路基工程 Ｓｕｂｇｒａｄｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１５年第３期（总第１８０期） 表１各地层及岩层结构面岩土参数 地层 ２边坡设计 取发展大道距水厂最近位置边坡进行研究。该 边坡由土体、岩体共同组成，为岩土混合边坡…， 边坡高度为４０．３２ ｍ，且坡顶有重要建筑物——水 厂，边坡等级为一级 。 由于水厂厂区地面与边坡坡顶有５．８９ ｍ的高 差，因此对这部份地层采取挖除御载的处理方式， 使得边坡坡顶高程降为１ ５００．００ ｉｎ，此时边坡高度 为３４．４３ １ＴＩ。御载后，边坡上部土层全被挖除，边坡 由上而下的地层为强风化泥岩１４．４２ ｍ，煤层１．３０ ｍ，强风化泥岩５．８０ ｉｎ，以下为中风化砂岩。 ２．１边坡坡率 道路与水厂距离很近，为保证水厂安全应尽量 减小边坡的开挖宽度，对边坡坡率进行如下设计： （１）边坡下部中风化砂岩自身稳定性较好，同 时考虑部分路段道路设计高程以上中风化砂岩层厚 只有８．０ ＩＴＩ，故将４．５ Ｉｎ宽人行道抬高８．０ ｍ，坡面 采用直立形式，作为第一级边坡。 （２）在人行道外侧坡脚位置设置１．５ｍ高浆砌 片石护脚墙，护脚墙顶设置２．０ ｎｌ宽平台，第二级 边坡采用１：０．３的坡率开挖，高度为１５．０ ｍ，设置 ２．０ ｉｎ宽平台。 （３）第三级边坡以１：０．５的坡率开挖。 设计后，边坡开挖线与围墙有０．１ ｉｎ的距离， 距水厂内最重要的构筑物——水池也只有６．６ ＩＴＩ。边 坡坡形示意，见图２。 图２边坡坡形示意（单位：ｎ１） ２．２边坡稳定性分析 该边坡处道路走向约６０。，岩层倾向与边坡倾向 夹角约１６。，故该边坡为顺层边坡 。根据组成边坡 的上下层岩性不同，分别分析其稳定性。 （１）首先计算上部强风化泥岩稳定性。计算最 不利条件下边坡稳定性，即考虑水池贮满水、水池 圬工物、水厂内其他建筑对边坡的影响。水池圬工 重度取２３ ｋＮ／ｍ ；水厂内距边坡较近的建筑有三 栋，分别为距坡顶开挖线为１４．５ ｉｎ的２层混凝土建 筑一栋，距坡顶开挖线为２７．１ １ＴＩ的５层混凝土建筑 二栋，均按每层荷载为２５ ｋＰａ计算。由于岩层倾角 较小且为碎裂状，可能存在的破坏形式有两种，一 种沿结构面滑动，另一种为沿构造节理和风化卸荷 裂隙滑移 。 第一种情况，应用平面滑动法进行计算，采用 平面滑动法时，边坡稳定性系数为 Ｋｓ＝ （１） 式中： 为岩体重度，ｋＮ／ｍ。；ｃ为结构面黏聚力， ｋＰａ； 为结构面的内摩擦角（。）；Ａ为结构面面积， ｍ ；Ｖ为岩体的体积，ｍ ；０为结构面倾角，（。）。 计算安全系数Ｋｓ：１．８２＞１．３５，边坡稳定。 第二种情况，由于强风化泥岩岩体较破碎，可 采用圆弧滑动法计算，选用简化Ｂｉｓｈｏｐ法 计算， 其计算式为 ：圣盍 ： ：： ∑Ｗｉ＿ ｓｉｎａ。‘ ｔｅｏ ＋ ｓｌｎｏｏｌｉ：ｃｏｓ ＋ ＿ｏ■ ／ｉ （３）’， 式中： 为第ｉ条岩土体重力；ｕ 为第ｉ条岩土体底 孔隙水压力；ｂ 为第ｉ条岩土体宽度； 为第ｉ条块 滑面的内摩擦角；ｃ 为第ｉ条块滑面黏聚力； 为第ｉ 条块底面倾角。 运用理正岩土软件计算得出安全系数Ｋｓ＝０．６８ ＜１．３０，边坡有可能沿圆弧滑动面破坏。 （２）接着对下部中风化砂岩层进行稳定性计 算。计算该层稳定性时，假设上部强风化泥岩整体 稳定，同时将上部强风化泥岩层与中风化砂岩层整 体考虑。分析如下： 第一种情况，边坡失稳的可能性是沿结构面滑 动，应用平面滑动法进行计算，得出边坡稳定性系 数 ＝３．９１＞１．３５，边坡稳定。 蒋明杰：邻近既有水厂的高边坡稳定性分析和防护设计 ・１９３・ 第二种情况，由于岩体纹理发育，边坡可能沿 折线或圆弧滑面破坏，假定岩体沿圆弧滑面破坏， 用简化Ｂｉｓｈｏｐ法进行计算，得出边坡整体稳定性系 数Ｋ ＝１．８８＞１．３０，边坡稳定。 第三种情况，采用平面滑动法计算强风化泥岩 层与中风化砂岩层的接触面的稳定性。得出边坡整 体稳定性系数 ＝８．８１＞１．３５，边坡稳定。 综上分析，边坡可能会发生沿圆弧面的滑动破 坏。同时，边坡开挖形成较高的Ｉ临空面，必然会引 起边坡向临空面的位移变形，而水池对变形的要求 非常高，必须采取能够同时保证边坡的整体稳定性 和水厂内水池等建（构）筑物不会发生变形破坏的有 效加固措施。 ２．３边坡防护 根据边坡稳定性分析，可以采取以预应力锚索 为主的加固体系对该边坡进行支护。对于岩质高边 坡的坡锚固支护方式，不但有成熟的理论依据，在 实际工程中也得到了广泛的应用，并且得到了业界 内广泛的认同 ，尤其是以预应力锚索为主、辅 以锚杆、混凝土格构梁等措施的局部和整体、浅表 和深层的全方位、多层次的加固体系，对边坡支护 是有效和可靠的” 。 本边坡工程中采用的支护措施： （１）坡脚直立的８．０ ｍ高中风化砂岩层采用４０ ｅｍ厚短锚杆墙防护，锚杆墙上部用一排锚索锚固。 （２）人行道以上的边坡和坡面采用锚索＋格构 梁，并辅以全长黏结短锚杆、挂网喷混凝土封面的 防护方式。锚索的锚固段必须超过煤层达到中风化 砂岩层。 边坡防护设计断面，见图３。 图３边坡防护设计断面（单位：ｎ１） （３）锚杆及锚索倾角均为２５。，钻孔直径分别 为７０，１３０ ｍｍ，锚杆长度１．５～９．０ ｍ，间距１．２５～ ２．５ ｍ，锚索长度ｚ，为６．０～２８．０ ｍ，间距２．５～３．０ ｍ，ｆ 为５．０～１０．０ ｍ，均采用Ｍ３０水泥砂浆灌注。 （４）坡面挂单层 ８＠２５０钢筋网喷射Ｃ２０细石 混凝土，喷射厚度为１５ ｃｍ。 （５）格构梁采用Ｃ２５混凝土浇筑，格构梁断面 尺寸为６０ ｏｍ×４０ ｅｍ。 （６）６束锚索设计张拉值为６００ ｋＮ，９束锚索设 计张拉值为９００ ｋＮ。 ２．４截排水设计 （１）坡面上按间距３．０ ｍ设置泄水孔，呈梅花 形布置，并视现场情况尽量调整到岩石层面或裂缝 处位置。 （２）距坡顶开挖线５．０ ｍ处设置截水沟，使沟 内水引入道路排水系统或根据地形地貌引排至路外。 ２．５支护处理后边坡稳定分析 边坡进行防护设计后，对边坡稳定性进行计算 分析，计算方法采用简化Ｂｉｓｈｏｐ法。 对上部强风化泥岩层进行稳定性计算，边坡稳 定性系数Ｋ ＝１．４４＞１．３０；对下部中风化砂岩层和 上部强风化泥岩层整体进行计算，边坡稳定性系数 Ｋ＝１．４４＞１．３０，边坡均稳定。 ３主要施工技术要求 （１）强风化泥岩层内的锚索、锚杆成孔应用干 钻，禁用水钻，以避免给边坡安全带来隐患。 （２）锚索严格按规范标准要求进行防腐处理， 然后装入套管中。锚索大面积施工前，根据锚索锚 固段位于不同的岩层情况进行预应力锚索抗拔试验。 （３）整个施工过程均采取逆作法或部分逆作法 施工；严禁无序大开挖、大爆破作业；严格遵循信 息化施工的原则。 （４）边坡开挖期间，必须对围墙以及水池等建 筑物的位移、标高（高程）进行监测，加强对水池内 水位的监测，如果发现问题则立即启动应急预案。 （５）因煤层开挖后极易风化，所以应立即对开 挖后的煤层进行封闭。 ４结论 （１）纳雍县发展大道高边坡，其边坡高陡，且 坡顶有重要构筑物——水厂，基于“动态设计、安 全监测与反馈分析”的理念与机制，通过全程的跟 踪分析，有针对性地优化设计方案，保证了设计快 ・１９４・ 路基工程 Ｓｕｂｇｒａｄｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１５年第３期（总第１８０期） 速反应、施工安全可控、工程质量优良。 （２）根据不同地层的特点，采取了具有较强针 对性的防护方案、施工工艺等。如，针对中风化砂 学，２０１０，３１（７）：２１２９—３１３４． Ｒｅｎ Ｗ Ｚ，Ｊｉｎ Ｙ Ｂ，Ｆｅｎｇ Ｇ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｏｂｉｎｇ ｉｎｔｏ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ／ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１０，３１（７）： ２１２９—３１３４ 岩自稳性较好的特点，采取了将人行道抬高８．０ ｍ 且坡面为直立形式；针对强风化泥岩遇水崩解的特 性，采取了干钻的施工工艺；针对煤层的特性，采 ［６］冯君，周德培，李安洪．顺层岩质边坡开挖稳定性研究［Ｊ］．岩石力学 与工程学报，２００５，２４（９）：１４７４—１４７８． Ｆｅｎｇ Ｊ，Ｚｈｏｕ Ｄ Ｐ，Ｌｉ Ａ Ｈ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｅｄｄｅｄ ｓｌｏｐｅｓ ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，２４（９）： １４７４—１４７８ 取了及时封面的措施。 （３）边坡支护施工完成至今已２年有余，边坡 坡顶和坡面混凝土未出现裂缝，坡顶土体未出现滑 ［７］李宁，钱七虎．岩质高边坡稳定性分析与评价中的四个准则［Ｊ］．岩石 力学与工程学报，２０１０，２９（９）：１７５４—１７５９ Ｌｉ Ｎ，Ｑｉａｎ Ｑ Ｈ．Ｆｏｕｒ ｃｉｒｔｅｒｉａ ｏｆ ｓｔｂｉａｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ 移迹象，坡顶水管未出现变形、裂纹等现象，说明 边坡较稳定、变形较小，支护效果明显。 ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０， ２９（９）：１７５４—１７５９ （４）以预应力锚索为主的锚固体系，可以有效 地约束边坡的变形，起到较好的防护作用。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： ［１］雷用，郝江南，肖强．高边坡设计中的几个问题探讨［Ｊ］．岩土工程学 报，２０１０，３２（ｓ２）：５９８—６０２． Ｌｅｉ Ｙ，Ｈａｏ Ｊ Ｎ，Ｘｉａｏ Ｑ．Ｉｎｑｕｉｉｒｎｇ ＳＯ１Ｔｌｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｈｉｇｈ ｓｌｏｐｅ ｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｅｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，３２（ｓ２）：５９８—６０２． ［８］何忠明，林杭节理岩体边坡稳定性的锚杆支护影响分析［Ｊ］．公路交 通科技，２０１０，２７（１１）：８—１２，１９． Ｈｅ Ｚ Ｍ，Ｌｉｎ Ｈ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｂｏｌｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｎ ｓｔｂｉａｌｉｔｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｊｏｉｎｔｅｄ ｓｌｏｐｅ［Ｊ］ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｉｇｈｗａｙ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２０１０，２７（１１）：８—１２，１９． ［９］张发明，刘宁，赵维炳，等．岩质边坡预应力锚索加固的优化设计方法 ［Ｊ］岩土力学，２００２，２３（２）：１８７—１９０． Ｚｈａｎｇ Ｆ Ｍ，Ｌｉｕ Ｎ，Ｚｈａｏ Ｗ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃａｂｌｅｓ ｉｎ ｒｅｆｏｒｃｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ， ２００２，２３（２）：１８７—１９０． ［２］ＧＢ５０３３０－－２００２建筑边坡工程技术规范［ｓ］．北京：中国建筑工业出 版社，２００２． ［１０］冯玉波，李乃元，迟延智，等．岩质高边坡的锚固设计及其稳定性分析 ［Ｊ］．岩土力学，２００６，２７（Ｓ）：９５８—９６０． Ｆｅｎｇ Ｙ Ｂ，Ｌｉ Ｎ Ｙ，Ｃｈｉ Ｙ Ｚ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ［３］盂刚，余志雄．顺层岩质边坡稳定性影响因素分析［Ｊ］．岩土力学， ２００５，２６（Ｓ）：５２—５６． Ｍｅｎｇ Ｇ，Ｙｕ Ｚ Ｘ．Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｈｉｇｈ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅｓ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００６，２７ （Ｓ）：９５８—９６０． ｓｌｏｐｅｓ［Ｊ］Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００５，２６（Ｓ）：５２—５６． ［４］刘宏，宋建波，向喜琼．缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏模式与 稳定性评价［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００６，２５（８）：１６０６—１６１１． Ｌｉｕ Ｈ．Ｓｏｎｇ Ｊ Ｂ．Ｘｉａｎｇ ｘ Ｑ．Ｆａｉｌ１ｌｍ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｉｎｓｔａｂｌｅ ｒｏｃｋｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｌｏｗ—ａｎｇｌｅｄ ｓｔｒａｔｏｆａｂｒｉｃ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，２５（８）：１６０６—１６１１． ［１１］王继敏，段绍辉，胡书红．锦屏一级水电站左岸坝肩复杂地质条件高陡 边坡处理［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１２，３１（８）：１５９７—１６０５． Ｗａｎｇ Ｊ Ｍ．Ｄｕａｎ Ｓ Ｈ．Ｈｕ Ｓ Ｈ．Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｓｔｅｅｐ ｓｌｏｐｅｓ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｔ ｌｅｆｔ ａｂｕｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｊｉｎｐｉｎｇ Ｉ ｈｙｄｍｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２， ３１（８）：１５９７—１６０５ ［５］任伟中，金亚兵，冯光平，等．滑（边）坡稳定性评估探讨［Ｊ］．岩土力 Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｌｏｐｅ Ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ ＪＩＡＮＧ Ｍｉｎｇｊｉｅ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｇｕｉｚｈｏｎｇ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｚｈｏｎ￣ｉａｎ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉ ｇｈ ｓｌｏｐｅ Ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ Ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｓｉｄｅ ｏｆ Ｆａｎｚｈａｎ Ｒｏａｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｆａｎｚｈａｎ Ｒｏａｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ．Ａｆｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｌｏｐｅ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ Ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ，ｔｈｅ ｄｅｅｐ ａｎｄ ｓｈａｌｌｏｗ ａｌｌ—ｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｍｕｌｔｉ—ｌａｙｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｍａｄｅ ｍａｉｎｌｙ ｂｙ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅｓ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｉｌｙ ｂｙ ａｎｃｈｏｒ ｒｏｄ ｗｈｉｌｅ ａ ｔａｒｇｅｔｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｌｏｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ａｄｊａｃｅｎｔ Ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆａｎｚｈａｎ Ｒｏａｄ；ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ；ｈｉｇｈ ｓｌｏｐｅ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅ