某高原高填方机场边坡稳定性分析及支护措施研究

张成鹏 

西部机场集团青海机场有限公司  青海西宁  810000 

摘要：随着山区高原机场的建设计划的提出，由于地形和机场净空的限制，高填方边坡的变形已成为山区高原机场建设中必须尽快解决的技术问题。本文结合西北地区某机场3#高填方边坡变形病害的稳定性分析与清洁技术研究相结合，结果表明：研究发现，①在高填方边坡中，由于降雨的影响，地基（带）软弱面的变形对其稳定起着重要的影响作用。地基的复杂构造可以包括很多软质表面（区域），在载荷作用下，它们会变成一个更大的滑动面。因此，在工程设计、施工过程中，必须重视对软地基的治理，加强地面及排水系统的设计。②在地面增加明渠，在地下增设集水井，以降低滑坡水位升高，并在坡底设置抗滑桩，从而有效地抑制了坡体的变形，对山区高填土边坡的稳定性具有一定的参考价值。

关键词：高填方边坡；稳定性分析；支护措施

1.项目概要

1.1机场概况

机场地处“一带一路”的重要节点，是国际民航线路发展的重要组成部分。它的建设地点处在山地高原地区。原始的地貌单元为中等和较低的山地，地势起伏，南北分布，海拔1085.90~1178.80米，海拔高差92.90米。该地区的长大约3800m，宽大约450m，面积大约171-104m2。在此地区，开挖面积为1327×104m3，最大开挖高度60m，最大填方量为1.260×104m3,最大填筑高度为50.7m。

由于该区技术和地质情况的复杂性，使其原始地貌具有较大的多样性。通过对土表面积的重新平整，在建筑表面附近形成15个不同高度的边坡，从而使高填方边坡问题更为突出，特别是3#边坡的南边。在进行填筑、回填后，坡面上的裂缝、坡脚等结构会受到严重的破坏，给机场跑道及坡脚地区的居民带来极大的安全隐患。

1.2地形

拟建设的民用机场采用"梁谷相间"的填掘方形，沿设计的跑道中线剖面进行施工。原始坡度的变化范围通常为7.4~22.8°，而梁面则为84°左右。3#斜坡原为梁谷交错地带，为农业用地，坡面起伏不大，原地表南北向坡度约为7°，等高线与跑道基本平行。当边坡大部分回填完毕后，斜坡的坡度达到了26.6°，当全部回填到了设计高度，坡顶高程为1130.0 m，填筑的厚度由下往上递增，达到2~28 m。自坡的顶向坡脚，各层坡度按1：1.75(坡率1：2)放坡，放坡高度10.0m，放坡平台宽度2.0 m，每2个台阶各设一块5m宽的平台，目前斜坡的主要保护形式是混凝土框架。

1.3工程地质概况

现场勘察揭示了原地基的土壤由上往下为：①耕填土层(Q4 ml)：厚度0.1~2.3 m。②粉质粘土(Q4 dl+ pl)：1~23 m的厚度，在部分峰顶部分缺失，随地势的不同而有很大的变动。③强风化泥岩层(N2)：厚度大于4 m，从山脚到山顶的深度逐渐加深，在峰顶部分出现了基岩，形成半成岩，泥钙质，具有强烈的风化作用，在水中容易发生软化；④中风化泥岩(N2)：勘察区的基底，从山脚到峰顶，由深到浅；根据地势的起伏，有明显的半成岩型，泥钙质的胶结，有明显的风化特征。地层分布范围：221~260°∠5~8°。

2斜坡的稳定分析

2.1选择计算参量

3#边坡的填筑材料以强植物砂、泥岩和粘土为主。通过工程实例，评价了边坡的总体稳定系数 K，并依据实测数据，确定了滑坡的滑面，并进行了相应的机械参数反演。在此基础上，结合同类工程的相关经验指标，结合坡体中的排泄情况，综合考虑了坡体中地下水疏排的问题。具体应用的岩土力学参数及计算参数选择表详见图1、图2。

图 1 计算参数表

图 2 边坡计算参数选用表及结果表

2.2斜坡的稳定分析

通过对边坡变形的监测，确定了滑动面为折线型滑动面，并应用《建筑边坡工程技术规范》中的规范建议的隐式传递系数解进行了计算。根据各种技术规范中对边坡稳定性的规定和民航机场工程的特殊性，确定了工程的安全级别。按照《机场岩土工程施工法》 M H/T5027-2013的有关要求，在进行施工时，必须考虑到自然、持续降雨、地震等因素，因此，边坡的稳定安全系数必须小于1.35,、1.25、1.15，由图2结果显示斜坡是不稳固的。

3工程施工管理措施

通过多次系统调整，确定了集水井与防滑桩相结合的体系，以保证边坡的稳定性，避免连续成坡，并保证了机场地面不产生过大的沉降。具体的操作流程是这样的：

3.1集水井疏排

地下水治理：由于地下水未及时排出，导致边坡出现了较大的滑坡。在此基础上，采用了三层斜井法，在地区原有地形的基础上，在坡面上设了3个井眼，将地下的地下水引入到南坡脚的自然排水渠中，可有效地预防因地下水升高而引起的斜坡变形，从而为斜坡的长期安全防护，疏排：为避免地表漏水，将雨水快速排出滑坡区域，在现有的斜坡上增加6道吊沟，使排水畅通、快速。

3.2抗滑桩支护结构

采用锚索抗滑桩加固边坡，可有效地预防滑坡的发生。针对3#斜坡各区段的具体情况，对2—2’、3—3’、4—4’、5—5’断面采用2.0 m×3.0 m的常规抗滑桩加固方法，以6 m为间隔，在桩顶部设置预应力锚索；共设置120个2.0 m*3.0 m的传统钢筋混凝土抗滑桩和锚索。常规的 RC桩桩长度可以按施工场地暴露的滑动面的波动进行适当的调节，但桩的入滑面下的深度不得低于9 m；在开挖过程中没有出现明显的滑动面时，控制桩长度不低于9 m。

结语

(1)高填方边坡的稳定性，其稳定性主要由底基软弱面(带)的稳定性所决定。复杂的地基结构可以包括多个软弱层面，在荷载作用下，可以形成高填方边坡的整体稳定性。在设计和施工中，要重视对原有软弱地基的治理，并加强对地表和地下排水的建设。

(2)根据拟治理边坡的具体情况，运用转移系数隐式方法，与Mohr-Coulomb判据进行了比较，得出了在复杂的滑坡体设计中，在滑面较大的情况下，用传递系数隐式方法处理滑坡是比较安全、可靠的。

(3)监测数据显示，采取防滑桩、设置集水井、增加仰斜孔等综合防治措施，边坡变形速度明显降低，加固后的边坡保持稳定状态。

参考文献

[1] 何成兵,喻兴,刘宏. 西南某高填方机场不同工况下的边坡稳定性分析[J]. 水利科技与经济,2018,24(2):34-38.

[2] 潘凯,谢春庆,赵新杰. 高填方边坡动力响应变形特征数值模拟分析[J]. 路基工程,2022(4):13-18.

[3] 彭大雷,黄义,宋德朝,等. 高高原地区高填方坡面防护研究——以西部某机场为例[J]. 西部探矿工程,2013,25(4):1-3.