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黃土地區(qū)邊坡防護工程優(yōu)化設(shè)計探討

文檔作者：張昌軍劉拴奇文檔來源：機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月10日
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82 規(guī)劃設(shè)計 Planning and design
黃土地區(qū)邊坡防護工程優(yōu)化設(shè)計探討
張昌軍 劉拴奇
（機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司， 陜西 西安 710043）
中圖分類號：TU7 文獻標識碼：B 文章編號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，同時隨著工程建設(shè)的推進，高邊坡工程日益增多，隨
之而來的邊坡防護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)計存在的不足，在后
續(xù)的工程建設(shè)中，必須在細化勘察手段與方法、摸清工程建設(shè)地質(zhì)條件、因地制宜優(yōu)化設(shè)計方案下足功夫。
關(guān)鍵詞：黃土地區(qū)；邊坡防護工程；設(shè)計不足；優(yōu)化設(shè)計探討
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，同時隨著
工程建設(shè)的推進，高邊坡工程日益增多，隨之而來的邊坡防護工程的工作難度和
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，具有獨特的孔隙結(jié)構(gòu)、裂隙、垂直節(jié)理及水敏性，這對對黃土地區(qū)的邊坡
穩(wěn)定性影響較大。與此同時，黃土邊坡自身土體節(jié)理影響較大，易被雨水沖刷侵
蝕。因而在各項工程的具體設(shè)計過程中，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、方法來執(zhí)行，施工中施工速度慢，不僅無法得到預(yù)期效果，
還會造成新的挑戰(zhàn)和疏漏現(xiàn)象。本文從目前黃土地區(qū)邊坡防護工程的設(shè)計存在的
不足點著手，進行黃土地區(qū)邊坡防護設(shè)計的優(yōu)化探討。
1 黃土地區(qū)邊坡防護工程設(shè)計存在的不足
1.1 勘察資料不詳細
1、受地形條件限制，邊坡區(qū)域傳統(tǒng)的勘察手段無法全部實現(xiàn)，勘察資料不詳
細。邊坡工程設(shè)計需依據(jù)詳細的勘察資料，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，無法形成勘察作道路和平臺，傳統(tǒng)的勘察鉆機設(shè)
備無法進行鉆進勘探；如若采用人工開挖探井，探井深度也僅限于10m 之內(nèi)，很
難全面、詳細的反應(yīng)邊坡區(qū)域工程地質(zhì)情況。
2、工程偏重于室內(nèi)試驗，很少進行現(xiàn)場測試。限于邊坡勘察費用和操作難度，
黃土丘陵溝壑區(qū)域的勘察中土體力學(xué)參數(shù)往往通過室內(nèi)試驗獲取，很少進行現(xiàn)場
原味試驗，尤其土體的抗剪強度試驗。因室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗的土體所處的力學(xué)
狀態(tài)不同，因而獲取的土體抗剪強度參數(shù)有很大差別。此外，往往采用的是直接
剪切和固結(jié)快剪，很少進行進行固結(jié)剪切試驗并考慮土體飽和強度參數(shù)，這往往
給造成設(shè)計選用的土體力學(xué)參數(shù)偏保守或者不準確。
1.2 設(shè)計中對邊坡及其影響區(qū)域工程地質(zhì)條件考慮不詳細
目前，邊坡防護設(shè)計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)計算方法，主要包括瑞典法、畢肖普法、簡布法、不平衡推力法等。設(shè)計人
員對缺乏對勘察資料的詳細研究和現(xiàn)場調(diào)查，設(shè)計中往往只重視勘察資料中土體
抗剪強度指標，然后借助相應(yīng)的邊坡計算軟件，采用極限平衡理論分析邊坡安全
性，進而進行邊坡的防護設(shè)計，從而造成邊坡設(shè)計的考慮不全面。
1.3 選用設(shè)計方案缺乏針對性
邊坡勘察與設(shè)計往往是不同單位和人員參與完成的，設(shè)計過程中對邊坡及其
影響區(qū)域的工程地質(zhì)條件分析往往不足。邊坡設(shè)計中常利用工程類比法為主，缺
乏對特定邊坡地質(zhì)情況和力學(xué)參數(shù)的分析研究。邊坡穩(wěn)定計算中，以二維極限平
衡分析計算為主，進行三維邊坡穩(wěn)定分析較少。在施工中，很多施工企業(yè)并沒有
制定一套有針對性的施工方案，往往會將以前方法和經(jīng)驗照搬照用。
2 黃土地區(qū)邊坡防護工程的優(yōu)化設(shè)計探討
2.1 結(jié)合邊坡專項勘察，確保邊坡勘察的資料的準確可靠
應(yīng)結(jié)合黃土地區(qū)特殊的地質(zhì)情況，制定針對性強的專項勘察方案，對擬建邊
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行詳
細勘察，采用新的物探和測試手段，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，進行現(xiàn)場邊坡土
體固結(jié)剪切試驗，室內(nèi)試驗應(yīng)以原狀土固結(jié)不排水、固結(jié)排水、飽和土體固結(jié)不
排水試驗為主，為邊坡設(shè)計提供詳細的力學(xué)參數(shù)。對于無鉆機作業(yè)平臺邊坡區(qū)域，
應(yīng)著重借鑒“動態(tài)勘察設(shè)計、信息化施工”的思路，結(jié)合施工勘察，做好相應(yīng)坡
體開挖中的勘察作業(yè)，準確反映工程地質(zhì)情況，進而由設(shè)計單位進行動態(tài)設(shè)計，
并加強監(jiān)測，確保邊坡安全穩(wěn)定。
2.2 邊坡穩(wěn)定安全標準和計算方法的探討
《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
高邊計算工況和安全系數(shù)標準應(yīng)參照《高填方地基技術(shù)規(guī)范》（GB51254-2017）進
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
個具有代表性剖面進行計算，優(yōu)先選用現(xiàn)場剪切試驗指標，分析邊坡在天然狀態(tài)、
降雨狀態(tài)、地震狀態(tài)下坡體穩(wěn)定情況；復(fù)雜場地除進行邊坡二維極限平衡分析外，
尚應(yīng)結(jié)合數(shù)值模擬手段進行三維穩(wěn)定性計算分析，綜合評價和選取邊坡防護方案。
2.3 邊坡防護設(shè)計方法的選取與優(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～中
風(fēng)化泥砂巖，產(chǎn)狀平緩，整體較穩(wěn)定。邊坡的設(shè)計應(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、場地施工要求及施工條工藝等綜合性因素。
常用的邊坡防護處理措施有：放坡+坡面防護措施、支擋防護措施兩大類。放坡+
坡面防護措施，依靠坡體自身穩(wěn)定，對于高邊坡支護成本低，節(jié)約造價，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。支擋防護措施，采用
抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿支護體系并結(jié)合局部坡面防護措施，加強坡體穩(wěn)定，
相對而言造價高，支擋結(jié)構(gòu)壽命有限。結(jié)合工程建設(shè)經(jīng)驗，對于高度低于30m、
用地受限的邊坡應(yīng)采用支擋防護措施；對于高度大于30m、存在放坡條件的邊坡
應(yīng)采用放坡+坡面防護措施，工程建設(shè)中應(yīng)結(jié)合安全、經(jīng)濟適用的原則，綜合考慮
兩種方法。填方邊坡優(yōu)先采用放坡+坡面防護措施的防護方法。
2.4 合理設(shè)計邊坡坡型
黃土邊坡設(shè)計中，應(yīng)合理優(yōu)化坡高、坡比和平臺寬度三者之間關(guān)系。尤其在
采用放坡法設(shè)計中，坡高越高，增加坡比，加大平臺寬度，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，且開挖土石方量增加，造價
加大。確保邊坡安全可靠的前提下，邊坡設(shè)計中應(yīng)對三者進行優(yōu)化組合，選擇合
理的邊坡坡型。對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)對邊坡穩(wěn)定、下部地質(zhì)條件好的挖方高邊坡，采用
放坡法防護時，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，
在坡高1/3 處設(shè)置寬平臺，以減少坡體應(yīng)力，增大坡體穩(wěn)定性。
2.5 加強坡面防護和排水措施
無論是采用支擋防護措施還是放坡措施，在保證坡體穩(wěn)定的前提下應(yīng)加強坡
面防護，防止坡面受雨水沖刷、剝離，引起坡面的滑塌。坡面防護措施包括漿片
石（塊石）護面、拱形骨架植草護面、植物護坡等坡面保護措施。同時，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，
加強邊坡防護工程中“動態(tài)化設(shè)計、信息化施工”的管理與監(jiān)督體系，對存在的
問題針對性、及時解決，確保工程質(zhì)量。
3 總結(jié)
黃土地區(qū)邊坡防護工程的設(shè)計，應(yīng)從邊坡勘察著手，詳細弄清楚工程地質(zhì)條
件、土體力學(xué)參數(shù)；結(jié)合工程建設(shè)經(jīng)驗，探討和選取合理的支護方法；選擇合理
的邊坡坡型，并選用新技術(shù)，因地制宜，加強坡面防護和排水措施，對邊坡防護
措施進行科學(xué)的探究與優(yōu)化，確保邊坡設(shè)計的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟合理。
參考文獻
[1] 陳興剛. 淺談黃土地區(qū)路塹邊坡防護處治技術(shù)[J]. 科技資
訊,2018,16(30):80-81.
[2]霍永成,張發(fā)如,張選剛,辛秉榮.黃土地區(qū)公路高邊坡防護、生態(tài)景觀建設(shè)[J].
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