山地建筑场地稳定及结构设计理论综述

李超

摘  要：加强山地建筑的理论设计与设计应用，对于我国社会经济的发展有着积极的促进作用。绝大多数的山地建筑工程项目的地质条件都极为恶劣，施工环境都极为复杂，对于设计人员和施工人员的要求非常苛刻。文章重点针对山地建筑场地稳定及结构设计理论进行了详细的分析，以供参考。

关键词：山地建筑;场地稳定及结构;设计理论

中图分类号：TU47         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）26-0001-06

Abstract： Strengthening the theoretical design and the design application of mountain architecture plays a positive role in promoting the social and economic development of our country. The geological conditions of the vast majority of mountain construction projects are extremely bad， the construction environment is extremely complex， and the requirements for designers and construction personnel are very stringent. This paper focuses on the mountain architecture site stability and structure design theory for a detailed analysis for reference.

Keywords： mountain architecture; site stability and structure; design theory

1 工程概况及其地质条件分析

某山地项目的总用地面积为158667m2，总建筑面积为70784m2，其中地下面积23945m2。拟建建筑物均为低层别墅，每栋别墅地上层高为3层，按建筑物轮廓单栋别墅设一层地下室（储藏室）高3.0m。本项目别墅均采用框架结构，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为8度（0.3g），场地类别为Ⅱ类。建筑总平面图及典型断面如图1。

如图2，场地自然边坡总体地势北东高南西低，北东侧地形坡度较陡约为15～20°，南西侧地形坡度相对较缓约5～10°，东南侧冲沟岸坡地带坡度较陡，约25～35°。场地自然边坡总长约280m，最大相对高差约58m，构成边坡的岩土体主要由残坡积黏土及全风化玄武岩层组成，而全风化玄武岩呈含碎石黏性土状，总体为土质边坡。场地自然边坡存在较高的临空面，从场地南东侧冲沟壁出现小型塌滑（如图3）表明，边坡岩土体的内在因素决定了边坡坡度越陡，其稳定性越差，安全越低，所以自然边坡的稳定性将对工程建设产生较大影响。

2 該斜山坡地建筑工程地基稳定度分析

由于需要在斜山坡地上施工，为了保证施工安全与施工质量，需要先对部分区域进行平整处理，即通过挖、填的方式保持施工区域的平整性。而在填土的过程中，必须要对填土厚度进行严格的控制，否则将会对地基的平稳性产生影响，甚至引起滑坡等地质灾害。一般情况下，该施工区域地基稳定性方面主要存在着以下两方面的问题。第一，挖土过程中可能会对原坡体产生影响，出现滑坡问题;第二，填土过程新进填土稳定性较差，会沿着原坡面进行滑动，会增加滑坡问题出现的几率[2]。另外，还需要加强施工区域与其他施工区域连接部位土壤的夯实处理，压实度控制在0.94以上[3]。

2.1 验算场地整体稳定

按照土质边坡进行边坡稳定性验算，为验算边坡稳定性，取勘察场地岩土体经验参数作为验算参数，选择A-A'、B-B'、C-C'具有代表性的剖面，对边坡自然状态下和根据规划，场地分台挖、填整平，填方及拟建别墅对斜坡起到加载作用两种情况进行场地稳定性验算（如图4-图9）。

边坡稳定性验算选取的典型验算断面主要考虑边坡坡高及坡度最大值位置，验算利用理正软件自动搜索最危险滑动面，以最小稳定性系数相对应的滑动面为潜在滑动面，并结合实际情况对剖面进行简化。验算考虑两种状态下的边坡稳定性：

（1）现状条件下的边坡稳定性。

（2）考虑附加力条件下的边坡稳定性;其中附加力主要考虑以下因素：a.场区抗震设防烈度为8度，计算时按8度考虑地震作用，地震加速度0.20g。b.考虑强降雨和加载的作用。

验算计算参数考虑按自然状态及浸水状态分别取值，验算计算参数取值详见表1。

验算考虑了在不考虑地震自然状态下和浸水作用、考虑8度地震条件、既考虑浸水作用又考虑8度地震条件四种工况。验算结果如表2。

根据表2结果，天然斜坡在不考虑地震的条件下，稳定系数均大于1.30，说明自然斜坡处于稳定状态。在考虑8度地震条件和既考虑浸水作用又考虑8度地震条件下，天然斜坡的稳定性将明显降低，斜坡安全度大幅度下降，但仍处于稳定状态。

根据表3结果，场地经过整平后，A-A'、B-B'整体稳定性有所降低，但降幅较小，C-C'场地经过整平后，局部稳定性有所增强，稳定系数均大于1.30，说明场地整平后斜坡仍处于稳定状态。在考虑8度地震条件和既考虑浸水作用又考虑8度地震条件下，各坡面稳定系数均大于1.2，仍处于稳定状态。仅 B-B'剖面稳定性稍弱。

综合以上，拟建场地区域上处于基本稳定状态，场地整体为稳定场地，现状无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用，通过工程措施对人工挖填方边坡进行有效处治后，场地满足建设要求。

2.2 验算场地局部稳定

根据规划总平面图，场地拟采取分台阶挖填整平，由上至下将形成基本8个平台，平台自编号为A、B、C、D、E、F、G、H。根据各平台±0.00标高，由上至下相邻平台间的高差见表4。

表4 场地整平平台基本情况表

由表4可知，因拟建场地处于斜坡地段，工程建设需进行场地整平。场平时尽可能的做到“以挖为主，少挖少填，依山就势布设拟建建筑物”。但局部地段较陡，根据现状及规划设计整平，局部地段仍将出现大挖大填的现象，挖方边坡厚度最大高达10.1m;填方边坡厚度最大高达13.5m。

根据场地整平设计标高，结合现地形，选取具有典型代表性的剖面进行验算（如图10）。边坡主要由填土、黏土、全风化玄武岩构成，考虑了拟建建筑物形成后，拟建建筑物按60kpa加载，验算考虑了在不考虑地震自然状态下和浸水作用、考虑8度地震条件、既考虑浸水作用又考虑8度地震条件四种工况。验算结果见表5。

从表5可以看出，边坡一旦开挖可能失稳，考虑地震及水的作用，安全系数明显降低，边坡处于失稳状态。必须对边坡进行处理。

3 斜山坡地建筑工程的结构设计

3.1 挡土墙结构设计

在斜山坡地建筑工程的施工结构设计中，针对挡土墙结构的设计，需要重点注意以下两方面。

首先，针对挡土墙的布置，应当结合施工实际来选择最适合的施工方式。目前在我国的挡土墙布置形式主要有重力式挡土墙、混凝土悬臂式挡土墙、桩板墙、加筋土挡土墙。根据本工程特点、便于施工及工程造价考虑，选取了以加筋土挡土墙为主，局部重力式挡土墙的设计方案。加筋土挡土墙通过筋带与填土之间的摩擦力来抵抗土侧压力来稳定土体，尤其对填土区有很好的适应性，同时挡土面层可较方便的根据场地平面设计做成弧形或折角，满足建筑场地要求（如图11）。

其次，挡土墙与主体建筑的关系（如图12）。由于山地建筑大部分利用建筑层高处理高差，造成局部一层地下室或局部二层地下部分。本次设计采用建筑主体与挡墙分离方案，需处理挡墙与建筑周边产生的缝隙，采用加筋土挡土墙时，由于挡墙面层的基础宽度较小，避让主体基础后，缝宽一般为1.5m左右，设计采用图13大样进行处理。

3.2 主体设计

在斜山坡地建筑工程主体结构设计中，对于如图12中一侧有土一侧开敞的建筑高差，一般采用主体挡土和挡土墙与主体分离的两种方案进行处理。当采用主体挡土方案时，主体结构需同时考虑土体的侧压力与结构自重，尤其在地震作用时其不同标高的土体面层造成地震剪力分布与常规设计不同，结构内力分析复杂。当采用整体刚度较差的框架结构时，地震剪力对结构的破坏影响较大。因此本次设计按照《建筑抗震设计规范》[4]条文说明中第6.1.14条规定“在山（坡）地建筑中出现地下室各边填埋深度差异较大时，宜单独设置支挡结构”，采用挡墙与主体分离的设计方案。

3.3 人工挖孔桩设计

在山地建筑工程的施工建设中，由于地形条件和地质条件比较复杂，很多大型施工设备都无法进入，所以在桩的施工中以人工挖孔桩为主。同时采用人工挖孔桩可以在空间上形成抗滑效果，将建筑竖向荷载通过桩传递至稳定的岩面，减少基础对边坡的影响，增强斜山坡地建筑工程结构的稳定性。本工程中由于需要对场地先进行分台平整，即需要先进行加筋土挡墙的施工，采用人工挖孔可尽量避免对已有筋带的破坏。本工程桩端持力层选④层全风化玄武岩，桩长控制在6m-18m之间，将桩径控制在800mm左右，桩端扩底控制在1600mm以内。

4 结束语

综上所述，在斜山坡地上施工建设具有较高的危险性，所以，在斜山坡地上的建筑施工，必须要对场地稳定和结构设计引起足够的重视，通过一系列措施来提升各项因素之间的协调性，为工程进度的持续推进以及施工安全提供保障。

参考文献：

[1]胡舰.斜山坡地建筑地基基础及结构设计理论与应用分析[J].建材发展导向（上），2018，16（4）：103.

[2]蒋芝桂，王一.斜山坡地建筑地基基础及结构设计理论与应用分析[J].建材与装饰，2017（44）：82-83.

[3]程加亮.斜山坡地建筑地基基础及结构设计理论与应用核心探索[J].四川水泥，2016（5）：92-92.

[4]GB 50011-2010.建筑抗震設计规范（2016年版）[S].