桩锚支护在城市项目挖方边坡中的应用

桩锚支护在城市项目挖方边坡中的应用

高玉婷

中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司海南分公司 海南省海口市 570125

[摘要] 新城区的建设常伴随大量的土方挖填，原始地形及地貌很可能发生极大变化。本工程的边坡的产生主要是城市项目的建设开挖而成，通过边坡专项勘察以及对各典型剖面的不同工况稳定性安全系数验算等手段，对边坡整体稳定性进行了分析，同时采用灌注桩+预应力锚索挡墙的形式进行支护，提高了边坡的稳定性，为城市建设的进行提供了保障。

1、引言

随着经济的发展，城市建设不断向山地等复杂地区延伸，建设过程也面临着越来越多的技术问题。由于开挖山地建设项目，致使原始地形与建筑场地形成永久性的边坡，边坡的产生将带来一系列的问题，例如：滑坡、崩塌、泥石流三大地质灾害。边坡开挖一旦造成地质灾害，将增加投资，延误工期，甚至造成人员伤亡。

边坡支护技术的运用至关重要，为各种工程建设工作的顺利完成打下了扎实的根基。因此，设计人员必须充分理解和熟练运用边坡支护的各种知识，以便更好的结合现场实际情况提供可靠的设计形式，保证后续工程建设的高效性。在本工程中，通过边坡专项勘察，对各典型剖面的不同工况稳定性安全系数进行了分析，并结合计算结果进行了支护设计，使边坡的稳定性符合安全要求。

2、工程概况

以海南省三亚市某医院建设为例，该区域属风化剥蚀低山地貌单元，医院东侧为山体，开挖整平后形成人工边坡，边坡坡脚下方为院内宽4.0米消防通道。现状坡顶标高13.37~25.17m，设计坡底道路标高7.00~12.0m，开挖后边坡整体高度约5.77~15.3m，边坡长度约546.9m；边坡中段有长约15.3米生态灌木，红线需内退约3.58米。

根据挡墙支护高度及坡上、坡下环境，《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)中关于边坡工程安全等级的划分，边坡安全等级为一级，挡墙为永久性支护结构，设计使用年限不低于相邻建筑的设计合理使用年限。

2.1、场地工程地质条件

根据专项勘察报告，边坡支护范围内场地内埋藏的地层情况阐述如下：

①素填土（Q4ml）：仅局部钻孔揭露，灰褐色、灰黄色、红褐色，干，松散，土质不均匀，由粘性土夹砂粒构成，夹含少量植被根系残质及小碎石块，欠固结压实，为人工填土层。

    ①-1杂填土（Q4ml）仅局部钻孔揭露，杂色，干，松散，土质不均匀，主要由建筑垃圾、砖块等构成，欠固结压实，为人工堆积填埋。

   ②粉质粘土（Qdl）：仅局部钻孔揭露，黄褐色、红褐色，可～硬塑，土质不均匀，切面较粗糙，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，局部夹含较多砂粒，约占10～35％。标准贯入试验实测锤击数为（N）＝15～19击，平均锤击数为17.08击。

    ③碎石土（Q4dl）：全场地钻孔均有揭露，黄褐色、锈黄色，稍湿，松散～稍密，土质不均匀，局部由粘性土夹碎石块构成，碎石块主要由石英、长石等构成，碎石块主要以棱角形，次棱角形为主，碎石块含量约占55～85％，直径为20～80mm，小碎石质较软，取芯较困难。

 ④强风化灰岩（O3）：仅局部钻孔揭露，黄褐色、锈黄色，风化强烈，原岩结构清晰可辩，节理裂隙较发育，隐晶质结构，层状构造，矿物成为主要以方解石为主，局部含泥质胶结物填充，岩芯表面含少量小溶蚀裂口，岩芯多呈碎块状、砂土状，块径：2～6cm，质软，取芯困难，RQD=0.岩体完整程度为破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ。标准贯入试验实测锤击数为（N）＝51～55击，平均锤击数为53.33击。

主要土层物理力学指标如表1所示：

2.2场地内地下水情况

根据场地地形地貌、岩土结构特征及水文地质条件，本次边坡开挖及支护范围内的场地地下水类型为上层滞水、孔隙潜水。

（1）上层滞水主要赋存于①层素填土层、①-1层杂填土层中，无上覆隔水层，局部②层粉质粘土为其下覆相对隔水层底板，富水性和透水性一般，勘察期间未测得其水位埋深，雨季时水量丰富，根据查阅当地气象水文资料及结合拟建场地情况，预测上层滞水雨季最高水位埋深为0.5～1.0m。

（2）孔隙潜水主要赋存于③层碎石土层的颗粒孔隙中，局部②层粉质粘土为其上覆相对隔水层顶板，孔隙潜水与上层滞水、基岩溶隙裂隙水水力联系密切，互为混合水位面，富水性和透水性较好，为强透水层。

场地地下水存在统一的地下水位。勘察时在每个钻孔结束24小时以后测量水位，测得实测地下水初见水位埋深4.90～9.60m，水位标高7.94～17.21m，稳定水位埋深5.50～10.20m，水位标高7.44～16.17m。根据区域水文地质资料，地下水位年变幅度为2.0m。

3边坡支护分析

3.1支护选型

结合本项目建筑总平面图以及本场地原始地形图，开挖后产生的边坡最大高度在15.3米。坡底道路边至用地红线约7.0米可供边坡支护设计使用，同时边坡设计需考虑景观需求，中部需留出相应空间给景观单位设计景观步道。项目建设空间有限，需采取相应支挡手段后方可开挖边坡；经过与业主及代建方进行多次沟通并针对现场实际可用空间，确定边坡支护形式为灌注桩+预应力锚索挡墙，采用前后两排灌注桩，排距3.50米（该距离为景观设计考虑空间），前后桩高差3.0-10.0米，如图一所示。

图1 边坡支护剖面图

3.2计算分析

在边坡荷载作用下，支挡结构及坡体的受力变形可以简化为平面应变问题，因此可以简化为2D模型进行计算分析［1］。采用圆弧滑动法对滑动面进行分析演算，圆弧滑动法采用瑞典条分法，通过交互方式自动搜索最不利滑动面计算桩身受力及桩锚各项技术指标及边坡的各项安全系数。根据计算锚索 ( 自由段、锚固段)长度、锚固体直径、锚索轴向拉力标准值、桩技术参数及嵌固深度等数据，反复迭代验算边坡稳定性安全系数及桩顶位移、锚索抗拉、锚固体抗拔等安全系数。本文采用理正深基坑计算软件以及同济启明星计算软件对全段 8个断面的桩锚结构进行计算。

通过数值分析，部分剖面位移包络图灌注桩在开挖至坡底桩身累计最大位移为17.8mm；桩身最大弯矩343KN/m；最大剪力133.1KN，边坡整体稳定性安全系数为1.46。边坡在灌注桩+预应力锚索的支护形式下的稳定性安全系数能满足《建筑边坡工程技术规范：GB50330—2013》要求。选取部分剖面的圆弧法计算简图及位移包络图，如图3～图4所示。

图2 圆弧滑动法计算简图

图3 位移包络图

4提高边坡支护施工质量的策略

4.1强化施工现场材料管理

选择优秀的建筑施工材料是至关重要的，它不仅能够提高工程项目的总体品质，还能够有效地减少建筑施工损失，从而提高项目的总体效益。因此，采购人员应该充分认识、熟悉相关的技术标准，深入开展市场调查，以便更加准确地选择优质的建筑施工材料，以满足项目的需求。在使用这些优秀的建筑施工材料之前，应当仔细审查其品质、特征及其他相关指标，以便更加有效地完成项目的任务，同时，应当把它们作为项目的核心组成部分，加强项目的监督与控制，以期获得更优的效果。根据工程材料的特点及其相应的机械设备，将其归类整齐，以避免在存放期间出现物品的损坏。此外，为了有效地运用资源，项目管理者应根据实际情况及时调整资源的使用，以达到有效的资源配置。

4.2完善现场审查工作

为了更好地实现土木建设项目的边坡支撑的质量，必须严格控制并实行严密的监督与管理，并且让施工管理者深入掌握各项施工步骤，以便更好地实现项目的预期目标。为了有效地控制边坡支护建筑的质量，应当建立一套完善的岗位责任制度，并且明确指定一位负责的监督管理者，以免因为疏于履行责任而导致责任被推脱。随着科技的进步，土木建筑工程的施工过程变得越来越复杂，因此，必须对施工过程实行严密的监督和检查，保证每一个环节都处于可控范围内，并尽快找出并妥善处理各种紧急情况。

4.3支护效果

经八个月的施工，完成了灌注桩+预应力锚索的所有施工工序，施工过程严 格按照技术要求执行。现场监测结果挡墙位移控制良好，东侧整体已开挖至建筑道路标高，可有序进行医院主体的建设，如图4所示。

图4 已完工挡土墙

结语

在城市开发活动中会有大量挖填方工程，针对海南地区多雨多台风的气候特点，建议各项工程均要做好截排水措施。灌注桩+预应力锚索挡墙现已是较为成熟的边坡支护方式，本工程利用双排灌注桩+锚索的形式作为支挡，垂直结构节省大量空间的同时还在中部留出景观使用的空间，节约土地使用面积，具有很好的工程借鉴意义。

参考文献

[1]昌思. 桩锚支护结构在高边坡治理工程中的应用[J]. 广东土木与建筑,2023（1）:37-38.