山地城市建筑边坡支护方案选型研究

　　摘要：研究了影响边坡稳定和边坡支护方案的主要因素，分析了延安地区湿陷性黄土边坡的特性及延安地区地形、地质、建筑边坡的特点。确定了适合延安地区边坡支护的主要型式，单排抗滑桩支护能够较好的适用于延安地区边坡处理。
　　关键词：边坡稳定，支护方案，选型，抗滑桩
　　近年来，随着山区、高原地区城市(如重庆、延安等)经济发展迅速，城市规模不断扩大人口数量也不断增多，建筑用地越来越依靠山地开发，大量高层、超高层建筑的不断涌现，使得边坡支护的难度越来越大，迫使工程技术人员必须从新的角度去审视边坡支护问题。
　　合理的建筑边坡支护工程，需要结合建筑边坡的地形、地质、水文条件、边坡形成机理及发展情况，因地制宜采取一种或几种支护或加固措施，达到防止边坡失稳灾害产生或治理已发生的滑坡灾害的目的。通过分析不同类型的边坡支护方案特性，提出了适宜延安地区的经济高效的边坡支护方案。
　　1选取边坡支护方案的基本原则
　　影响建筑边坡支护选型的因素，主要有边坡的地形条件、边坡性质和边坡变形失稳机理、支护结构安全合理与可实施性、环境保护、新技术、新工艺、新材料的应用及当地经济社会发展水平等[1]。
　　1.1地质条件
　　地质条件是建筑边坡支护设计最基础、最重要的因素，包括地形地貌、地质构造、工程地质、水文地质及地表水、不良地质作用等。
　　地形地貌一方面反映的是建筑边坡的原始面貌，是边坡稳定性的控制因素之一，也是建筑边坡稳定性分析可以作为参考借鉴的宏观判据；另一方面，地形地貌还影响着建筑边坡的水文地质条件，而水文地质条件对建筑边坡的稳定影响又非常大。地质构造不仅影响建筑边坡的地形地貌，更为重要的是影响建筑边坡土体的受力特征等。
　　1.2建筑边坡性质与变形失稳机理
　　边坡性质除了地质因素决定的建筑边坡固有特性之外，建筑边坡还有其它一些性质也是必须考虑的，比如是挖方边坡还是填方边坡或者是半挖半填边坡、坡高与坡比、建筑边坡的使用年限、建筑边坡的重要性与安全等级、边坡顶部的附加荷载、是否有震动因素等，这些性质都会影响建筑边坡支护结构型式的选择。
　　1.3支护结构安全合理与可实施性
　　根据建筑边坡的用途、性质、安全等级的差异，对稳定安全系数有着不同的要求。边坡支护必须以安全为本，合理的建筑边坡支护必然是安全的，但安全的支护不一定都是合理的。这就有一个可靠度和安全度的协调问题，如临时支护比永久支护采用的安全系数要低，因为它可能不考虑或者说少考虑一些潜在的不利因素。
　　1.4环境保护
　　选择支护方案时必须考虑到工程结构对环境的影响、施工对环境的影响、施工中可能产生次生灾害的可能性等，同时随着环保意识的提高，支护型式还应考虑环境保护的要求。应尽量减少对原始地质及生态环境的扰动破坏如大规模挖方和大规模填方等，对建筑边坡的支护坡面尽量进行绿化，尽可能让边坡景观与自然环境和谐。
　　此外，边坡支护还应该重视新技术、新工艺、新材料的应用，可以提高工效、降低成本、保护环境、克服难度。最后还必须考虑当地的经济发展水平和施工水平，从而制定合理的边坡支护方案。
　　2不同边坡支护方案对比
　　2.1放坡
　　放坡开挖造价经济，是建筑边坡支护设计时应首先考虑的支护型式，适用于地下水少、边坡土质条件较好的场地，且往往需要较大的施工空间，雨水多时易发生事故。
　　2.2重力式挡土结构
　　挡土结构是一种结构体系，以维护土坡的稳定，并使挡土结构两侧的土体保持一定的高度差[2]。在山区建设中，以及房屋、道路、铁路、桥梁等各种土木建设中，都用到挡土结构。常用的有重力式挡土墙和扶臂式挡土墙。
　　重力式挡墙基础底面大、体积大，如高度过大则不利于土地的开发利用，也往往是不经济的。针对延安地区的土质特点及建筑边坡的特点由于填方边坡较少，故不考虑采用扶臂式挡土结构。在边坡高度较低及施工条件允许的情况下可适当考虑使用重力式挡土结构。
　　2.3锚杆(索)挡墙
　　岩土的锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中，以提高自身强度和自稳能力的一门工程技术;它是通过采用特殊的手段提高钢材、钢丝、钢绞线变成长期处于高应力状态下的受拉结构，从而增强被加固岩体的强度，改善岩体的应力状态，提高岩体的稳定性。
　　考虑到延安地区用地紧张、场地受限和工期要求紧等因素的影响，在一般的建筑边坡支护中不建议采用锚杆(索)，但在较复杂的地质情况或上部荷载较大等特殊条件下可考虑采用。
　　2.4抗滑桩
　　抗滑桩是一种穿越坡体并在一定深度处锚固的构筑物[3]，上部的坡体推力作用通过抗滑桩传到稳定的基床，达到稳定边坡的目的，是边坡治理中常用的技术措施之一。
　　排桩支护结构，主要用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、钢板桩及预制钢筋混凝土板桩为主要受力构件。可以是桩与桩连接起来，也可以在钻孔灌注桩间加一根素混凝土树根桩把钻孔灌注桩连接起来;或用挡土板置于钢板桩及钢筋混凝土桩之间形成的围护结构。
　　2.5桩锚支护结构
　　桩锚结构体系[4]，是在岩石锚杆理论研究比较成熟的基础上发展起来的一种挡土结构，它由竖桩(立柱)、岩石锚杆、面板、压顶梁、联系梁等构件组成。
　　桩锚支护结构的尺寸相对较小，而整体刚度大，在使用中变形小，有利于满足变形控制的要求；桩锚支护结构的施工相对较为简单，而且由于边坡外侧没有支挡，有较大的净空空间，从而能确保土.方开挖与运输、结构地下部分施工所需的作业空间，也为提高工效、节省工期创造了一定条件；桩锚支护结构的造价相对较低，有利于节省工程费用。
　　桩锚支护结构的缺点:
　　(l)桩锚支护结构所占作业空间较大，锚杆的设立要求场地有较宽敞的周边环境和良好的地下空间;
　　(2)需要有稳定的土层或岩层以设置锚固体;
　　(3)地质条件过于复杂或土压力太大时使用桩锚支护结构，容易发生支护结构的受弯破坏或整体倾覆破坏。
　　2.6地下连续墙
　　地下连续墙的墙体刚度大，整体性好，具有较好的耐久性和抗渗性能，甚至可以作为永久结构的一部分或全部来使用，有比较突出的优点，但由于其造价高和工期比较长等不足，对于一般情况的建筑边坡，支护型式不考虑采用该种型式。对于地形和地质条件复杂、坡顶超载特别大、受力比较复杂及施工条件复杂等特殊情况下的边坡支护，可以考虑采用地下连续墙。
　　表1不同边坡支护方式对比
　　支护方式 特性 施工条件 工程造价 施工工期
　　放坡 空间需求大，场地要求高 施工要求低 低 快
　　重力式挡土墙 基础底面、体积均较大 施工机具简单 较低 较快
　　抗滑桩 平面布置灵活，整体性较差 施工较简单 较低 较快
　　双排桩 稳定性和受力性能好，变形小 施工较复杂 较低 较快
　　锚杆(索)挡墙 依靠锚杆抗拔力平衡挡板处土压力 需要专用机械 较高 较慢
　　桩锚组合结构 利用土层锚固力平衡土压力、水压力 需要专用机械 较高 慢
　　地下连续墙 整体性能好，适用性强 需大型机械 高 慢
　　3边坡支护方案选取
　　延安地处西北内陆，属半湿润半干旱大陆性季风气候。延安市属于陕北黄土高原的梁赤沟壑区，地貌类型较为复杂，现今梁筛起伏、沟壑纵横、河谷深切。岩土类型可划分为坚硬-半坚硬岩石、松散土。其中松散土中的黄土又可分为湿陷性黄土、非湿陷性黄土两种，他们分布最为广泛，对延安山区建筑边坡稳定有重要影响[5]。
　　可以用于建筑边坡支护的方案比较的多，各种支护方案都有它们的特点和适用范围，考虑到延安城市开发的地质、水文及社会经济水平等各项实际情况，主要选用的型式主要有:重力式挡土墙，抗滑桩，桩锚体系。根据延安市城市山地开发的实际情况，围绕着节约土地和节省工期的目的，在建筑边坡的支护选择上优先选用抗滑桩支护系统。
　　4结语
　　选取边坡支护方案的基本原则应考虑边坡的地形条件、边坡性质和边坡变形失稳机理、支护结构安全合理与可实施性等条件，通过对比不同边坡支护方案的优缺点，针对延安地区的地质水文气候特点，建议在延安地区建筑边坡支护优先选取抗滑桩支护系统。
　　
　　参考文献
　　[1]徐国民，杨金和.边坡支护需考虑的因素与支护结构形式的选择[J].昆明理工大学学报(理工版)，2008，4:51-53
　　[2]黄求顺，张四平，胡岱文.边坡工程[M]，重庆:重庆大学出版社，2007.
　　[3]瞿万波.边坡抗滑桩作用机理及其优化研究[D].重庆:重庆大学，2005.
　　[4]高大钊.土力学与基础工程[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.
　　[5]孙东晓.延安地区城市山地开发中建筑边坡支护方案选型研究[D].西安:长安大学，2010.

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