工程案例 GEO5边坡

GEO5华中地区某处高边坡变更设计

使用模块：GEO5土质边坡稳定性分析、抗滑桩

一、 项目背景

项目高边坡出露岩性为泥质砂岩，岩性软弱且节理发育，开挖后高边坡稳定性较差，防护难度较大。原设计在高边坡第3级平台位置设置卸载平台，卸载平台横向宽约170m，对平台以上标高进行开挖卸载。因标段内以缺方为主，将卸载平台范围内设置为取土场。但由于项目征地困难，原设计方案难以实施，因此在征地范围内对原设计方案进行调整。

边坡原设计防护型式

工程地质剖面图

二、边坡工程地质条件

高边坡段场地覆盖层主要为为第三系泥质砂岩具体工程地质特性分述如下：

①₁全风化泥质砂岩：黄褐色，原岩风化强烈，结构构造已破坏，局部具高岭土化。岩芯呈土状，含原岩风化残块，揭露厚度为2.20～2.80m，土石等级为Ⅲ级硬土。

①₂.强风化泥质砂岩：红褐色，泥质砂质结构，层状构造，岩质极软，手掰易断，局部具高岭土化。岩芯多呈短柱状、块状；揭露厚度为13.20～17.80m，土石等级为Ⅳ级软石。

①₃中风化泥质砂岩：红褐色，泥质砂质结构，层状构造，岩质极软，局部具高岭土化。岩芯呈柱状、短柱状，天然抗压强度0.4～1.6MPa；未揭穿，土石等级为Ⅳ级软石。

边坡稳定性计算参数表

三、设计方案

本工况进行了三种方案设计，分别是方案1：分级开挖+分级锚固、方案2：方形桩板墙+分级加固和方案3：圆形桩板墙+分级加固，每种方案分别进行了加固前和加固后的天然、暴雨情况分析，其中天然工况安全系数按1.25控制，暴雨工况安全系数按1.15控制。

设计方案1：分级开挖+分级锚固

结合边坡的地形和稳定坡率，对边坡采用1:1.0进行开挖，边坡最大开挖高度为4级边坡，每级坡高8m，1、3级坡顶平台宽度为2m，第2级坡顶平台宽度为12m，1-4边坡坡率为1:1.0。

边坡防护方案：因开挖后边坡稳定性较差，边坡的防护方案以锚杆框架、锚索框架加固为主。根据开挖断面，边坡的1-4级均处于强风化层。边坡第1-3采用锚索框架+植生袋绿化，边坡锚固选取中风化层作为锚固层，结合中风化层深度，边坡第1-3级锚索长度分别为26m、28m、32m。第4级采用锚杆框架，锚固段深入强风化层，锚固深度12m。

经计算后，边坡加固前的天然工况下的稳定性系数为1.15，暴雨工况下的稳定性系数达0.98，均不满足规范要求。经过加固后的天然工况下的稳定性系数为1.35，暴雨工况下的稳定性系数达1.17，满足规范要求，边坡的防护方案可行。

（1）边坡开挖防护前

天然工况：边坡稳定性系数Fs=1.15<1.25，不满足规范要求

暴雨工况：边坡稳定性系数Fs=0.98<1.15，不满足规范要求

（2）边坡开挖防护后

天然工况：边坡稳定性系数Fs=1.35>1.25，满足要求

暴雨工况：边坡稳定性系数Fs=1.17>1.15，满足要求

设计方案2：方形桩板墙+分级锚固

考虑本项目边坡岩性为泥质砂岩，坡体内发育顺向结构面，边坡开挖过程中坡表可能发生浅层滑塌。分级开挖和防护难度较大。设计考虑采用桩板墙进行预加固。

边坡防护方案：边坡第1级采用方形桩板墙预加固，尽可能减少路堑边坡开挖。桩顶往上按8m分级放坡，坡率为1:1.0，坡顶上第1级边坡采用锚索框架+植生袋绿化加固，为提高抗滑桩体稳定性，在距离桩顶1m和3m位置分别设置1孔锚索。

采用不平衡推力法（隐式），按最大下滑力搜索最薄弱滑面，经计算后，边坡加固前的天然工况下的稳定性系数为1.07，暴雨工况下的稳定性系数为0.98，均不满足规范要求。经过抗滑桩（桩身抗滑承载力为3000kN）加固后的天然工况下的稳定性系数为1.39，暴雨工况下的稳定性系数达1.18，满足规范要求，边坡的防护方案可行。

（1）边坡开挖防护前

天然工况：边坡稳定性系数Fs=1.07<1.25，不满足规范要求

暴雨工况：边坡稳定性系数Fs=0.98<1.15，不满足规范要求

（2）边坡开挖防护后

天然工况：边坡稳定性系数Fs=1.39>1.25，满足要求

暴雨工况：边坡稳定性系数Fs=1.18>1.15，满足要求

（3）抗滑桩验算

由于暴雨工况下更为不利，此处仅暴雨工况下抗滑桩验算结果。

桩身锚索加固

抗滑桩位移、土压力分析

截面强度分析

截面配筋验算

锚索验算

挡板配筋验算

设计方案3：圆形桩板墙+分级锚固

考虑方形桩成孔施工困难较大，需采用人工挖孔桩，施工危险性较大。设计考虑采用机械成孔方式做圆形抗滑桩。

边坡防护方案：边坡第1级采用圆形抗滑桩进行预加固，机械成孔施工效率较高。为提高抗滑桩体稳定性，在距离桩顶1m和3m位置分别设置1孔锚索。桩顶往上按8m分级放坡，坡率为1:1.0，坡顶上第1级边坡采用锚索框架+植生袋绿化加固。

采用不平衡推力法（隐式），按最大下滑力搜索最薄弱滑面，经计算后，边坡加固前的天然工况下的稳定性系数为1.07。暴雨工况下的稳定性系数为0.98，均不满足规范要求。经过抗滑桩（桩身抗滑承载力为3000kN）加固后的天然工况下的稳定性系数为1.39，暴雨工况下的稳定性系数达1.18，满足规范要求，边坡的防护方案可行。