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摘要：某水泥厂边坡，由于征地范围的限制，开挖坡比较陡，支护工程量较大。通过对水泥厂原开挖边坡支护分析，提出优化建议。根据优化建议修改后的边坡施工期安全性提高、工程支护量大幅减少，节省了投资;并总结建筑工程边坡支护计算与水电水利工程边坡工程支护计算的不同点。
关键词：边坡;优化设计;开挖支护;建筑工程边坡;水电水利工程边坡
1 概 述
西藏地区某水泥厂拟建场地地势为北高南低，坡向倾向主要为正东向～东北向、西南向～正西向。场地东西两侧山脊自然坡度角约为5°～67°，少量基岩出露，大部为第四系坡洪积角砾土覆盖，厚度0.70～28.10m。场地内有北南流向的水沟穿过，北侧沟中高程3598.56m，南侧水沟高程为3539.01m。
在钻探揭露深度范围内，场地地基土按时代、成因主要划分为第四系全新统杂填土（Q4ml）、坡洪积角砾土（Q4dl+pl），下伏基岩为二叠系上统妥坝组（P2t） 强风化泥质砂岩和中风化泥质砂岩。
2 原边坡设计方案
2.1原设边坡计方案
场区开挖边坡设计坡比 1：0.5，每 15m 设置一层马道，马道宽度 3m。挖方形成的东侧建筑边坡长约 935m，侧建筑边坡长约 1237m，边坡总体走向为南北向，最大坡高约 54m，边坡类型主要为岩土质边坡，东侧有少量土質边坡。根据建筑边坡分布位置、地质情况，将边坡分成 I～VI 六个区域，由于各区建筑边坡类型及高度等基本特征不同，边坡治理采取不同的支护措施分段治理。
按照安全可靠、科学经济的原则，针对不同地层情况、挖填高度、荷载分布等特点分别采用抗滑桩、预应力锚索、框架格构梁、锚杆、被动防护网、混凝土护面墙、网喷等治理措施。
2.2原设边坡计方案存在的主要问题
1、角砾土层开挖边坡采用1：0.5，开挖后整体处于不稳定，需要强支护措施;
2、场地建筑布置与开挖边坡不协调，如排水沟渠布置深切坡脚，人为增大坡高;
3、抗滑桩截面大、桩长深、数量多，桩井人工开挖难度大、安全风险突出，工期长、投资控制难度大，一般不推荐采用;
4、锚索吨位和间距偏小，整个边坡的锚索数量偏大;
5、缺少边坡周边排水设施。
3边坡复核优化分析
3.1设计标准
本工程开挖后形成的建筑边坡以岩质及土质边坡为主，局部地段为土质边坡。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）以边坡高度、边坡破坏后危及人的生命及造成的经济损失等因素，确定的边坡工程安全等级均为一级。故原设计采用的设计标准是合适的。
3.2 计算参数
原勘察报告及原设计的边坡计算参数：角砾土层天然重度18kN/m3，粘聚力15kpa，内摩擦角33°;强风化泥质砂岩层天然重度24.5kN/m3，粘聚力20kpa，内摩擦角33°;中风化泥质砂岩层天然重度26kN/m3，粘聚力100kpa，内摩擦角35°。
根据原勘察报告中现场试验成果，经地质工程师对现场地质情况查勘复核、工程地质类比等方法，提出原参数偏小。后经原勘察设计单位复核调整计算参数： 角砾土层天然重度18kN/m3，粘聚力15kpa，内摩擦角33°;强风化泥质砂岩层天然重度24.5kN/m3，粘聚力30kpa，内摩擦角33°;中风化泥质砂岩层天然重度26kN/m3，粘聚力200kpa，内摩擦角35°。
3.3 优化复核分析
场地内中风化泥质砂岩主要矿物成分粘土矿物，泥质～钙质胶结，节理裂隙发育，呈破碎～极破碎状。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）第5.2.3条“计算土质边坡、极软岩边坡、破碎或极破碎岩质边坡的稳定性时，可采用圆弧形滑面”，因此边坡稳定性计算滑裂面形状采用圆弧形滑面，圆弧稳定分析方法采用简化Bishop法。计算工况包括一般工况及地震工况，计算软件采用理正岩土计算软件（6.5 版））。
上述原设计方法是合理的，优化复核时边坡稳定性计算采用相同的方法和软件进行分析。本次选取II区14-14和IV区 35-35代表性计算剖面进行分析。
经分析II区原设计边坡支护措施可能优化的措施：公路挡墙由重力式调整为贴坡式挡墙、挡墙锚索调整为锚杆;中风化泥质砂岩层锚索调整为锚杆;增大锚索之间的间距。
根据优化建议调整后的支护边坡，最不利滑动面安全系数为1.417，满足规范要求。支护参数：强风化泥质砂岩层以上布置4.0m×3.0m格构梁，节点布置500kN预应力锚索，L=18m，锚固段6m，锚索采用锚拉板结构;中风化泥质砂岩层布置系统锚杆，间排距为2.5m，锚杆长度6.0m。支网喷坡面挂φ6.5@20cm×20cm的钢筋网，喷10cm厚C20，坡面设置系统排水，周边设置排水沟。
经分析IV区原设计边坡支护措施可能优化的措施及部位：调整场地建筑物布置和河道的布置， 在考虑征地红线范围的情况下，考虑将开挖坡比控制在1：1左右，采用格构梁+锚索+挂网喷混凝土+排水管的支护形式，取消抗滑桩。
根据优化建议调整后开挖边坡的稳定系数由0.977（桩顶边坡）提高到1.141（整个边坡），边坡处于基本稳定。
支护参数：角砾土层布置4.0m×4.0m格构梁，节点布置1000kN预应力锚索， L=35m，锚固段20m，锚索采用锚拉板结构，网喷坡面挂φ6.5@20cm×20cm的钢筋网，喷10cm厚C20，坡面设置系统排水孔，周边设置排水沟。
3.4 边坡优化后存在的问题
受征地红线范围的限制，大部分边坡角砾土层仍采用1：0.5，开挖后边坡处于不稳定，施工期风险较大，建议采用预应力锚索随层支护，即“开挖一级、支护一级”，同时采取必要的施工期监测措施来保证施工安全。
3.5 建筑边坡与水电水利边坡的差异
1、边坡级别：水电水利边坡按其所属枢纽工程等级、建筑物级别、边坡所处位置、边坡重要性和失事后的危害程度，划分边坡类别和安全级别;建筑边坡根据其损坏后可能造成的破坏后果（危及人的生命、造成经济损失、产生不良社会影响）的严重性、边坡类型和边坡高度等因素。
2、计算工况：水电水利边坡按持久工况、短暂工况和偶然工况;建筑边坡按一般工况和地震工况。
3、边坡稳定安全系数：水电水利边坡A类对应级别的稳定安全系数比建筑边坡的稳定安全系数小0.05;
4、锚索设计值：水电水利边坡进行预应力锚索设计时，在设计张拉力作用下，钢材强度的利用系数宜为0.6～0.65;建筑一级边坡在设计张拉力作用下，钢材强度的利用系数小于等于0.46;
5、锚索锚固长度：水电水利一级边坡锚固长度计算的安全系数在1.6;建筑一级边坡锚固长度计算的安全系数在2.6。
4 结 语
该边坡属于一级边坡，应重视边坡动态设计，根据揭示岩体的情况及时调整设计。计算参数的选择对边坡计算的影响很大，在优化计算参数后，岩质边坡的稳定系数提高较大，可以降低预应力锚索的支护量。桩井人工开挖难度大、安全风险突出，工期、投资控制难度大，一般不推荐采用。建议调整建筑物布置，放缓开挖坡比，取消抗滑桩。土质边坡开挖坡比较陡，施工期建议采用预应力锚索随层支护，即“开挖一级、支护一级”，以保证边坡施工期安全。除坡面设置排水措施外，还应重视边坡后缘及周边的截排水沟设置。建筑边坡与水电边边坡稳定分析不同主要体现在：边坡等级的确定、计算工况、安全系数、锚索设计等。
关键词：边坡;优化设计;开挖支护;建筑工程边坡;水电水利工程边坡
1 概 述
西藏地区某水泥厂拟建场地地势为北高南低，坡向倾向主要为正东向～东北向、西南向～正西向。场地东西两侧山脊自然坡度角约为5°～67°，少量基岩出露，大部为第四系坡洪积角砾土覆盖，厚度0.70～28.10m。场地内有北南流向的水沟穿过，北侧沟中高程3598.56m，南侧水沟高程为3539.01m。
在钻探揭露深度范围内，场地地基土按时代、成因主要划分为第四系全新统杂填土（Q4ml）、坡洪积角砾土（Q4dl+pl），下伏基岩为二叠系上统妥坝组（P2t） 强风化泥质砂岩和中风化泥质砂岩。
2 原边坡设计方案
2.1原设边坡计方案
场区开挖边坡设计坡比 1：0.5，每 15m 设置一层马道，马道宽度 3m。挖方形成的东侧建筑边坡长约 935m，侧建筑边坡长约 1237m，边坡总体走向为南北向，最大坡高约 54m，边坡类型主要为岩土质边坡，东侧有少量土質边坡。根据建筑边坡分布位置、地质情况，将边坡分成 I～VI 六个区域，由于各区建筑边坡类型及高度等基本特征不同，边坡治理采取不同的支护措施分段治理。
按照安全可靠、科学经济的原则，针对不同地层情况、挖填高度、荷载分布等特点分别采用抗滑桩、预应力锚索、框架格构梁、锚杆、被动防护网、混凝土护面墙、网喷等治理措施。
2.2原设边坡计方案存在的主要问题
1、角砾土层开挖边坡采用1：0.5，开挖后整体处于不稳定，需要强支护措施;
2、场地建筑布置与开挖边坡不协调，如排水沟渠布置深切坡脚，人为增大坡高;
3、抗滑桩截面大、桩长深、数量多，桩井人工开挖难度大、安全风险突出，工期长、投资控制难度大，一般不推荐采用;
4、锚索吨位和间距偏小，整个边坡的锚索数量偏大;
5、缺少边坡周边排水设施。
3边坡复核优化分析
3.1设计标准
本工程开挖后形成的建筑边坡以岩质及土质边坡为主，局部地段为土质边坡。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）以边坡高度、边坡破坏后危及人的生命及造成的经济损失等因素，确定的边坡工程安全等级均为一级。故原设计采用的设计标准是合适的。
3.2 计算参数
原勘察报告及原设计的边坡计算参数：角砾土层天然重度18kN/m3，粘聚力15kpa，内摩擦角33°;强风化泥质砂岩层天然重度24.5kN/m3，粘聚力20kpa，内摩擦角33°;中风化泥质砂岩层天然重度26kN/m3，粘聚力100kpa，内摩擦角35°。
根据原勘察报告中现场试验成果，经地质工程师对现场地质情况查勘复核、工程地质类比等方法，提出原参数偏小。后经原勘察设计单位复核调整计算参数： 角砾土层天然重度18kN/m3，粘聚力15kpa，内摩擦角33°;强风化泥质砂岩层天然重度24.5kN/m3，粘聚力30kpa，内摩擦角33°;中风化泥质砂岩层天然重度26kN/m3，粘聚力200kpa，内摩擦角35°。
3.3 优化复核分析
场地内中风化泥质砂岩主要矿物成分粘土矿物，泥质～钙质胶结，节理裂隙发育，呈破碎～极破碎状。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）第5.2.3条“计算土质边坡、极软岩边坡、破碎或极破碎岩质边坡的稳定性时，可采用圆弧形滑面”，因此边坡稳定性计算滑裂面形状采用圆弧形滑面，圆弧稳定分析方法采用简化Bishop法。计算工况包括一般工况及地震工况，计算软件采用理正岩土计算软件（6.5 版））。
上述原设计方法是合理的，优化复核时边坡稳定性计算采用相同的方法和软件进行分析。本次选取II区14-14和IV区 35-35代表性计算剖面进行分析。
经分析II区原设计边坡支护措施可能优化的措施：公路挡墙由重力式调整为贴坡式挡墙、挡墙锚索调整为锚杆;中风化泥质砂岩层锚索调整为锚杆;增大锚索之间的间距。
根据优化建议调整后的支护边坡，最不利滑动面安全系数为1.417，满足规范要求。支护参数：强风化泥质砂岩层以上布置4.0m×3.0m格构梁，节点布置500kN预应力锚索，L=18m，锚固段6m，锚索采用锚拉板结构;中风化泥质砂岩层布置系统锚杆，间排距为2.5m，锚杆长度6.0m。支网喷坡面挂φ6.5@20cm×20cm的钢筋网，喷10cm厚C20，坡面设置系统排水，周边设置排水沟。
经分析IV区原设计边坡支护措施可能优化的措施及部位：调整场地建筑物布置和河道的布置， 在考虑征地红线范围的情况下，考虑将开挖坡比控制在1：1左右，采用格构梁+锚索+挂网喷混凝土+排水管的支护形式，取消抗滑桩。
根据优化建议调整后开挖边坡的稳定系数由0.977（桩顶边坡）提高到1.141（整个边坡），边坡处于基本稳定。
支护参数：角砾土层布置4.0m×4.0m格构梁，节点布置1000kN预应力锚索， L=35m，锚固段20m，锚索采用锚拉板结构，网喷坡面挂φ6.5@20cm×20cm的钢筋网，喷10cm厚C20，坡面设置系统排水孔，周边设置排水沟。
3.4 边坡优化后存在的问题
受征地红线范围的限制，大部分边坡角砾土层仍采用1：0.5，开挖后边坡处于不稳定，施工期风险较大，建议采用预应力锚索随层支护，即“开挖一级、支护一级”，同时采取必要的施工期监测措施来保证施工安全。
3.5 建筑边坡与水电水利边坡的差异
1、边坡级别：水电水利边坡按其所属枢纽工程等级、建筑物级别、边坡所处位置、边坡重要性和失事后的危害程度，划分边坡类别和安全级别;建筑边坡根据其损坏后可能造成的破坏后果（危及人的生命、造成经济损失、产生不良社会影响）的严重性、边坡类型和边坡高度等因素。
2、计算工况：水电水利边坡按持久工况、短暂工况和偶然工况;建筑边坡按一般工况和地震工况。
3、边坡稳定安全系数：水电水利边坡A类对应级别的稳定安全系数比建筑边坡的稳定安全系数小0.05;
4、锚索设计值：水电水利边坡进行预应力锚索设计时，在设计张拉力作用下，钢材强度的利用系数宜为0.6～0.65;建筑一级边坡在设计张拉力作用下，钢材强度的利用系数小于等于0.46;
5、锚索锚固长度：水电水利一级边坡锚固长度计算的安全系数在1.6;建筑一级边坡锚固长度计算的安全系数在2.6。
4 结 语
该边坡属于一级边坡，应重视边坡动态设计，根据揭示岩体的情况及时调整设计。计算参数的选择对边坡计算的影响很大，在优化计算参数后，岩质边坡的稳定系数提高较大，可以降低预应力锚索的支护量。桩井人工开挖难度大、安全风险突出，工期、投资控制难度大，一般不推荐采用。建议调整建筑物布置，放缓开挖坡比，取消抗滑桩。土质边坡开挖坡比较陡，施工期建议采用预应力锚索随层支护，即“开挖一级、支护一级”，以保证边坡施工期安全。除坡面设置排水措施外，还应重视边坡后缘及周边的截排水沟设置。建筑边坡与水电边边坡稳定分析不同主要体现在：边坡等级的确定、计算工况、安全系数、锚索设计等。