黄土区人工填土高边坡稳定分析与加固治理设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇黄土区人工填土高边坡稳定分析与加固治理设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：根据黄土区某人工填土高边坡的实际情况及其周边环境，通过对该边坡稳定性进行评价，综合考虑多方面因素后，设计采用了钢花管注浆框架加固治理设计方案；其工程应用实例可供同类工程参考。
关键词：人工填土边坡；稳定分析；治理设计
中图分类号：U213.1+3文献编识码：A
0引言
随着城市建设开发利用空间不断扩张，由于西部地区大多属于黄土梁峁区，受地形地貌及地质条件的限制，高边坡、大挖方及高填方不可避免，尤其在高填方边坡上部进行建设的项目越来越多，由于受到地理环境、经济实力和建设时间等影响，新建在回填土边坡地基上的建筑出现不同程度的损伤，往往必须对该类型的边坡进行加固治理。根据在黄土区某人工填土高边坡工程实例，在充分分析边坡成因、工程地质条件与环境地质条件的基础上，利用边坡现有的结构条件，采取简捷有效的加固方案进行治理，达到原地处理、安全、经济的目的。
1工程概况
延长石油洛川输油末站消防罐边坡位于洛川县交口河镇东北约800m附近，边坡宽20m，斜长79m，坡度34°，坡向330°。因为在建洛川输油末站时，大量的填土堆放在边坡冲沟内，形成了现今的人工填土高边坡，填筑的黄土多为松散黄土，其中坡顶填土深5.0m左右，边坡坡顶线距原坡面坡顶线12.0m左右，由于坡顶无任何支护和排水设施，再加上外部条件（降雨和消防罐体荷载）的共同作用，导致黄土土体的物理性能恶化，土体固结加剧，填土沉降不均匀，坡顶出现的裂缝沿两种土（填土和原状土）边界规则出现。裂缝离消防罐最近距离达60~70cm，消防罐体散水混凝土由于沉降不均匀出现裂缝。坡顶裂缝如不及时治理，雨水会大量沿裂缝下渗，进一步造成土体不均匀沉陷和裂缝的继续发展扩大，进而影响到边坡的稳定，发生边坡塌滑，危及消防罐体的安全。
2 边坡工程地质条件
边坡地层从新到老主要为第四系素填土、马兰黄土、离石黄土。主要特性如下：
（1）素填土（Q4）：褐黄色，以粉质粘土为主，可塑，稍湿，疏松，含有大量的植物根系，偶见砂砾及白灰等，干强度中等，韧性中等，层厚2.0~5.0m。
（2）马兰黄土（Q3）：褐黄、棕黄色，可塑，孔隙发育，见钙质薄膜，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，属中等偏低压缩性土，具有湿陷性，地基承载力特征值140KPa。
（3）离石黄土（Q2）：褐黄、棕黄色，可塑，孔隙较发育，稍有光泽，含多层棕红色古土壤，其下多有钙质结核，有时成层；干强度中等，韧性中等，属中等偏低压缩性土，局部具有湿陷性，地基承载力特征值180KPa。
3 边坡裂缝原因分析
现场勘察情况：边坡裂缝分布形态主要平行边坡走向，有①、②、③三条主要裂缝（照片1、2、3），展布特征大致与边坡所在的冲沟形态一致，裂缝宽度1.0~2.0cm，局部达到3.0cm。裂缝①走向85°，向左右方向展布，地表可见长度约20.0m；裂缝 ②走向79°地表长度约10.0m；裂缝③走向59°，向左右方向展布，地表可见长度约30.0m。
产生裂缝原因主要是填土不密实所致，土体在自身重力作用下，产生固结沉降，再加受雨水等外界因素影响，土体产生湿陷，产生较大的位移，最终在坡顶形成拉裂缝。在探槽TC01(照片4)勘察中，裂缝面较平直，上下裂缝宽度基本等宽，据此可推测坡顶已有一定的水平位移。坡顶附近新修的排水沟由于不均匀沉降，出现有裂缝。
照片1裂缝①照片2 裂缝②
照片3裂缝③ 照片4探槽TC01下部裂缝
4边坡稳定性评价
根据实地观察，边坡坡面无裂缝分布和“鼓胀”现象，边坡底部现有挡土墙较稳定，无裂缝，可判断边坡整体处于稳定状态，但从坡顶观测和勘察分析知，坡顶土体主要是固结沉降为主，并且有一定的水平位移，经综合分析后认为，边坡坡顶已出现了沉降加推移式滑动的变形状态。如对坡顶不及时治理，过大的变形，将对边坡附近的消防水罐安全稳定产生不利影响，甚至引起消防水罐失稳。因此，应对其进行加固治理设计[4]。
5 边坡治理方案比选
一般条件下对人工填土边坡采取的治理措施有[5]：
（1）开挖清除；
（2）卸方，分台阶放坡，坡面绿化；
（3）开挖，分层回填强夯或碾压至密实状态；
（4）水泥土搅拌桩加固；
（5）预应力锚杆格构梁加固；
（6）抗滑桩；
（7）土体注浆加固提高土体强度。
由于受紧邻消防罐体等周边环境限制，（1）、（2）、（3）方案不能实施，下面重点讨论（4）、（5）、（6）、（7）方案。
方案1—水泥土搅拌桩方案
水泥土搅拌桩方案设计在坡顶三排Φ500水泥搅拌桩，排距2.0m，横向间距2.0m，桩顶设置50cm×20cm的冠梁，具体方案见图1。
图1水泥土搅拌桩方案
水泥土搅拌桩是加固填土地基比较成熟的方案，它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，将松散土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理-化学反应，使土体硬结成具有整体性和水稳性的地基土。由于边坡紧邻消防罐，水泥搅拌桩的扰动施工很可能加速边坡的滑塌，因此，此方案不适合。
方案2—预应力锚索格构梁方案
图2预应力锚索格构梁方案
锚索受力的持力层条件较差，在松散土层中锚索成孔困难，锚索钻孔需采用跟管工艺，松散土层不利于发挥锚索预应力的优势，且随着时间的推移，土体蠕变大，预应力损失严重，并且由于场地位置的特殊性治理措施费用高，锚索效果难以保证；此方案也不可行。
方案3— 抗滑桩方案
此方案有以下不足，①填土疏松，抗滑桩抵抗土体推力的效果差；②工程量庞大，造价高；③施工要对坡体开挖，安全性差。经论证后，放弃此方案。
方案4—钢花管注浆框架方案
设计注浆钢化管采用Φ89×6mm，沿钢管长度方向20cm钻Φ10mm呈螺旋形布置的注浆孔，注浆采用M30水泥浆，水灰比1：1；外加剂（速凝剂）采用水玻璃以加快浆液凝固，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水玻璃浓度35波美度，模数2.4。现场可根据具体情况适当调整。灌注浆液压力为0.1~0.2MPa，稳压30min结束，框架梁采用20×20cmC25砼，框架梁应与钢花管连接牢固。
图3钢花管注浆框架方案
图4钢花管注浆框架平面图
人工填土空隙较大，为钢花管注浆的浆液渗透创造了条件，浆液充填填土空隙，使土的粘结强度增大，起到改良土性作用。竖向钢花管能够承担其后土体侧向压力，并起到限制土体水平位移的作用，再通过C25砼将钢花管连结，形成纵横协同作用的框架结构，起到共同受力，有效限制坡体水平位移。因此，此方案可行。
6 结束语
（1）本工程为深厚人工填土边坡较为常见的案例，在充分利用填土的空间条件下，采用钢花管注浆框架结构形式是简单有效的治理方案。
（2）注浆是钢花管注浆框架方案关键工序，施工过程中对钻孔质量、注浆材料质量和浆液质量等进行严格控制，确保注浆加固按照设计进行。
（3）水对高填方边坡的稳定性影响极大，必须采取有效措施防治水对边坡的冲刷等破坏。
参考文献
[1]国家标准.建筑边坡工程技术规范( GB50330-2002 )[S]中国建筑工业出版社, 2003.
[2]国家标准. 既有建筑地基基础加固技术规范(JGJ 123-2012) [S]中国建筑工业出版社, 2012.
[3]国家标准.建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012) [S]中国建筑工业出版社, 2012.
[4]何江飞，等.填土高边坡加固治理设计报告 [R]西安：陕西工程勘察研究院2012.
[5]王应先，马惠民等，滑坡防治100例 [M]北京：人民交通出版社2008.