绿色生态山体防护设计方案研究

齐庆祥， 郭丽苹， 王崇伟

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300074）

大连长兴岛经济区位于辽东半岛西侧中部，恒力厂区东侧山体防护工程位于长兴岛经济区，该边坡东临滨海路，西侧为恒力石化厂区。为奠定长兴岛经济区全面开发、全域发展的基础，满足恒力企业发展需求，保障恒力厂区、道路及其他园区地块安全，研究边坡治理方案，营造良好的生态环境，势在必行。

1 工程概况

恒力厂区东侧山体防护工程为永久性边坡，绝大多数属于岩质边坡，少数为土质边坡，存在大量的超限边坡，最大高度可达54.6 m，必须进行边坡安全防护；同时考虑到边坡下方铁路和化工场地的安全性和重要性，本区域边坡均应予以支护。边坡支护施工完成后有效使用年限为50 a。

针对边坡的变形特征及破坏模式，为有效控制病害的深层破坏，提高边坡的稳定性，尽量减少对自然环境的破坏，同时满足边坡动态设计的要求，拟采用预应力锚索/全粘结锚杆+格构梁+柔性防护网+客土喷播植草绿化的生态治理方案。

边坡防护工程总长5 289 m，支护面积201 502 m2，共分3段。见表1和图1。

表1 各边坡基本情况

图1 山体防护工程位置

2 区域地貌和沿线地质情况

2.1 地形地貌

各段工程边坡地形地貌复杂。见表2。

表2 边坡地形地貌情况

续表2

2.2 地质构造

场地地形起伏较大，为构造剥蚀丘陵区，最大高差超过100 m。工作区内主要出露有青白口系桥头组一段和二段的石英砂岩和板岩，地表有少量第四系松散层分布。

2.3 水文地质

调查区内无主要含水层位，有的仅是构造裂隙水，受大气降水影响，具有季节性变化，通过对当地民井调查，地下水位3.0～5.0 m，为贫水区。工作区水文地质条件简单，开山区开采时标高为7.3～40.0 m，地下水对矿山开采不会产生不利影响，但应注意雨季施工时，开采石坑内易集水。

2.4 厂区地震效应

本地区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40 s，地震基本烈度为7度[1]。

3 边坡稳定性分析

3.1 边坡形态

边坡为山体爆破机械开挖形成的人工岩质或岩土质边坡。根据可计算岩体的基本质量指标，确定该边坡岩体基本质量级[2]，见表3。

表3 岩体质量分级

边坡顶部土地目前为林地，主要以松树等乔木为主、夹杂低矮灌木和杂草。坡面土体或岩体基本直接裸露，坡面岩体以中风化石英砂岩及强风化粉砂岩为主，两者在各坡段以互层形式存在。岩体在受内外应力作用下，强风化粉砂岩节理裂隙发育，中风化石英砂岩岩节理裂隙较发育，局部坡段受地质构造影响严重，岩体呈碎裂状或散体状结构（主要呈现于强风化岩体）。见图2。

图2 部分边坡现状

3.2 稳定性分析

该地块地形地貌、地质情况复杂。坡脚下为运输铁路线，拟建项目，有石化西线、恒力石化等，破坏后果较严重，工程安全等级为一级[3]。平面滑动法安全系数≮1.35，圆弧滑动法安全系数≮1.30。

现状坡体岩石受结垢面切割，节理裂隙发育，已有大面积滑塌发生，边坡表面凹凸不平。在长期风化剥蚀、雨水冲刷、冻融、侵蚀及地震等不利因素影响下，坡体可能发生崩塌或沿土岩结合面发生滑移且现状边坡作为裸岩永久性边坡不满足现行规范要求，是不稳定边坡[4]。

4 边坡防护技术方案

在保证山体边坡防护稳定性的同时，考虑对生态环境的保护，采用预应力锚索（全粘结锚杆）+格构梁+客土喷播植草绿化相结合的联合支护体系[5]。

4.1 预应力锚索格构

预应力锚索格构梁技术是一种采用抗拉强度高的柔性材料锚固于稳定的岩土体内，充分利用和提高岩土自身强度和自稳能力来加固不稳定岩土体的工程措施，适用于整体稳定性差、前沿坡面需防护的疏散介质边坡治理，尤其适合进一步削坡条件受限的边坡治理工程。这种结构形式可以较好地将高边坡病害防治与坡面柔性防护有机的结合，既达到防治高边坡病害的目的，又能美化环境，实现了自然和工程的和谐统一。

1）锚索长度。边坡稳定系数为1.35（岩质边坡）/1.30（土质边坡），据此确定锚索长度为10.0～20.0 m，其中锚固长度5～8 m,自由段长度5～12 m。锚索材料为15.2 mm高强度钢绞线，抗拉强度设计值为1 320 MPa。

2）锚固角度为25°。

3）锚索间距。1号边坡岩石锚索水平间距3.0 m，竖向间距为2.12～1.66 m，呈井字型布置，锚索以格构相连，格构平面为3.0 m×3.0 m的矩形；2号边坡岩石锚索水平间距3.0 m，竖向间距为2.12～1.66 m，呈井字形布置，锚索以格构相连，格构平面约为3.0 m×3.0 m的矩形；土层锚索水平间距2.5 m，竖向间距为1.77～1.66 m，呈井字形布置，锚索以格构相连，格构平面为2.5 m×2.5 m的矩形；3号边坡锚索水平间距3.0 m，竖向间距为2.12～1.6 6m，呈井字形布置，锚索以格构相连，格构平面为3.0 m×3.0 m的矩形。

4）锚索孔径和直径。锚索为4束15.24 mm高强度钢绞线，锚孔直径150 mm。砂浆强度为M30。

5）格构梁。截面尺寸为300 mm×500 mm，每根梁内配4根ϕ22 mm主筋，箍筋为ϕ8mm＠150 mm，保护层厚50 mm。高强土工格室是一种应用较为广泛、工程力学性能经改进后更佳的工程材料，具有造价低、施工简易、固土效果良好的特点。在格构梁内铺设高度为400 mm的土工格室，再喷射客土于格室内，避免客土的冲刷流失和剥落，起到良好的固土作用。

4.2 格构内客土绿化

客土喷播山体生态复绿主要解决高边坡坡面植物防护，不稳定边坡的生物防护，沿海气候条件下边坡生物防护等问题；减少边坡排水对柔性防护的破坏。

4.2.1 绿化植被原则

1）适地适“树”，营造自然群落景观。

2）灌木为主、草本为辅，兼顾短期效果和长期效果。

3）多年生为主、少年生和一年生为辅。

4）根系强大，植株低矮。

5）耐贫瘠，抗性强。

6）豆科和禾本科相结合，保证物种的多样性。

7）价格适中，货源充足。

4.2.2 植被选择

利用植物四季的色彩及生长变化，在3.0 m×3.0 m的格构空间内创造变化的景观展示平台，达到展示，提醒，观赏等功效。

大部分常用的园林绿化植物都能够在改良后的盐碱量中等（0.2%～0.4%）的土地上生长良好；所以，土地改良和养护管理对植物的耐盐碱性具有重要的影响。植物的根系和材质虽然是抗风、耐风的先决条件，但是疏于修剪和养护却往往是树木被吹倒的直接原因；因此无论是抗盐碱，还是防台风，多层次的群落才能发挥最大的效用。

4.3 边坡排水

坡顶作截水沟设计。

5 结论

在预应力锚索格构梁内进行植被防护，不但使坡面得到绿化，还可遮挡人工加固痕迹，与周围环境相互协调。同时植被防护还有利于保护锚索格构梁的长期加固，坡面植被恢复后，可阻止水土流失，减少降水下渗，使格构梁对坡面的预压应力始终保持，采用现浇钢筋混凝土框架梁的耐久性较好，基本可以满足50 a使用年限的要求。