结合工程实例分析边坡设计要点

李忠民

(中冶成都勘察研究总院有限公司)

结合工程实例分析边坡设计要点

李忠民

(中冶成都勘察研究总院有限公司)

根据工程实例总结对边坡设计进行介绍，并总结边坡设计中的要点，如概念设计、设计理念/原则、边坡稳定性分析和设计参数取值、构造设计的要点，这些要点也是边坡设计的重点，是边坡设计的关键。

工程实例；高边坡；设计；要点

一、序言

本文以“泸州赛德水泥有限公司4600t/d熟料新型干法水泥生产线高边坡设计项目”为实例，通过介绍该项目边坡设计方法和内容，总结边坡设计中的重点和要点。该边坡坡度高、规模大、地质条件复杂，设计工作难度较大，具有一定的示范和借鉴作用，因此获得2012全国冶金行业优秀工程勘察三等奖将。

a4-a5边坡高53m

a6-a7边坡最高达60m

二、工程概况

1、项目简介。该项目由泸州赛德水泥有限公司投资兴建；项目场地位于泸州市叙永县震东乡麻地湾，距叙永县城15km，距泸州市区124km。项目场地处于山间斜坡及凹地上，总体地势东、北、南高，中间及西侧低，场平后场地标高为674.8m～685.0m，场地四周将形成一个规划总长达1578m，最大高度60m的边坡。

2、工程地质情况。

项目场地内分布岩土层较多，根据勘探揭露，场地内地层结构由新至老为：第四系全新统素填土（Q4ml）层，第四系全新统耕植土（）层，第四系全新统残坡积（）粘土、粉质粘土层、碎石层，下伏二叠系下统梁山组（P1l）灰岩、砂质泥岩及泥质砂岩。其中岩层产状走向以东西向为主，微褶皱较发育，出露岩性主要为灰岩、砂质泥岩及泥质砂岩，各段边坡岩层产状变化较大；构造条件较复杂。

3、水文地质情况

项目场地附近的地表水为一条从场地东北侧流向西南侧的小溪，水流量约达45 L/s，以及项目场地外东、北侧山谷中出现的多处泉眼，地表水水流量较大，水量随季节变化，常年有水。

场地地下水类型为上部土层中的上层滞水和碎石层中的孔隙潜水及基岩岩溶、裂隙水，上层滞水赋存于上部土层中，孔隙潜水及基岩岩溶、裂隙水赋存于碎石层及基岩中，补给来源为大气降水及地下径流。勘察期间测得地下水埋深在668.08～689.49m之间。地下水水量较小，来源通道主要是地表明沟、深层裂隙及岩溶通道。由于各段边坡岩体节理、裂隙较发育，地表水和地下水对边坡的稳定性影响极大。

三、边坡设计介绍

分段 施工图设计 变更设计 变更原因a1-a2 喷锚支护+格构护坡 喷锚支护 岩质边坡，红线位置变化a2-a3 喷锚支护+格构护坡 喷锚支护 岩质边坡，红线位置变化

1、根据“因地制宜、技术可行，安全可靠，经济合理，生态环保，施工方便”的设计原则，结合项目场地规划红线位置、边坡地质条件、边坡走向、坡脚道路位置将边坡分为9个设计段，分别为a1-a2、a2-a3（分为3级坡）、a3-a4（分为3级坡）、a4-a5（分为3级坡）、a5-a6、a6-a7（分为4级坡，最大高度为73m）、a7-a8（分为2级坡）、a8-a9（分为2级坡）、a9-a0段。施工中根据实际红线位置、地勘验槽情况、边坡开挖情况、场区总平图调整和业主要求变更等情况，对边坡相应各段进行了变更设计。最后，实际形成一个长达 1423m，最大高度 60m，边坡支护总面积52578m2，喷锚支护面积47016m2，挡墙和格构面积5562m2。施工图设计和变更设计的对比详见下表：

2、岩质边坡的喷锚支护采用长短锚杆间隔方式布置，采用菱形排列，长短锚杆间距为2m×2m，长锚杆间距为4m×4m。长锚杆采用1φ28 HRB335级螺纹钢筋，锚孔为110mm，长度分别为6m、9m、11m、12m、15m；短锚杆采用1φ25 HRB335级螺纹钢筋，锚孔为110mm，长度为3m，长短锚杆全长全断面灌浆（M30水泥砂浆），二次补浆后才予以封孔；加强筋为1φ16 HRB335级螺纹钢筋，钢筋网φ8@200 ×200；坡面喷射C25混凝土厚度为100mm，分二～三次成活。

土质边坡喷锚采用长锚杆矩形排列方式布置，长锚杆采用1φ28 HRB335级螺纹钢筋，锚孔为110mm，长度分别为6m、9m、12m、15m；锚杆全长全断面灌浆（M30水泥砂浆），二次补浆后才予以封孔；边坡上部采用单层网喷，设计与岩石网喷相同，下部采用双层网喷，加强筋为2φ16 HRB335级螺纹钢筋，双层钢筋网φ8@200×200，钢筋网间距为10cm，坡面喷射C25混凝土厚度为200mm，分三～四次成活。

a7-a8段挡土墙+格构锚杆护坡，挡土墙采用浆砌石挡土墙，钢筋砼格构断面为300×300，C25砼，4φ14（HRB级螺纹钢筋），φ8@200/100箍筋，格构方格按4×4m矩形布置，格构交汇处打入3m、6m长锚干进行固定，格构内可培土撒播草籽绿化。

每段边坡地段地段坡顶设置截水沟，坡脚设置排水沟。喷锚支护坡面按2×2m布置排水孔，坡顶和坡脚设置宽度不小于1m的散水。

四、边坡设计要点概述

根据工程实例笔者总结了如下几点边坡设计的基本原则和设计要点，这些要点也是设计的重点，是边坡设计成功的关键。

1、概念设计。

概念设计是设计人员在地形图、勘察报告等资料的基础上，结合现场调查、踏勘工作和自己的经验形成的关于边坡设计的雏形。具体内容为：预估边坡的稳定性，确定边坡设计截取剖面的位置，分析放坡条件和地形、地质条件，初步确定支护结构的选型和平面、立面布置。这阶段工作重点是现场调查、踏勘，分析地形图和地勘报告等。概念设计可以帮助设计人员从整体把控设计过程，使设计人员能有效的分析、构思和选择设计方法、结构类型。

2、设计理念/原则

① 提高边坡自身稳定性为主，人工治理措施为辅的设计理念

采用因势利导，提高边坡自身稳定性的设计方法可以极大的提高边坡的稳定性。如优先采用以下方法：良好的截、排水措施，不仅可以减小静水压力还能提高边坡结构面的抗剪强度；边坡采用更缓的坡率；高度大的边坡布置马道或者上部采用放坡绿化的方式减小边坡的土压力；边坡布置尽可能避免“阳角”，难以避免的采用较缓的弧形替代90度的直角。

② 因地制宜、安全可靠、经济合理的设计原则

根据边坡实际情况可以将边坡分为不同的设计段。对地质条件复杂、稳定性差、破坏后果严重的设计段，采用更高级别的边坡工程安全等级和采用强度大的结构支护措施；对地质条件简单、稳定性好、破坏后果不严重的设计段，采用更低级别的边坡工程安全等级和采用简易的、强度小的结构支护措施；既保证支护结构安全又节约造价。

③ 动态设计，信息化施工的设计原则

对于大型边坡设计，设计变更是施工图设计的重要补充，设计人员应重视地勘验槽、施工现场情况和检测、监测数据反馈等工作，以便验证验证设计参数和设计的合理性。

3、边坡稳定性分析和设计参数取值

由于边坡稳定性分析和设计计算往往通过计算软件进行，因此对设计人员而言，计算工作的重点是对边坡坡向、坡面裂隙、坡顶裂缝、岩层产状的测量和设计参数（黏聚力、内摩擦角、重度等）的取值。首先，确定边坡的滑裂面，计算时应同时考虑到受岩土体强度控制的破坏和受结构面控制的破坏；另外，设计参数的取值应参考地勘取值，并结合黏聚力、内摩擦角的反算，通过综合分析后进行取值。

4、构造设计的要点

①固脚强腰。边坡应力在坡底集中，需要对边坡下部进行加固，如增加锚杆长度和密度等。 ② 材料的合理性。如锚杆灌浆采用水泥砂浆而不是纯水泥浆，水泥砂浆宜采用粗砂，不宜采用石粉、细砂等；配筋与砼强度、截面尺寸相匹配，避免出现超筋、少筋的情况。③ 支护结构尽可能简单统一。如果边坡面积规模较小，不具备分段设计的条件时，应保证整体设计简单统一，仅对局部薄弱地段采用加固设计的方式。

《建筑边坡工程技术规范》 GB50330-2013

《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015

TU7

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1007-6344（2016）03-0111-02

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