裝配式擋土墻應(yīng)用案例分析—以某高速公路工程邊坡為例目錄TOC\o"1-2"\h\u一、緒論 2（一）選題背景及研究意義 2（二）國(guó)內(nèi)外研究情況 2（三）研究的主要內(nèi)容 4二、研究區(qū)自然地理和地質(zhì)環(huán)境條件 5（一）自然地理概況 5（二）地質(zhì)環(huán)境條件 6（三）研究區(qū)的邊坡破壞分析 7三、邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算與分析 9（一）極限平衡法分析 9（二）穩(wěn)定性結(jié)果的評(píng)價(jià) 13四、加固邊坡的措施-裝配式擋土墻 14（一）裝配式擋土墻的概念 14（二）裝配式擋土墻的設(shè)計(jì) 14（三）加固后的數(shù)值模擬分析 15（四）加固后穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià) 20五、結(jié)論 21參考文獻(xiàn) 24

一、緒論（一）選題背景及研究意義1.選題背景擋土墻是指在發(fā)生道路施工事故和財(cái)產(chǎn)損失時(shí)，支撐地基填充物或邊坡的一般結(jié)構(gòu)。由于我國(guó)地形復(fù)雜多變，深挖高填方的施工現(xiàn)象在我國(guó)道路施工中十分普遍，最終在施工過(guò)程中產(chǎn)生了許多人工邊坡或次生邊坡的產(chǎn)生，危害到施工人員或者開(kāi)通后對(duì)我國(guó)人民的安危造成不必要的危害。為了保證這些人工斜坡或坡道的穩(wěn)定性，擋土墻已成為道路建設(shè)的主要結(jié)構(gòu)。以京城高速公路邊坡為例，該公路邊坡在施工過(guò)程中，由于地質(zhì)環(huán)境的影響和采礦技術(shù)的使用不當(dāng)，造成了邊坡的破壞。損壞的邊坡如果不加以處理，邊坡就會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)被破壞而整體變得不再穩(wěn)定，就會(huì)破壞已修建的道路，危及現(xiàn)場(chǎng)工人的安全，造成重大技術(shù)事故。其次，項(xiàng)目位于主干道上，每天交通流量特別大。施工必須快速高效，以避免交通擁堵，從而保障人民的生命安全以及節(jié)約大量的時(shí)間。2.研究意義通過(guò)理正巖土計(jì)算軟件的計(jì)算，對(duì)該邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，最后，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)技術(shù)條件和交通條件，建議采用預(yù)制擋土墻對(duì)邊坡進(jìn)行加固。對(duì)加筋土邊坡進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)模擬分析加筋土邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，驗(yàn)證了預(yù)制擋土墻的有效性和合理性。本文的研究不僅為研究區(qū)路堤管理提供了很好的解決方案，防止了重大事故的發(fā)生，而且對(duì)預(yù)制擋土墻的推廣也起到了很好的作用。（二）國(guó)內(nèi)外研究情況1.國(guó)外研究現(xiàn)狀因?yàn)檫吰碌姆€(wěn)定性問(wèn)題一直都出現(xiàn)在各類(lèi)的工程中，所以許多的國(guó)外學(xué)者也對(duì)如何加固邊坡進(jìn)行了研究。自18世紀(jì)末庫(kù)侖提出地壓理論計(jì)算以來(lái)，許多研究人員開(kāi)始關(guān)注邊坡穩(wěn)定性的研究，研究其可能會(huì)造成的危害以及如何防范，然后提出處理措施[12]。十九世紀(jì)，Bishop提出了Bishop法，進(jìn)而得到計(jì)算邊坡安全系數(shù)的方法，為計(jì)算邊坡治理后的穩(wěn)定性提供了一個(gè)計(jì)算方法[13]。Fellenius在十九世紀(jì)末通過(guò)對(duì)土體的大量分條和滑弧分布計(jì)算出了最危險(xiǎn)的滑弧位置，為采用各種加固措施來(lái)提高邊坡的穩(wěn)定性提供了加固位置[14-16]。ChangMF假設(shè)擋土墻后土體的摩擦角、擋土墻的摩擦角與該點(diǎn)土體的位移呈線(xiàn)性關(guān)系，采用靜力平衡法對(duì)土體進(jìn)行分析。在此條件下，得到了主動(dòng)地壓的計(jì)算方法，從而完善了庫(kù)侖主動(dòng)高壓理論[17]。RUIDa-hu、SUZUKITeruyuki在2010年針對(duì)寒區(qū)擋土墻的凍脹防治進(jìn)行了研究，認(rèn)為地面結(jié)冰會(huì)對(duì)與地面直接接觸的建筑物造成造成各種損害，例如路面開(kāi)裂、凍脹等損害[18]。隨著經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)的發(fā)展，擋土墻的適用性也越來(lái)越差，因?yàn)槿藗兊某鞘谢ㄔO(shè)發(fā)展的進(jìn)程已經(jīng)遠(yuǎn)超擋土墻的適用范圍。所以為了讓擋土墻適應(yīng)現(xiàn)代建筑的發(fā)展，我國(guó)的相關(guān)人員對(duì)擋土墻進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)預(yù)制擋土墻進(jìn)行了各方面的加固，以此來(lái)讓其適應(yīng)現(xiàn)代建設(shè)化的需求發(fā)展。2017年，YZhang?、

XWei?分析了預(yù)制擋土墻對(duì)邊坡的破壞情況，提出了預(yù)制擋土墻的加固措施，以降低工程造價(jià)，防止建筑浪費(fèi)。。[19]。2.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀目前，修建擋土墻是改善我國(guó)當(dāng)前公路沿線(xiàn)路堤嚴(yán)重塌方的最重要防范措施。在各種基礎(chǔ)設(shè)施的改造和開(kāi)放過(guò)程中，各種項(xiàng)目都安裝了擋土墻，并且為了更好地將擋土墻應(yīng)用到實(shí)際工程中，我國(guó)研究人員已開(kāi)始對(duì)國(guó)外擋土墻的理論性能進(jìn)行研究，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況提出了改進(jìn)措施。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，重力式、齒條式、錨固式、薄壁等承重墻的相關(guān)理論和設(shè)計(jì)方法已相對(duì)成熟，并對(duì)擋土墻的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)也逐漸有了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1][2]。姜濤于2016年在路基邊坡的防護(hù)中提出使用重力式擋土墻的方案，認(rèn)為重力式擋土墻在施工難度大的邊坡防護(hù)工程中能夠很好的應(yīng)用，對(duì)提高邊坡的穩(wěn)定性起到了很大的作用[3]。對(duì)于高邊坡的搶險(xiǎn)工程，徐貴娃、蘇艷軍、謝咲三人則在2012年提出了錨拉式擋土墻，他們認(rèn)為高邊坡的治理應(yīng)該針對(duì)不同的地段采用不同的治理措施，在最危險(xiǎn)的地段應(yīng)該采用多種結(jié)合的錨拉式擋土墻進(jìn)行加固[4]。隨著建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，施工所需的臨時(shí)用地越來(lái)越多，這就造成了許多虛耗的土地。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾，最終造成環(huán)境污染，與國(guó)家倡導(dǎo)的文明施工相悖。為了減少這些影響，人們開(kāi)始向裝配式建筑方向研究。2014年，曾向榮在北京城市道路設(shè)計(jì)中為了縮短施工所需要的時(shí)間，采用預(yù)制的裝配式鋼筋混凝土擋墻作為邊坡加固措施，這種預(yù)制式擋土墻非常適合城市道路施工時(shí)間嚴(yán)格的情況，有效緩解了城市用地嚴(yán)格與臨時(shí)建筑用地需要之間的矛盾[5]。由于邊坡可以發(fā)生在不同的環(huán)境中，應(yīng)用人工擋土墻時(shí)最關(guān)鍵的因素是其適用性，必須能夠適應(yīng)項(xiàng)目的不同水文地質(zhì)條件。為減少多年凍土區(qū)凍融期對(duì)擋土墻的破壞，丁錄勝于2008年設(shè)計(jì)了一種預(yù)制支護(hù)墻，該墻體在工廠(chǎng)預(yù)制，連接件采用鋼螺栓連接。[6]。江平在2001年，一些預(yù)制擋土墻，如拱形和鼓形，是專(zhuān)門(mén)為解決寒冷地區(qū)結(jié)構(gòu)的凍害而設(shè)計(jì)的。[7]。張程宏預(yù)制支撐墻的設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析[8]，段鐵錚則2004年就預(yù)制支撐墻標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的必要性進(jìn)行了深入討論[9]。2016年，王大斌則對(duì)邊坡的處理措施進(jìn)行了研究，認(rèn)為使用裝配式擋土墻是最合理的，不但降低了成本，還可以根據(jù)邊坡形式預(yù)制好擋土墻[10]。夏修寶2013年亦談到道路的保養(yǎng)，并相信預(yù)制擋土墻將是未來(lái)保護(hù)斜坡的重要措施。[11]。（三）研究的主要內(nèi)容本文結(jié)合京城高速延長(zhǎng)線(xiàn)京城高速項(xiàng)目(三環(huán)至四環(huán)段)，以預(yù)制擋土墻為起點(diǎn)，利用李正巖土工程計(jì)算軟件進(jìn)行邊坡計(jì)算。分析模塊對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。最后，結(jié)合研究區(qū)邊坡的變形特點(diǎn)，提出了采用預(yù)制擋土墻的加固方案。①研究區(qū)域的斜坡、巖石和土壤結(jié)構(gòu)等特征。邊坡斷裂類(lèi)型分析。②根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，對(duì)研究區(qū)水文地質(zhì)和技術(shù)地質(zhì)進(jìn)行分析研究，并在此基礎(chǔ)上形成適合研究區(qū)的理論計(jì)算模型。③利用邊坡穩(wěn)定性分析模塊巖土計(jì)算軟件，結(jié)合地質(zhì)資料和試驗(yàn)結(jié)果，選擇合理的計(jì)算參數(shù)對(duì)邊坡進(jìn)行整體穩(wěn)定性計(jì)算。④結(jié)合裂縫類(lèi)型和邊坡嚴(yán)重程度的計(jì)算結(jié)果，利用FLAC-3D軟件模擬加筋邊坡的穩(wěn)定性，確保預(yù)制擋土墻在工程中的應(yīng)用，并提出了擋土墻的加固方案。但由于建筑工地位于一條主干道上，當(dāng)加固擋土墻的計(jì)劃獲得批準(zhǔn)后，會(huì)在建筑工地產(chǎn)生大量建筑廢物，工地上的砍伐會(huì)影響建筑部門(mén)的交通。因此參考國(guó)外的內(nèi)外邊坡的加固方式，盡可能的減少我國(guó)的內(nèi)外邊坡的滑坡威脅，最終決定采用預(yù)制擋土墻方案進(jìn)行加固。二、研究區(qū)自然地理和地質(zhì)環(huán)境條件（一）自然地理概況1.地理位置及交通京成都高速公路位于北京太陽(yáng)宮城建道橋吊裝運(yùn)輸公司西側(cè)延長(zhǎng)線(xiàn)起點(diǎn)K0+000，路線(xiàn)向北，分別經(jīng)過(guò)土城溝、土城北路和曹慧路。該航站樓為城市設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，上K1+311.23，連接站號(hào)k0+000。京城高速公路由公路設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。京成都高速公路K0+410號(hào)，全長(zhǎng)1721.23米，終點(diǎn)站是東北四環(huán)望和橋處。土城北路道路寬度為24米，與擬建道路相交，并且經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試可以用于開(kāi)放車(chē)輛通行。曹慧路是原安遠(yuǎn)路的東段。往南是東北三環(huán)。在施工期間，交通正常，因?yàn)楣财?chē)不經(jīng)過(guò)，所以沒(méi)有太多的人流量，而且土城北路將成為施工現(xiàn)場(chǎng)與外界的交通通道。根據(jù)這項(xiàng)研究，高峰時(shí)段的日車(chē)流量為188輛/小時(shí)。然而，由于缺乏道路標(biāo)志，機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)輛和行人都很混亂，從而導(dǎo)致該地區(qū)的實(shí)際交通狀況非常復(fù)雜。圖2-1研究區(qū)位置示意圖3.氣象與水文北京位于北緯39度，東經(jīng)116度。由于地處季風(fēng)區(qū)，干冷氣流與暖濕氣流過(guò)渡區(qū)空間深度較小，導(dǎo)致研究區(qū)為濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。研究區(qū)屬于典型的暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季不同，雨量適中。中緯度地區(qū)，受西部地區(qū)的影響。春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，年平均氣溫11.5°C，最高氣溫40°C，最低氣溫-20°C，年平均降水量600-900毫米，年平均蒸發(fā)量800毫米，年降雨量的三分之二集中在每年的7、8月，秋季短暫，冬季寒冷干燥，年平均降雪日數(shù)為10天，最大積雪深度為230mm，最大凍結(jié)深度為1.0m，凍結(jié)期自十一月下旬至下年三月。（二）地質(zhì)環(huán)境條件1.水文地質(zhì)條件①地表水該區(qū)域的地表水發(fā)源于北京的護(hù)城河，在朝陽(yáng)東流入\t"/item/%E5%9D%9D%E6%B2%B3/_blank"溫榆河。主河道長(zhǎng)21.63公里，流域面積158.4平方公里，次河流有北小河、亮馬河、北土城溝等。②上層滯水該區(qū)域的地下水動(dòng)態(tài)趨勢(shì)十分復(fù)雜，研究區(qū)頂層的滯水主要為人工充填、第四紀(jì)粉土、粘土等10米深度的細(xì)粒層。研究區(qū)主河道埋深0.90~4.20m，上層滯水的主要來(lái)源是大氣降水的入滲、大壩水的入滲和地下水的入滲。③潛水第四紀(jì)潛水分布于整個(gè)研究區(qū)，巖性集合為中砂、粉砂、粉砂和砂質(zhì)粘土。由于地下水水位受地形變化和地層埋深變化的影響，地表埋深大多在15-20米。近3-5年的最高地下水位接近自然土壤，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕性。2.地層巖性研究區(qū)的地層根據(jù)收集的資料所顯示：主要由人工充填物和第四系交替沉積巖層組成。①人工填土人工充填層為黃褐色疏松土，主要由低液粘土、礦渣和局部低液污泥組成，厚度為1.40-4.60米。目前，大多數(shù)表層在地下水位以上，大部分是干燥的，或者在潮濕時(shí)期會(huì)暫時(shí)飽和。然而，隨著降雨的增加，一些粉質(zhì)土?xí)夯巴?，造成山體滑坡等災(zāi)害。②第四紀(jì)交互沉積巖層第四紀(jì)交替沉積層為石質(zhì)和砂質(zhì)土壤，逐漸形成以粘聚和橋聯(lián)為主的交替沉積層。光滑土抗水性差，毛細(xì)效應(yīng)大，干燥時(shí)強(qiáng)度高，但隨著含水率的增加，強(qiáng)度下降明顯。3.地形地貌研究區(qū)位于北京東城地區(qū)，因?yàn)樵摰赜虻暮：铀翟谌A北平原北緣的沖積下形成了邊緣的北京。因此研究區(qū)斜坡應(yīng)是一種常見(jiàn)的堆積形式。大部分地區(qū)地勢(shì)平坦，地勢(shì)由西北向東南逐漸傾斜，通常在1/1000到1/2500之間。原來(lái)的斜坡比較軟，坡度在450左右，然而，施工過(guò)程中的不當(dāng)挖掘造成了邊坡的陡峭，甚至有些局部的坡度達(dá)到了300-350，高度差是6米。該邊坡頂部是在建的京城高速公路延長(zhǎng)線(xiàn)，由于邊坡西側(cè)排水措施不足，導(dǎo)致該區(qū)域的邊坡被水沖積成一條天然的排水溝。4.地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)北京處于華北地臺(tái)中部-燕山沉降帶的西段，以燕山運(yùn)動(dòng)為主的中生代構(gòu)造變化奠定了北京地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)框架和地貌發(fā)育的雛形。除造山作用外，巖漿作用也很普遍，尤其是酸性、深穿透巖石和中性擠壓巖石普遍存在。這些都反映了中生代燕山運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)。再加上第三紀(jì)植被期以來(lái)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變化的影響，北京的地質(zhì)生長(zhǎng)歷史和土壤類(lèi)型變得更加復(fù)雜多樣。燕山沉降帶主要發(fā)育中、上元古界，形成一系列沉積巖系，這些沉積巖系原則上不發(fā)生變質(zhì)作用，一致性不一致。其次，北京地區(qū)不同地震構(gòu)造帶的出現(xiàn)和不同的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了北京地區(qū)相當(dāng)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，這些地質(zhì)構(gòu)造與研究領(lǐng)域的水文地質(zhì)、地形地貌密切相關(guān)。（三）研究區(qū)的邊坡破壞分析1.邊坡的破壞現(xiàn)象由于施工工程開(kāi)挖不當(dāng)，施工現(xiàn)場(chǎng)防水措施不足，造成邊坡土體受到擾動(dòng)，灞河水滲入地下水，邊坡最終被雨水沖刷。另外，由于雨水的嚴(yán)重侵蝕，一些斜坡形成了峽谷，大量的碎屑被沖走，堆積在下面的道路上?；乱呀?jīng)造成了非常嚴(yán)重的后果，如已施工的高速公路底部被懸空(如圖2-2所示)，懸空土對(duì)施工質(zhì)量有嚴(yán)重的影響。與此同時(shí)，土城路上堆積的山體滑坡沖刷了大量廢棄物(如圖2-3所示)，嚴(yán)重阻礙了行人和車(chē)輛通行，容易造成交通擁堵。圖2-2路基懸空?qǐng)D2-3滑坡堆積的大量碎屑物2.邊坡的破壞特征在初始階段，邊坡上出現(xiàn)了一系列傾斜裂縫，其傾角幾乎平行于邊坡表面(如圖2-4所示)，這些傾斜裂縫的出現(xiàn)導(dǎo)致邊坡的巖土體向邊坡表面延伸?？諝庵?。隨著時(shí)間的推移，其自身的重量增加了巖體在空氣方向上的變形。灞河水的入滲使坡底含水量增加，土壤濕潤(rùn)。由于開(kāi)挖破壞及雨水侵蝕而在斜坡上發(fā)生的滑坡，最終導(dǎo)致人民的財(cái)產(chǎn)和生命安全受到損害。圖2-4裂隙圖3.影響邊坡穩(wěn)定的因素影響邊坡穩(wěn)定性的因素很多，主要的巖土工程因素有巖性退化和侵蝕、力學(xué)因素、水因素、氣溫因素、構(gòu)造效應(yīng)、殘余應(yīng)力和擾動(dòng)。：①構(gòu)造作用和殘余應(yīng)力的影響由于北京研究區(qū)處于燕山沉降帶，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)非常強(qiáng)烈。中生代，以燕山運(yùn)動(dòng)為代表的強(qiáng)大運(yùn)動(dòng)使其充分發(fā)育。因此，燕山運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造活動(dòng)影響了研究區(qū)邊坡的穩(wěn)定性。②水的影響灞河在研究區(qū)邊坡附近流動(dòng)，地下水的入滲使邊坡含水率增大，不僅增大了土體的自重，而且降低了土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。再加上雨水對(duì)邊坡表面的侵蝕，破壞邊坡表面，最終導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性下降。③人為擾動(dòng)的影響在自然狀態(tài)下，邊坡仍處于平衡狀態(tài)，但在施工過(guò)程中，原有的邊坡和坡面發(fā)生了變化。除了施工階段的中斷和不正確的開(kāi)挖工作，路堤的平衡也發(fā)生了變化，從而間接或直接的導(dǎo)致了該區(qū)域的斜坡容易發(fā)生滑坡。三、邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算與分析由于邊坡受多種因素的影響，邊坡穩(wěn)定性受到這些因素的影響。為了使分析結(jié)果更加準(zhǔn)確，盡可能地評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性，需要選擇一種合理、方便的分析方法去鑒定該區(qū)域的滑坡原因。（一）極限平衡法分析1.計(jì)算方法的選擇從研究情況來(lái)看，國(guó)外對(duì)于邊坡的穩(wěn)定計(jì)算梯度系數(shù)最常用的方法是邊界平衡法，因?yàn)槠溆?jì)算方法不是很復(fù)雜，并且可靠準(zhǔn)確，受到許多路面施工機(jī)構(gòu)的喜愛(ài)。費(fèi)倫紐斯(Fellenius)極限平衡原理主要應(yīng)用于均質(zhì)土坡的穩(wěn)定性分析。Bishop方法適用于曲面滑動(dòng)，并考慮了漆面受力。簡(jiǎn)布（Janbu）法則每個(gè)區(qū)塊必須假設(shè)所有的靜態(tài)和邊際平衡條件都滿(mǎn)足。由于在計(jì)算過(guò)程中不需要指定滑動(dòng)面必須是圓弧面，所以也稱(chēng)為一般分割方法。通過(guò)以上方法的對(duì)比分析，本文最終決定采用Janbu方法來(lái)計(jì)算和分析邊坡穩(wěn)定性，因?yàn)榕c其他方法相比，Janbu方法不要求滑動(dòng)面為圓弧面，也可以準(zhǔn)確的檢測(cè)出該區(qū)域的邊坡穩(wěn)定實(shí)際系數(shù)，并且可以運(yùn)用于實(shí)際中。2.計(jì)算軟件的介紹計(jì)算軟件核準(zhǔn)北京理正巖土計(jì)算軟件，核準(zhǔn)邊坡穩(wěn)定性分析模塊。該軟件有三種計(jì)算邊坡穩(wěn)定系數(shù)的方法：瑞典條分法、Janbu法和簡(jiǎn)化Bishop法。在計(jì)算過(guò)程中，可以直觀地看到最危險(xiǎn)邊坡的位置和相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。3.計(jì)算模型的建立為了找到合理的加固方法，本次計(jì)算選取了研究區(qū)的滑坡部位，根據(jù)研究區(qū)巖土體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了正確的概念化(圖3-1)。計(jì)算模型分為三層，第一層為人工填筑，第二層為礫石地，第三層為黏土地。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)滑坡邊坡現(xiàn)象的研究和軟件計(jì)算方法的比較，軟件最終選擇圓弧滑動(dòng)法計(jì)算邊坡穩(wěn)定系數(shù)。A-人工填土B-碎石類(lèi)土C-粘性土圖3-1計(jì)算模型示意圖4.巖土體的物理力學(xué)參數(shù)選取巖土相關(guān)物理參數(shù)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到最終的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，為了保證計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性，參數(shù)的選取主要基于兩個(gè)角度。首先是通過(guò)研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的數(shù)據(jù)獲取有關(guān)土層、土層特征和地下水分布的相關(guān)信息，找出北京地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，并獲取相關(guān)參數(shù)的取值范圍。現(xiàn)場(chǎng)取土樣，進(jìn)行力學(xué)土試驗(yàn)。結(jié)合力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果和前期取值范圍，最終各土層計(jì)算參數(shù)如下：表3-1巖土體物理力學(xué)參數(shù)綜合取值土類(lèi)重度（kN/m3）天然抗剪強(qiáng)度飽和抗剪強(qiáng)度天然飽和粘聚力（kPa）內(nèi)摩擦角（0）粘聚力（kPa）內(nèi)摩擦角（0）人工填土2020.58.4216.618.5碎石類(lèi)土20.120.9940737粘性土18.519.824.327.521.2245.計(jì)算結(jié)果的分析由于整個(gè)邊坡的長(zhǎng)度達(dá)到了120米左右，最后考慮到計(jì)算的方便，本文選取其中破壞最嚴(yán)重的地方（如圖3-2所示）進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算。該處的最上層為人工填土，最下層為粘性土。在雨水和地下水的共同影響下，土體變得濕潤(rùn)，重度增大，最終造成了滑坡。最后，有必要計(jì)算以下兩種工況的邊坡穩(wěn)定系數(shù)。工況1：暴雨?duì)顟B(tài)工況2：天然狀態(tài)圖3-2滑坡最嚴(yán)重的位置依照表3-1中的物理力學(xué)參數(shù)綜合取值，利用理正巖土軟件的邊坡穩(wěn)定性分析模塊計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)?？紤]到研究區(qū)存在地下水等因素，最后，采用圓弧錨桿法中的簡(jiǎn)布法計(jì)算邊坡穩(wěn)定系數(shù)。在計(jì)算中選擇了弧鎖方法，理正軟件部分的計(jì)算界面如下，并且計(jì)算的目的是自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面：圖3-3基本信息設(shè)置工況1-暴雨?duì)顟B(tài)：圖3-4土層信息設(shè)置將地表和坡面線(xiàn)段數(shù)、地層數(shù)、每段坡面線(xiàn)段的水平投影長(zhǎng)度和豎向投影長(zhǎng)度、各土層的重度、粘聚力和摩擦角等基本信息確定之后進(jìn)行自動(dòng)搜索計(jì)算。下圖為計(jì)算結(jié)果：圖3-5最危險(xiǎn)滑裂面位置圖最后通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)得知，最危險(xiǎn)的滑裂面的圓心為（3.200,11.200）（m），半徑為11.648m（如圖3-5所示）。計(jì)算所得到的滑裂面與研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的滑坡現(xiàn)象基本吻合，因此我們可知計(jì)算所得到的穩(wěn)定性安全系數(shù)1.271具有可信度，能夠作為暴雨情況下的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)來(lái)進(jìn)行分析。而且從圖中可以看出，地下水位線(xiàn)也從滑裂面中穿過(guò)且滑裂面的最下端幾乎靠近地下水位線(xiàn)，說(shuō)明地下水的存在極大的影響了邊坡的穩(wěn)定性。它的流經(jīng)導(dǎo)致了附近的土體飽和度增大，穩(wěn)定性降低。工況2-天然狀態(tài)：用于計(jì)算自然狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定系數(shù)，只是將各土層的內(nèi)摩擦角進(jìn)行了修改（如表3-2所示），其余條件保持不變。表3-2內(nèi)摩擦角表土層1內(nèi)摩擦角（度）土層2內(nèi)摩擦角（度）土層3內(nèi)摩擦角（度）天然狀態(tài)21.00040.00027.500暴雨?duì)顟B(tài)18.50037.00024.000最后通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)天然狀態(tài)下的滑裂面與暴雨情況下的一樣，圓心坐標(biāo)均為(3.200,11.200)m，半徑11.648m。但是天然狀態(tài)下邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)相比暴雨情況下有所增大，為1.305。表3-3結(jié)果對(duì)比表圓心坐標(biāo)穩(wěn)定性系數(shù)天然狀態(tài)(3.200,11.200)m1.305暴雨?duì)顟B(tài)(3.200,11.200)m1.271表3-4邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)規(guī)范取值安全等級(jí)一級(jí)邊坡二級(jí)邊坡三級(jí)邊坡一般工況安全系數(shù)1.351.301.25地震工況安全系數(shù)5臨時(shí)工況安全系數(shù)5當(dāng)受到外界的影響時(shí)，邊坡極易失穩(wěn)，所以要根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)范書(shū)中的邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)取值可知，一級(jí)邊坡的安全系數(shù)一般為1.35，地震時(shí)為1.15。由于研究區(qū)邊坡穩(wěn)定系數(shù)在1271~1305之間，因此研究區(qū)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)非常重要，因?yàn)樗悄鼙Ｕ先嗣裆踩幕A(chǔ)。（二）穩(wěn)定性結(jié)果的評(píng)價(jià)利用理正軟件計(jì)算研究區(qū)自然狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定系數(shù)，可知該區(qū)域自然狀態(tài)下的邊坡系數(shù)為1.305，降水穩(wěn)定系數(shù)為1.271。如表3-2所示，這兩個(gè)值都是關(guān)鍵值。最后，在地下水入滲和采礦工藝不當(dāng)?shù)挠绊懴?，邊坡不穩(wěn)定，雨水對(duì)地表的侵蝕導(dǎo)致滑坡，對(duì)結(jié)構(gòu)造成極大的破壞。該事故是由已建成的京城高速公路地面層斷裂和土城路交通破壞引起的。為了在今后的高速公路建設(shè)和使用中避免這種危險(xiǎn)，應(yīng)采取合理的加固措施，對(duì)邊坡進(jìn)行加固，提高穩(wěn)定性。由于暴雨期間發(fā)生滑坡，以上計(jì)算的邊坡穩(wěn)定系數(shù)為暴雨期間邊坡穩(wěn)定防護(hù)系數(shù)1.271。為了證明已批準(zhǔn)的加固措施對(duì)提高邊坡穩(wěn)定性是有效的，所以施工隊(duì)必須確保已批準(zhǔn)的邊坡在若干情況下的穩(wěn)定系數(shù)高于1.271，在自然條件下甚至高于1.305數(shù)值，以此保障施工人員的安全，盡可能的減少不必要的財(cái)產(chǎn)損失。四、加固邊坡的措施-裝配式擋土墻提出了擋土墻和預(yù)制擋土墻兩種加固方案，來(lái)加強(qiáng)施工時(shí)的邊坡安全系數(shù)，并結(jié)合當(dāng)前施工區(qū)域的裂縫類(lèi)型和邊坡嚴(yán)重程度的計(jì)算結(jié)果。由于建筑工地位于主干道上，當(dāng)采用擋土墻加固方案時(shí)，工地會(huì)產(chǎn)生大量建筑廢物，從而間接或直接的增加了該區(qū)域的邊坡危險(xiǎn)系數(shù)，影響到正常施工的進(jìn)度。通過(guò)使用預(yù)制支撐墻，避免了這些問(wèn)題。此外，預(yù)制支撐墻的優(yōu)點(diǎn)是高效且便捷，這意味著預(yù)制支撐墻的最終加固得到了應(yīng)用。（一）裝配式擋土墻的概念擋土墻經(jīng)過(guò)不斷的改良后，推出了裝配式的擋土墻，該擋土墻是一種新型的緊固結(jié)構(gòu)，出廠(chǎng)后通過(guò)專(zhuān)用模具逐級(jí)澆注，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)后，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)便于安裝后再填充。預(yù)制式擋土墻不僅適應(yīng)當(dāng)前現(xiàn)代建筑的發(fā)展，也是未來(lái)?yè)跬翂Φ陌l(fā)展趨勢(shì)。（二）裝配式擋土墻的設(shè)計(jì)由于滑坡發(fā)生在每天交通流量很大的主干道上，可能會(huì)造成不必要的危害與社會(huì)影響。最后，為了避免交通擁堵，減少城市用地與建成區(qū)用地之間的沖突，采取了設(shè)置預(yù)制擋土墻的措施。結(jié)合建筑環(huán)境及相關(guān)地質(zhì)資料，查閱《07MR402城市道路-預(yù)制擋土墻圖集》中預(yù)制擋土墻圖紙規(guī)范，最后設(shè)計(jì)需要加固的預(yù)制擋土墻結(jié)構(gòu)，以下兩種規(guī)格的人工擋土墻是為加固工程而制造的，符合我國(guó)當(dāng)前的擋土墻標(biāo)準(zhǔn)：表4-1尺寸對(duì)比表面板厚度（m）面板高度（m）扶壁高度（m）扶壁厚度（m）方案一0.2565.50.2方案二0.2660.25考慮到場(chǎng)地的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)原因，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最終得出的結(jié)果，決定采用圖1。預(yù)制承重墻厚0.25米，高6米。每隔2.4米放置一個(gè)支撐架，支架高5.5米，厚0.2米?；A(chǔ)澆筑成型，帶齒，齒深0.2米。圖4-1裝配式擋土墻示意圖圖4-2平面布置圖（三）加固后的數(shù)值模擬分析1.計(jì)算方法的選擇根據(jù)所選用的加固措施，為了更好的了解加固后邊坡內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變特征，決定采用FLAC-3D仿真計(jì)算軟件對(duì)采用裝配式擋土墻的邊坡進(jìn)行分析。對(duì)三種工況下的邊坡進(jìn)行模擬，分別得到其應(yīng)力圖、位移圖。我們可以更加方便的觀察加固后的邊坡在不同工況下的變化，確認(rèn)所采用的的加固措施有效。2.計(jì)算工況及荷載組合根據(jù)研究區(qū)的水文地質(zhì)資料，為確認(rèn)采用的裝配式擋土墻能有效的提高該邊坡的穩(wěn)定性，建立計(jì)算條件并考慮研究區(qū)整體坡面在雨季達(dá)到飽和狀態(tài)，再結(jié)合本區(qū)雨季強(qiáng)降雨的特點(diǎn)：工況1：天然工況-主要以巖土體的自重為主工況2：暴雨工況-主要以巖土體的自重和暴雨情況下滲入水的壓力為主工況3：車(chē)輛工況-主要以巖土體的自重和車(chē)輛的重力為主3.計(jì)算模型的建立因?yàn)檠芯繀^(qū)的地形復(fù)雜，而且加固的部位長(zhǎng)達(dá)114米，所以計(jì)算時(shí)選取將計(jì)算模型進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化。根據(jù)實(shí)際的滑坡情況，本模型選擇了邊坡滑坡最嚴(yán)重的部位進(jìn)行加固后的模擬。計(jì)算模型的巖土體分為三層，從上到下依次是人工填土、碎石類(lèi)土、粘性土。計(jì)算時(shí)所選用的邊界條件為：底部為固定約束，四周為法向約束。圖4-3計(jì)算模型圖藍(lán)色-人工填土紅色-碎石類(lèi)土綠色-粘性土4.計(jì)算參數(shù)的設(shè)置計(jì)算參數(shù)的取值參照3.1.4節(jié)，一方面根據(jù)勘察所得到的土層資料信息，查閱北京地區(qū)的規(guī)范，結(jié)合專(zhuān)家的施工經(jīng)驗(yàn)得到參數(shù)的取值范圍，其次對(duì)研究區(qū)的土體進(jìn)行取樣試驗(yàn)，得到相應(yīng)的參數(shù)值?？紤]多方面的影響，最終取值如下表：表4-2相關(guān)參數(shù)取值表土類(lèi)重度（kN/m3）天然抗剪強(qiáng)度飽和抗剪強(qiáng)度彈性模量（kN/m3）泊松比U天然飽和粘聚力（kPa）內(nèi)摩擦角（0）粘聚力（kPa）內(nèi)摩擦角（0）人工填土2020.58.4216.618.512000.18碎石類(lèi)土20.120.99407374600.25粘性土18.519.824.327.521.224500000.355.計(jì)算結(jié)果分析由于邊坡的變形破壞主要受到其應(yīng)力分布的影響，故我們將從邊坡在不同工況下的應(yīng)力分布圖以及位移圖分析，確認(rèn)裝配式擋土墻的使用是否對(duì)邊坡合理有效，能保證邊坡的安全。最后將得到的穩(wěn)定性系數(shù)與之前的穩(wěn)定性系數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，分析裝配式擋土墻對(duì)邊坡穩(wěn)定性的提高有多大的幫助。圖4-4-4-12是三種工況下的應(yīng)力云圖以及位移云圖。圖4-13-4-15為邊坡在加固之前天然工況下的應(yīng)力云圖以及位移云圖。①工況1-天然工況：圖4-4最大切應(yīng)力云圖圖4-5最大主應(yīng)力云圖圖4-6最大位移云圖圖4-5和4-6表明在天然工況下，邊坡的最大主應(yīng)力發(fā)生在邊坡的頂部，最大的位移為4.684mm，發(fā)生在裝配式擋土墻的上方，主要是土體的自重力造成。②工況2-暴雨工況：圖4-7最大切應(yīng)力云圖圖4-8最大主應(yīng)力云圖圖4-9最大位移云圖如圖4-9所示，在暴雨工況下，邊坡的表層土體將全部發(fā)生位移，最大位移為12.361mm。最終由于裝配式擋土墻的作用才得以保持在斜坡上，因此裝配式擋土墻的存在將起到保護(hù)邊坡的作用。③工況3-車(chē)輛工況：圖4-10最大切應(yīng)力云圖圖4-11最大主應(yīng)力云圖圖4-12最大位移云圖在圖4-10中，我們可以看到最大的切應(yīng)力發(fā)生在土層深部。如圖4-12所示，在車(chē)輛工況下由于車(chē)輛自身的重力，在行駛過(guò)程中將對(duì)邊坡產(chǎn)生豎直向下的力，故位移主要發(fā)生在邊坡的頂部，最大位移為15.426mm。④邊坡加固之前的天然工況：圖4-13最大切應(yīng)力云圖圖4-14最大主應(yīng)力云圖圖4-15最大位移云圖①邊坡應(yīng)力分析在工況1-天然工況下，采用裝配式擋土墻后的邊坡的最大主應(yīng)力主要集中在坡頂，在斜坡上略有減小。在工況2-暴雨工況下，因?yàn)槭艿接晁臎_刷，邊坡表面的巖土體的重度增加，尤其是斜坡上的巖土體的重度含水量大大增加，因此邊坡的最大主應(yīng)力發(fā)生在坡頂右側(cè)的斜坡上。在工況3-車(chē)輛工況下，因車(chē)輛在行駛的過(guò)程中會(huì)對(duì)相鄰的邊坡產(chǎn)生壓力，故最大的主應(yīng)力分布再邊坡表面。三種工況下的最大切應(yīng)力云圖與邊坡加固之前的最大切應(yīng)力云圖基本一樣，說(shuō)明切應(yīng)力對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響不大。②邊坡位移分析在工況1-天然工況下，最大的位移位置主要在裝配式擋土墻上方，這是由于在天然條件下，邊坡處于一個(gè)自然狀態(tài)，其中只存在土體自身的重力。工況2-暴雨工況下，由于雨水的侵入，表面土體的重度增大且處于一個(gè)斜坡上，故最大的位移位置發(fā)生在邊坡的斜坡上，而且土體因受到裝配式擋土墻的阻擋才得以繼續(xù)保持在斜坡上。由于車(chē)輛在行駛過(guò)程中會(huì)對(duì)附近的邊坡產(chǎn)生壓力，因此在工況3-車(chē)輛工況下，最大的位移發(fā)生在邊坡和公路的交界區(qū)域。從圖4-12可以看到最大位移只是存在于一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，這說(shuō)明車(chē)輛的行駛不會(huì)對(duì)斜坡上的所有土體產(chǎn)生壓力。從圖4-15可看出在邊坡加固之前，表層土體受到各種因素的影響，因此表層的土體發(fā)生了位移。③邊坡穩(wěn)定性系數(shù)分析邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)由天然狀態(tài)下的1.518變?yōu)榱?.383，說(shuō)明雨水的滲入對(duì)于邊坡的穩(wěn)定有很大的影響。在工況3-車(chē)輛工況下，邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.462，與暴雨工況的1.383相比，降低的不多。其原因就在于車(chē)輛行駛過(guò)程中所產(chǎn)生的荷載是豎直向下的，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響不大。以上所有的穩(wěn)定性系數(shù)均比邊坡加固之前的穩(wěn)定性系數(shù)1.305大，說(shuō)明加固措施有效。（四）加固后穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)研究區(qū)的邊坡在加固前經(jīng)理正軟件計(jì)算獲得的穩(wěn)定性安全系數(shù)為暴雨工況下的1.271以及天然工況下的1.305，根據(jù)研究區(qū)的相關(guān)環(huán)境采用了裝配式擋土墻進(jìn)行了加固，暴雨工況下的為1.383，車(chē)輛工況下的為1.462。如表4-3所示。表4-3穩(wěn)定性系數(shù)表天然工況暴雨工況車(chē)輛工況加固前1.3051.271加固后1.5181.3831.462擋墻安裝及加固措施完成后，邊坡在自然狀態(tài)下的穩(wěn)定系數(shù)為1518。與之前的1.305相比，增加了0.213，說(shuō)明預(yù)制擋土墻對(duì)邊坡的穩(wěn)定效果更好。在風(fēng)暴條件下，邊坡穩(wěn)定系數(shù)降低到1.383。與1271個(gè)降雨條件下加固前計(jì)算的邊坡穩(wěn)定層相比，邊坡穩(wěn)定系數(shù)提高了0.112。根據(jù)以上結(jié)果我們可以得知，預(yù)制擋土墻后的邊坡即使在大雨條件下也是安全的，車(chē)輛行駛時(shí)的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.462，說(shuō)明車(chē)輛行駛對(duì)傾斜穩(wěn)定性的影響不大，這主要是因?yàn)檐?chē)輛行駛時(shí)所產(chǎn)生的荷載是垂直向下。

五、結(jié)論基于預(yù)制構(gòu)件擋土墻的應(yīng)用，本文以京城高速公路邊坡為研究對(duì)象。通過(guò)查閱研究資料，對(duì)研究區(qū)技術(shù)地質(zhì)條件、研究區(qū)邊坡、滑坡現(xiàn)象及其危害進(jìn)行了分析。采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)研究區(qū)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。針對(duì)研究區(qū)邊坡的滑坡現(xiàn)象，提出了一種加固方法，采用預(yù)制擋土墻加固方法。分析了該系統(tǒng)的可行性和有效性。最后，從以上研究?jī)?nèi)容中得出以下研究成果：①研究區(qū)域位于北京市朝陽(yáng)區(qū)。由于復(fù)雜的交通條件和項(xiàng)目的影響，原有的交通條件更差。周邊道路對(duì)整體建筑技術(shù)提出了很高的要求。因此，本文從邊坡穩(wěn)定性出發(fā)，從自然出發(fā)，結(jié)合已有的研究資料，解釋了邊坡和滑坡對(duì)工程的影響。②研究區(qū)邊坡正在施工中，由于地下水的影響和不正確的開(kāi)挖技術(shù)，造成了滑坡的破壞。利用現(xiàn)有的研究資料、建筑技術(shù)披露等資料，通過(guò)分析得出了滑坡產(chǎn)生的一些原因。③本文通過(guò)軟件計(jì)算，邊坡在自然條件和暴雨條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)分別為1.305和1.271。將其與一級(jí)邊坡的標(biāo)準(zhǔn)安全系數(shù)進(jìn)行比較，兩者均處于臨界水平，從而使邊坡處于會(huì)滑移但不會(huì)滑移的臨界水平。最終，由于開(kāi)挖不當(dāng)和雨水的影響，邊坡發(fā)生了滑坡。④分析邊坡滑坡現(xiàn)象，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)資料，提出預(yù)制擋土墻加固方案。利用FLAC-3D軟件，采用預(yù)制擋土墻對(duì)邊坡進(jìn)行數(shù)值模擬分析。土墻后邊坡穩(wěn)定的安全系數(shù)得到極大提高，最高可達(dá)1518，保證了邊坡的穩(wěn)定，避免了后續(xù)施工中再次發(fā)生滑坡。⑤本文以邊坡穩(wěn)定性分析為中心，通過(guò)軟件計(jì)算和數(shù)值模擬，最終確認(rèn)預(yù)制擋土墻可以安全可靠地應(yīng)用于邊坡加固。⑥與擋土墻相比，本文采用的組合式擋土墻能夠有效緩解城市土地短缺與臨時(shí)建設(shè)用地需求之間的矛盾。此外，建筑工地的填埋會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾，而預(yù)制擋土墻則不會(huì)，只需要現(xiàn)場(chǎng)組裝即可。⑦裝配式建筑是未來(lái)建筑發(fā)展的趨勢(shì)，本文對(duì)裝配式擋土墻的應(yīng)用研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。⑧預(yù)制式擋土墻不僅能有效提高邊坡的穩(wěn)定性，而且其施工具有質(zhì)量可靠、造價(jià)低、施工簡(jiǎn)單、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，將成為預(yù)制式擋土墻大規(guī)模推廣的優(yōu)勢(shì)。參考文獻(xiàn)[1]07MR402城市道路-裝配式擋土墻圖集[M].中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院,2008,05[2]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[M].北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013,GB50330-2013[3]姜濤.重力式擋土墻技術(shù)在路基邊坡防治中的應(yīng)用與探究[J].科技與企業(yè),2016[4]徐貴娃,蘇艷軍,謝咲.錨拉式擋土墻在高邊坡?lián)岆U(xiǎn)工程中的應(yīng)用[J].煤炭工程,2012[5]曾向榮.部分預(yù)制裝配式鋼筋混凝土擋土墻在城市軌道交通工程中的應(yīng)用技術(shù)[J].地鐵與輕軌,2014[6]丁錄勝.凍土地區(qū)拼裝式擋土墻設(shè)計(jì)[J].路基工程,2008[7]江平,那文杰,李國(guó)忠.寒