边坡工程防治技术设计的基本原则优化方案：边坡工程防治设计的基本原则

1）边坡工程防治技术设计的基本要求和相关规定

《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）对边坡工程设计的一般规定为：

①建筑边坡工程设计应取得所需的资料。

②一级边坡工程应采用动态设计法，应提出对施工方案的特殊要求和监测要求，应掌握施工现场的地质状况、施工情况和变形、应力监测的反馈信息，并根据实际地质状况和监测信息对原设计作校核、修改和补充。二级边坡工程宜采用动态设计法。

所谓动态设计法，是指根据信息法施工和施工勘察反馈的资料，对地质结论、设计参数和设计方案进行再验证，如确认原设计条件有较大变化，及时补充、修改原设计的设计方法。

③建筑边坡工程的设计使用年限应不低于被保护的建（构）筑物的设计使用年限。

边坡的使用年限是指边坡工程的支护结构能发挥正常支护功能的年限，边坡工程设计年限临时边坡为2年，永久边坡按50年设计，当受边坡支护结构保护的建筑物（坡下塌方区）为临时或永久性时，支护结构的设计使用年限应不低于上述值。因此，该要求为《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）强制性条文，应严格执行。

④边坡支护结构形式可按表5.1选定。在表5.1给出的支护结构形式中，锚拉式桩板式挡墙、板肋式或格构式锚杆挡墙、排桩式锚杆挡墙属于有利于对边坡变形进行控制的支护形式，其余支护形式均不利于边坡变形控制。

⑤规模大、破坏后果很严重且难以处理的滑坡、泥石流、危岩及较危险的断层破碎带地区，不应修筑建筑边坡。

⑥山区进行工程建设时，应根据地形、地质条件及建设工程要求，因地制宜设置边坡，避免形成深挖高填的边坡工程，对稳定性较差且高度较大的边坡工程，宜采用放缓边坡或分阶放缓边坡的方式进行治理。放缓边坡之前，应作稳定性分析。稳定性较差的高大边坡，采用后仰放坡或分阶放坡方案，有利于减小侧压力，提高施工期的安全和降低施工难度。

⑦当边坡坡体内洞室密集而对边坡产生不利影响时，应根据洞室大小和深度（埋深）等因素进行稳定性分析，采取相应的加强措施。

当边坡坡体内及支护结构基础下洞室（人防洞室或天然溶洞）密集时，可能造成边坡工程施工期塌方或支护结构变形过大，已有不少工程教训，设计时应引起充分重视。

⑧当有存在临空外倾结构面的岩土质边坡时，支护结构的基础必须置于外倾结构面以下的稳定地层内。

⑨边坡工程平面布置、竖向及里面设计应考虑其对周边环境的影响，做到美化环境，并体现保护生态的要求。

⑩当施工期边坡变形较大且大于规范、设计允许值时，应采取包括边坡施工期临时加固措施的支护方案。

⑪在边坡工程的使用期，当边坡出现明显变形，发生安全事故及使用条件改变时，如开挖坡脚、坡顶超载且需加高坡体高度时，都必须进行鉴定和加固设计，并按现行国家标准《建筑边坡工程鉴定与加固技术规范》（GB 50843—2013）的规定执行。

建筑边坡工程的混凝土结构耐久性设计应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范（2015年版）》（GB 50010—2010）的规定。

⑫下列边坡工程的设计和施工应进行专门论证：

a.高度超过本规范适用范围的边坡工程，即对岩质边坡高度大于30 m、土质边坡高度大于15 m的边坡工程。

b.地质和环境条件复杂、稳定性极差的一级边坡工程。这里所指的“稳定性极差、较差”的边坡工程，是指有关规范有关规定处理后安全度控制都非常困难、困难的边坡工程。

c.边坡滑塌区有重要建（构）筑物、稳定性较差的边坡工程。

d.采用新结构、新技术的一、二级边坡工程。

2）边坡工程防治技术设计的极限状态设计原则

边坡工程设计的主要任务是要解决边坡稳定与经济之间的矛盾，在满足边坡稳定性和可靠性的基础上，寻求最经济的设计方案。边坡支护结构设计应符合《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）和《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153—2008）的要求。

边坡工程设计应在安全可靠的基础之上进行。设计的可靠性是指边坡及其支护结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能和保持自身整体稳定的能力。它是边坡支护结构安全性、适用性和耐久性的总称。

①安全性。边坡及其支护结构在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种荷载作用，以及在偶然荷载发生时及发生后应能保持必需的整体稳定性。

②适用性。边坡及其支护结构在正常使用时能满足预定的使用功能要求，如作为建筑物环境的边坡能保证主体建筑物的正常使用。

③耐久性。边坡及其支护结构在正常维护下，随着时间的变化，仍能保持自身整体稳定，同时不会因边坡的变形而引起主体建筑物的正常使用。

为了对边坡及其支护结构的可靠性进行定量描述，工程上采用边坡工程的可靠度概念。它是指边坡及其支护结构在规定的时间内，在规定的条件下，保持自身整体稳定的概率。显然它是边坡及其支护结构可靠性的一种概率度量。边坡可靠度的研究难度远较结构可靠度大，故目前在边坡工程设计中主要采用较成熟的结构可靠度理论，即在保证边坡稳定性的前提下对支护结构采用极限状态设计原则。

边坡工程（其基准期以主体建筑物的设计基准期为准）设计可分为下列两类极限状态：

①承载能力极限状态。对应于挡土墙、桩板墙等支护结构达到最大承载力（强度）、锚固系统失效、发生不适于继续承载的变形或坡体失稳等情况时应满足承载能力极限状态的设计要求。

承载能力极限状态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值计算为

式中　Sgk——按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；

　　　γg——永久荷载分项系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）的规定取值；

　　　SQik——按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值；

　　　γQi——第i个可变荷载Qi的分项系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）的规定取值；

　　　φci——第i个可变荷载Qi组合值系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）的规定取值。

对由永久荷载效应控制的基本组合，也可采用简化规则，荷载效应基本组合的设计值可确定为

式中　R——结构构件抗力的设计值，按有关建筑结构设计规范的规定确定；

　　　Sk——荷载效应的标准组合值。

②正常使用极限状态。对应于支护结构和边坡的变形达到支护结构本身或邻近建（构）筑物的正常使用所规定的变形限值或达到耐久性能的某项规定限值等情况时应满足正常使用极限状态的设计要求。

正常使用极限状态下，荷载效应的标准组合值可表示为

式中　Sgk——按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；

　　　SQik——按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值；(www.xing528.com)

　　　φci——第i个可变荷载Qi的组合值系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）的规定取值。

《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153—2008）将工程结构设计区分为4种设计状况，4种设计状况应分别进行相应的极限状态设计，并由两种极限状态设计方法和不同的设计状态选用不同的作用组合。

①工程结构设计时，应区分下列设计状态：

a.持久设计状况。适用于结构使用时的正常情况。

b.短暂设计状况。适用于结构出现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等。

c.偶然设计状况。适用于结构出现的异常情况，包括结构遭受火灾、爆炸、撞击时的情况等。

d.地震设计状况。适用于结构遭受地震时的情况，在抗震设防地区必须考虑地震设计状况。

②4种工程结构设计状态应分别进行下列极限状态设计：

a.对4种设计状况，均应进行承载能力极限状态设计。

b.对持久设计状况，还应进行正常使用极限状态设计。

c.对短暂设计状况和地震设计状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。

d.对偶然设计状况，可不进行正常使用极限状态设计。

③进行承载能力极限状态设计时，应根据不同的设计状况采用下列作用组合：

a.基本组合。用于持久设计状况或短暂设计状况。

b.偶然组合。用于偶然设计状况。

c.地震组合。用于地震设计状况。

④进行正常使用极限状态设计时，可采用下列作用组合：

a.标准组合。宜用于不可逆正常使用极限状态设计。

b.频遇组合。宜用于可逆正常使用极限状态设计。

c.准永久组合。宜用于长期效应是决定性因素的正常使用极限状态设计。

3）边坡设计中的荷载效应原则

边坡工程设计涉及的主要荷载有边坡岩土体自身重力（分天然重力和饱和重力）、地下水产生的荷载（静水压力、渗透压力等）、地震荷载以及边坡上的各种建（构）筑物产生的附加荷载等。根据《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153—2008），作用在边坡支挡结构设计上的这些荷载，可将其划分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。各种荷载的取值应根据不同极限状态设计要求取不同的代表值。永久荷载一般以标准值作为代表值；可变荷载一般以其标准值、组合值、准永久值作为代表值。

荷载的标准值是边坡支护结构按照极限状态设计时采用的荷载基本代表值，它可统一由设计基准期最大荷载概率分布的某一分位数确定；可变荷载的准永久值是按照正常使用极限状态长期效应组合设计时采用的荷载代表值，主要由荷载出现的累计持续时间而定，即按照设计基准期内荷载超过该值的总持续时间与整个设计基准期的比值确定。可变荷载的组合值是当边坡支护结构承受两种或两种以上的可变荷载时，按承载能力极限状态基本组合及正常使用极限状态短期组合设计时采用的荷载代表值。

各种荷载效应组合应根据现行国家有关标准，按照荷载效应最不利组合的原则进行设计。

边坡工程设计所采用的作用效应组合与相应抗力限值应符合下列规定：

①按地基承载力确定支护结构或构件的基础底面积及其埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或桩上的作用效应应采用荷载效应标准组合；相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。

②计算边坡及支护结构稳定性时，应采用荷载效应基本组合，但其分项系数均为1.0。

③计算锚杆面积、锚杆杆体与砂浆的锚固长度、锚杆锚固体与岩土层的锚固长度时，传至锚杆的作用效应应采用荷载效应标准组合。

④在确定支护结构（立柱、挡板、挡墙等）截面、基础高度、计算基础或支护结构内力、确定配筋和验算材料强度时，荷载效应组合应采用基本组合，并满足要求

式中　S——基本组合的效应设计值；

　　　R——结构构件抗力的设计值；

　　　γ0——支护结构重要性系数，对安全等级为一级的边坡应不低于1.1，二、三级边坡应不低于1.0。

⑤计算支护结构变形（水平位移与垂直位移）、锚杆变形及地基沉降时，荷载效应组合应采用准永久组合，不计入风荷载和地震作用，相应的限值应为支护结构、锚杆或地基的变形允许值。

⑥在支护结构抗裂计算时，荷载效应组合应采用标准组合，并考虑长期作用影响。

⑦抗震设计时，地震作用效应和荷载效应的组合应按照国家现行有关标准执行。

建筑边坡抗震设防的必要性成为工程界的统一认识。城市中建筑边坡一旦破坏将直接危及相邻的建筑，后果极为严重。因此，抗震设防的建筑边坡与建筑物的基础同样重要。《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）提出，在边坡设计中应考虑抗震构造要求，其构造应满足现行国家标准《建筑抗震设计规范（2016年版）》（GB 50011—2010）中对梁的相应要求，当立注竖向附加荷载较大时，还应满足对柱的相应要求。

地震区边坡工程应按下列原则考虑地震作用的影响：

①边坡工程的抗震设防烈度应根据中国地震动参数区划图确定的本地区地震基本烈度确定，且应不低于边坡滑塌区内建筑物的设防烈度。

②对抗震设防的边坡工程，其地震效应计算应按现行国家有关标准执行；抗震设防为6度以下的地区、临时性边坡和岩石基坑工程可不作抗震计算，但应采取一定的抗震构造措施；抗震设防烈度6度及以上的地区，边坡工程支护结构应进行地震作用计算。

③对支护结构和锚杆外锚头等，应按照抗震设防烈度要求采取相应的抗震构造措施。

④抗震设防区，支护结构或构件承载能力应采用地震作用效应和荷载效应基本组合进行验算。

4）边坡工程设计中的动态设计原则

组成边坡的岩土体介质具有复杂性、可变性和不确定性等特点，边坡设计计算参数难以准确确定，加之边坡设计理论带有经验性和类比性。因此，边坡工程设计需要根据信息法施工和施工勘察反馈的信息和资料，对地质结论、设计参数及设计方案进行验证，确认原设计条件有较大变化时，及时补充、修改和完善原设计，这是目前边坡工程设计中较为科学的动态设计方法。该方法要求提出具体的施工方案和监测方案，能在施工过程中获取对原设计进行验证、补充和完善的有效信息和资料。

5）边坡工程设计中的综合治理原则

边坡工程设计应结合边坡和工程建（构）筑物的特点，实施多措施综合治理原则。在保证边坡整体稳定的前提下，应综合考虑主体建（构）筑物、周边建（构）筑物、周边地质环境以及整体美观、适用、经济等特点进行优化设计。