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黃土地區(qū)邊坡防護(hù)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

文檔作者：張昌軍劉拴奇文檔來(lái)源：機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年12月10日
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82 規(guī)劃設(shè)計(jì) Planning and design
黃土地區(qū)邊坡防護(hù)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)探討
張昌軍 劉拴奇
（機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 陜西 西安 710043）
中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)1007-6344（2019）10-0082-01
摘要：黃土丘陵地區(qū)的地形條件、工程地質(zhì)條件以及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，同時(shí)隨著工程建設(shè)的推進(jìn)，高邊坡工程日益增多，隨
之而來(lái)的邊坡防護(hù)工程的工作難度和工程量日益增大。為了確保邊坡安全與穩(wěn)定，本文探討了目前黃土邊坡設(shè)計(jì)存在的不足，在后
續(xù)的工程建設(shè)中，必須在細(xì)化勘察手段與方法、摸清工程建設(shè)地質(zhì)條件、因地制宜優(yōu)化設(shè)計(jì)方案下足功夫。
關(guān)鍵詞：黃土地區(qū)；邊坡防護(hù)工程；設(shè)計(jì)不足；優(yōu)化設(shè)計(jì)探討
黃土丘陵地區(qū)的地形條件、工程地質(zhì)條件以及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，同時(shí)隨著
工程建設(shè)的推進(jìn)，高邊坡工程日益增多，隨之而來(lái)的邊坡防護(hù)工程的工作難度和
工程量日益增大。黃土本身存在著原生、次生（或改造后）不連續(xù)面，黃土結(jié)構(gòu)
性強(qiáng)，具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)、裂隙、垂直節(jié)理及水敏性，這對(duì)對(duì)黃土地區(qū)的邊坡
穩(wěn)定性影響較大。與此同時(shí)，黃土邊坡自身土體節(jié)理影響較大，易被雨水沖刷侵
蝕。因而在各項(xiàng)工程的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要充分考慮到區(qū)域性的特殊情況，繼
續(xù)采用老舊的思路、方法來(lái)執(zhí)行，施工中施工速度慢，不僅無(wú)法得到預(yù)期效果，
還會(huì)造成新的挑戰(zhàn)和疏漏現(xiàn)象。本文從目前黃土地區(qū)邊坡防護(hù)工程的設(shè)計(jì)存在的
不足點(diǎn)著手，進(jìn)行黃土地區(qū)邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化探討。
1 黃土地區(qū)邊坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)存在的不足
1.1 勘察資料不詳細(xì)
1、受地形條件限制，邊坡區(qū)域傳統(tǒng)的勘察手段無(wú)法全部實(shí)現(xiàn)，勘察資料不詳
細(xì)。邊坡工程設(shè)計(jì)需依據(jù)詳細(xì)的勘察資料，但是黃土溝壑區(qū)地形地貌復(fù)雜，往往
大部分高邊邊坡區(qū)域地形陡峭，無(wú)法形成勘察作道路和平臺(tái)，傳統(tǒng)的勘察鉆機(jī)設(shè)
備無(wú)法進(jìn)行鉆進(jìn)勘探；如若采用人工開(kāi)挖探井，探井深度也僅限于10m 之內(nèi)，很
難全面、詳細(xì)的反應(yīng)邊坡區(qū)域工程地質(zhì)情況。
2、工程偏重于室內(nèi)試驗(yàn)，很少進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。限于邊坡勘察費(fèi)用和操作難度，
黃土丘陵溝壑區(qū)域的勘察中土體力學(xué)參數(shù)往往通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)獲取，很少進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)
原味試驗(yàn)，尤其土體的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。因室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的土體所處的力學(xué)
狀態(tài)不同，因而獲取的土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)有很大差別。此外，往往采用的是直接
剪切和固結(jié)快剪，很少進(jìn)行進(jìn)行固結(jié)剪切試驗(yàn)并考慮土體飽和強(qiáng)度參數(shù)，這往往
給造成設(shè)計(jì)選用的土體力學(xué)參數(shù)偏保守或者不準(zhǔn)確。
1.2 設(shè)計(jì)中對(duì)邊坡及其影響區(qū)域工程地質(zhì)條件考慮不詳細(xì)
目前，邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中采用的定量分析方法主要是建立在極限平衡理論上的
力學(xué)計(jì)算方法，主要包括瑞典法、畢肖普法、簡(jiǎn)布法、不平衡推力法等。設(shè)計(jì)人
員對(duì)缺乏對(duì)勘察資料的詳細(xì)研究和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，設(shè)計(jì)中往往只重視勘察資料中土體
抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，然后借助相應(yīng)的邊坡計(jì)算軟件，采用極限平衡理論分析邊坡安全
性，進(jìn)而進(jìn)行邊坡的防護(hù)設(shè)計(jì)，從而造成邊坡設(shè)計(jì)的考慮不全面。
1.3 選用設(shè)計(jì)方案缺乏針對(duì)性
邊坡勘察與設(shè)計(jì)往往是不同單位和人員參與完成的，設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)邊坡及其
影響區(qū)域的工程地質(zhì)條件分析往往不足。邊坡設(shè)計(jì)中常利用工程類比法為主，缺
乏對(duì)特定邊坡地質(zhì)情況和力學(xué)參數(shù)的分析研究。邊坡穩(wěn)定計(jì)算中，以二維極限平
衡分析計(jì)算為主，進(jìn)行三維邊坡穩(wěn)定分析較少。在施工中，很多施工企業(yè)并沒(méi)有
制定一套有針對(duì)性的施工方案，往往會(huì)將以前方法和經(jīng)驗(yàn)照搬照用。
2 黃土地區(qū)邊坡防護(hù)工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)探討
2.1 結(jié)合邊坡專項(xiàng)勘察，確保邊坡勘察的資料的準(zhǔn)確可靠
應(yīng)結(jié)合黃土地區(qū)特殊的地質(zhì)情況，制定針對(duì)性強(qiáng)的專項(xiàng)勘察方案，對(duì)擬建邊
坡及相應(yīng)的影響區(qū)域的工程地層地質(zhì)條件、土質(zhì)構(gòu)成、地下水排滲流情況進(jìn)行詳
細(xì)勘察，采用新的物探和測(cè)試手段，查明邊坡及其影響區(qū)域的地質(zhì)條件、可能的
地下管線、土體力學(xué)參數(shù)等；勘察中應(yīng)盡可能的結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)邊坡土
體固結(jié)剪切試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)應(yīng)以原狀土固結(jié)不排水、固結(jié)排水、飽和土體固結(jié)不
排水試驗(yàn)為主，為邊坡設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的力學(xué)參數(shù)。對(duì)于無(wú)鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)邊坡區(qū)域，
應(yīng)著重借鑒“動(dòng)態(tài)勘察設(shè)計(jì)、信息化施工”的思路，結(jié)合施工勘察，做好相應(yīng)坡
體開(kāi)挖中的勘察作業(yè)，準(zhǔn)確反映工程地質(zhì)情況，進(jìn)而由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，
并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保邊坡安全穩(wěn)定。
2.2 邊坡穩(wěn)定安全標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算方法的探討
《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）、《高填方地基技術(shù)規(guī)范》
（GB51254-2017）等規(guī)范中對(duì)邊坡安全系數(shù)的有所規(guī)定，筆者建議目前建設(shè)中的
高邊計(jì)算工況和安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)參照《高填方地基技術(shù)規(guī)范》（GB51254-2017）進(jìn)
行。根據(jù)地質(zhì)、地形條件及邊坡高度等因素，合理選擇土體參數(shù)，選擇不少于2
個(gè)具有代表性剖面進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)先選用現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)指標(biāo)，分析邊坡在天然狀態(tài)、
降雨?duì)顟B(tài)、地震狀態(tài)下坡體穩(wěn)定情況；復(fù)雜場(chǎng)地除進(jìn)行邊坡二維極限平衡分析外，
尚應(yīng)結(jié)合數(shù)值模擬手段進(jìn)行三維穩(wěn)定性計(jì)算分析，綜合評(píng)價(jià)和選取邊坡防護(hù)方案。
2.3 邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)方法的選取與優(yōu)化
黃土邊坡區(qū)域巖性一般從上而下依次為Q4 新近堆積黃土、濕陷性黃土層（Q3
為主）、非濕陷性黃土層（Q2為主）組成，下伏深部地層為第三系紅粘土和強(qiáng)～中
風(fēng)化泥砂巖，產(chǎn)狀平緩，整體較穩(wěn)定。邊坡的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮邊坡工程地質(zhì)、水
文地質(zhì)、邊坡高度、地基巖土特性、場(chǎng)地施工要求及施工條工藝等綜合性因素。
常用的邊坡防護(hù)處理措施有：放坡+坡面防護(hù)措施、支擋防護(hù)措施兩大類。放坡+
坡面防護(hù)措施，依靠坡體自身穩(wěn)定，對(duì)于高邊坡支護(hù)成本低，節(jié)約造價(jià)，但削坡
在一定程度上破壞了原有自然邊坡植被，易造成水土流失。支擋防護(hù)措施，采用
抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿支護(hù)體系并結(jié)合局部坡面防護(hù)措施，加強(qiáng)坡體穩(wěn)定，
相對(duì)而言造價(jià)高，支擋結(jié)構(gòu)壽命有限。結(jié)合工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于高度低于30m、
用地受限的邊坡應(yīng)采用支擋防護(hù)措施；對(duì)于高度大于30m、存在放坡條件的邊坡
應(yīng)采用放坡+坡面防護(hù)措施，工程建設(shè)中應(yīng)結(jié)合安全、經(jīng)濟(jì)適用的原則，綜合考慮
兩種方法。填方邊坡優(yōu)先采用放坡+坡面防護(hù)措施的防護(hù)方法。
2.4 合理設(shè)計(jì)邊坡坡型
黃土邊坡設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理優(yōu)化坡高、坡比和平臺(tái)寬度三者之間關(guān)系。尤其在
采用放坡法設(shè)計(jì)中，坡高越高，增加坡比，加大平臺(tái)寬度，坡率降緩，邊坡安全
性增大；但是坡比越大，邊坡坡面受雨水沖刷加劇，且開(kāi)挖土石方量增加，造價(jià)
加大。確保邊坡安全可靠的前提下，邊坡設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)三者進(jìn)行優(yōu)化組合，選擇合
理的邊坡坡型。對(duì)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)邊坡穩(wěn)定、下部地質(zhì)條件好的挖方高邊坡，采用
放坡法防護(hù)時(shí)，可采用下陡上緩放坡模式；填方邊坡采用下緩上陡的坡型。同時(shí)，
在坡高1/3 處設(shè)置寬平臺(tái)，以減少坡體應(yīng)力，增大坡體穩(wěn)定性。
2.5 加強(qiáng)坡面防護(hù)和排水措施
無(wú)論是采用支擋防護(hù)措施還是放坡措施，在保證坡體穩(wěn)定的前提下應(yīng)加強(qiáng)坡
面防護(hù)，防止坡面受雨水沖刷、剝離，引起坡面的滑塌。坡面防護(hù)措施包括漿片
石（塊石）護(hù)面、拱形骨架植草護(hù)面、植物護(hù)坡等坡面保護(hù)措施。同時(shí)，做好邊
坡土石結(jié)合面處的坡面滲水（地下水）的疏導(dǎo)措施，以及坡面截排水措施。此外，
加強(qiáng)邊坡防護(hù)工程中“動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)、信息化施工”的管理與監(jiān)督體系，對(duì)存在的
問(wèn)題針對(duì)性、及時(shí)解決，確保工程質(zhì)量。
3 總結(jié)
黃土地區(qū)邊坡防護(hù)工程的設(shè)計(jì)，應(yīng)從邊坡勘察著手，詳細(xì)弄清楚工程地質(zhì)條
件、土體力學(xué)參數(shù)；結(jié)合工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，探討和選取合理的支護(hù)方法；選擇合理
的邊坡坡型，并選用新技術(shù)，因地制宜，加強(qiáng)坡面防護(hù)和排水措施，對(duì)邊坡防護(hù)
措施進(jìn)行科學(xué)的探究與優(yōu)化，確保邊坡設(shè)計(jì)的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理。
參考文獻(xiàn)
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