及岩体结构等对边坡进行了工程地质分区，根据不同的分区确定了潜在的滑移面和地质参数，进行了反演分析和稳定性计算。计算结果较真实的反映了该边坡的现状，为边坡的治理提供了可知依据。 （3）经过定性和定量的分析，根据填方边坡高度不同选择不同处理措施，通过综合治理，达到了设计要求，取得了预期效果，为以后该类边坡的地质分析和治理提供了借鉴。 参考文献 1 中华人民共和国建设部与中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布.建筑边坡工程技术规范 GB50330 -2002.中国建筑工业出版社，2002.北京 2 中华人民共和国住房和城乡建设部与中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布.混凝土结构设计规范.GB50010 -2010.中国建筑工业出版社，2010.北京 3 西南有色昆明勘测设计（院）股份有限公司.昆明市空港经济区、深圳工业园、呈贡新城净配水高位水池场区边坡及挡墙工程治理施工图设计，2011.昆明
