四川师范大学 工学院 成都 6010111
摘要：为了解决新机场小区道路开挖后稳定性问题，确保边坡安全及小区道路的正常通行，针对小区道路的实际状况，从技术、经济和安全等方面入手，通过支护方式比选，确定采用重力式挡墙的边坡支护方式；根据建筑边坡工程技术规范的规定，设计了挡墙的基本结构及其参数；评价了挡墙抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性。边坡工程完工后19个月的实践证明，设计的重力式挡土墙的支护形式、参数合理，确保了新机场小区道路及其边坡的安全。
关键词：边坡；重力式挡土墙；稳定性；设计
1 引言
建设在山区地区的住宅小区，通常出现大量的人工边坡。边坡地潜在危险源多，施工难度大，施工质量不易控制，甚至可能引发安全问题，边坡的稳定性已成为了山区住宅小区建设的重要课题[1]。对边坡滑坡问题，针对不同的工程条件，采取的有效方法是加固边坡，确保其稳定性；重力式挡墙、排桩式锚杆挡墙、桩板式挡墙、抗滑桩等是常见的边坡支护方式[2-5]，但每种支护方式都有其适用条件。本文以新机场小区道路上侧最大高度15ｍ、长度47m的岩土质边坡为例，从技术、经济和安全等方面，对小区道路边坡支护方案进行了比选，选择了边坡支护方式，设计了支护参数，验证了边坡设计的合适性和可靠性。
2 工程概况
新机场小区道路位于成都平原东南部侵蚀堆积高阶地与低山接壤处，区域内地形较平缓，沟谷及沟渠、坳沟发育，土层、岩层产状均为水平，坡度27～35°的斜坡体处于稳定状态，坡上树木茂盛。自上而下地层岩性分述如下：
(1)碎石土：表覆碎石及少量含砾粉质粘土，结构松散~稍密，灰褐色，软塑状，呈透镜状分布于区内一些低洼沟槽内，厚0～3.5m，平均厚度1.7m。
(2)粉质粘土：棕褐色、棕黄等色，硬塑状，包含着少量砂泥岩质卵石，厚5.4～9.2m，平均厚度7.8m。
(3)泥岩夹砂岩互层：暗紫红～灰绿色，泥质结构，以黏土矿物为主要组成部分，易风化剥落，土状，厚2.4～4.2m，平均厚度3.2m；下属弱风化砂岩，状层，灰白色～砖红色，5.6～9.3m，平均厚度7.6m。
(4)细砂岩：厚层状结构构造，矿物组成成分大部分是石英、长石，岩质较硬，节理较不发育，岩体较完整、稳定。
各岩土层主要物理力学参数如表1所示。
表1 岩土层主要物理力学参数
3 道路边坡支护方式选择
小区道路设计标高+498.54m，需要在大致垂直于坡度27～35°的斜坡体倾向上上开挖土方形成，道路上侧形成最大高度15m的路堑边坡，。根据规定[6-7]，结合边坡规模、岩土层条件、地质条件、环境状况等因素，遵循可行、安全、经济、便捷的原则，拟选用重力式挡墙和悬臂式挡墙两种支护方案。从支护方案边坡环境条件、边坡高度、安全等级等方面对比分析，综合选择重力式挡墙支护结构支护道路边坡。如表2所示。
表2 重力式挡墙和悬臂式挡墙对比
4 边坡支护设计及稳定性验算
4.1 边坡支护高度设计
按照设计规范[7]规定，重力式挡墙支护许可的土质边坡高度不大于10m，设计采用边坡上部5m高度放坡，放坡坡率1：1.15～1：1:25；坡脚有2m宽度的平台，并设排水沟；下部10m高度重力式挡墙支护的支护结构，其中5m高度的重力式挡墙位于泥岩或砂泥岩互层中。如图1所示。
4.2 挡墙墙身构造设计
（1）墙材料
重力式挡土墙可以使用浆砌块石、浆砌片石、条石和混凝土。考虑到小区道路、边坡的安全等级，设计选择的挡墙材料为混凝土，混凝土强度等级为C20。
（2）墙坡度
重力式挡土墙的仰斜墙背坡度设计为11：0.25。
俯斜墙背坡度一般为1:0.25～1:0.40，地面横坡比较陡峭时候墙面坡度通常为1:0.05～1:0.20，设计背坡倾斜坡度为1：0.20；墙底倾斜坡率为0.201：1。
图2 重力式挡墙结构
（3）墙顶宽度
按照设计规范[7]，混凝土墙顶宽度不应小于400mm，设计墙顶宽度为500mm。
（4）墙身深入深度
为了确保小区道路及其边坡的安全，设计墙身深入到高速公路路面以下的深度为1000mm。
重力式挡墙结构如图2所示。
4.3 挡墙稳定性验算
（1）抗滑移稳定性
按照设计规范[7]，如图3左图所示，挡墙抗滑移稳定性系数
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式中，Fn为挡土墙抗滑移稳定系数；En、G分别为挡土墙每延米主动土压力的合力、自重，KN/m； α、α0—分别为墙背与墙底水平投影的夹角和挡土墙底面倾角，（°）；δ—墙背与岩土的摩擦角，（°），按照设计规范[7]选用；μ—挡土墙底与地基岩土体的摩擦系数，通常按照表1来确定，也可按照设计规范[7]选用。
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图3 挡墙抗滑移、抗倾覆稳定性验算图
采用理正岩软件进行稳定性计算，由于算得滑移力为-179.197kN，抗滑力为 447.993kN；滑移力为负值，挡土墙抗滑移稳定安全系数符合设计规范要求。
（2）抗倾覆稳定性
根据设计规范[7] ，如图3右图所示，挡土墙抗倾覆稳定性系数
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式中，Ft为挡土墙抗倾覆稳定系数；b、x0分别为挡土墙底面的水平投影宽度和挡土墙中心到墙趾的水平距离，m；z为岩土压力作用点到墙锺的竖直距离，m。
计算抗倾覆稳定性时得到的倾覆力矩为0，抗倾覆力矩等于 2832.595kN/m，抗倾覆稳定系数也符合设计规范要求。
4.4排水工程设计
为了疏通墙体后面岩土体中水及下渗到积水，避免墙体受到额外的静水压力而导致支护破坏，必须设计挡土墙的排水设施。
（1）挡土墙上方、边坡顶部设置地面排水沟渠，截引地表水。在挡土墙上方中间平台、边坡顶部设计排水沟，排水沟设计呈梯形，上宽500mm、下宽400mm、深300mm。
（2）挡土墙要每隔10～15m设置一道沉降缝，避免挡土墙沉降不均匀产生裂缝而渗水。
（3）在墙体上、下、左、右每隔3m左右梅花状设置一根直径50mm由里向外倾斜的泄水管，泄水管有一个向外倾斜角度为2°，方便积水流出。如图2所示。
（4）夯实墙后填土，防止地表水及雨水的下渗。
（5）挡土墙趾前的边沟应该铺砌加固，防止边沟水渗入基础，影响边坡稳定。
5 效果
高速公路施工时，严格按照施工设计施工，加强支护施工过程控制，确保支护施工质量。边坡工程完工后19个月的实践证明，挡土墙未出现裂缝现象，附近公路未出现沉降现象。挡土墙支护工程满足设计使用要求，保证了安全。
6 结论
（1）根据新机场小区道路实际和边坡支护设计原则，确定采用混凝土浇筑的重力式挡土墙支护方式，设计了重力式挡土墙结构和基本参数。
（2）运用北京理正软件，对重力式挡土墙进行了抗滑移稳定性、挡土墙抗倾覆稳定性验算，保证了重力式挡土墙的参数设计和验算结果是符合规范要求。
（3）实践表明，挡土墙支护工程设计合理，保证小区道路及其上方边坡的安全。
参考文献
[1]王大伟，沈鹏. 高速公路改扩建工程路堑高边坡支护机理与效果[J]. 长安大学学报（自然科学版），2017，37(5)：39-46.
[2]雷用. 建筑边坡工程手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2018.
[3]冯杰，刘博. 道路施工中边坡支护技术的应用[J]. 公路交通科学（应用技术版），2020(5)：268-269.
[4]刘兴，付厚利，秦哲，等. 深基坑边坡支护方案的设计与分析[J]. 建筑技术，2019，50(03)：298-300.
[5]肖淑君，彭卫平. 某深大基坑支护设计方案选型分析[J]. 湖南大学学报（自然科学版），2018，45(50)：190-196.
[6]DB51T5072-2011，成都地区基坑工程安全技术规范[S].
[7]GB 50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].
作者简介
林华李（1997-），四川成都人，在读硕士研究生，主要从事矿山与地下工程安全研究。四川省成都市龙泉驿区成龙大道1819号，邮编610101。E-mail：1464485497@qq.com。