云南大理某中学边坡治理方案比选

云南大理某中学边坡治理方案比选
摘要
分析云南大理边坡治理方案比选的影响因素。

运用层次分析法确定影响边坡稳定性的安全评价指标的权重系数，在此基础上优化比选云南大理某中学边坡治理方案。

通过层次分析法从安全、技术、环境、经济以及其他五个方面确定最优方案为“预应力锚索桩板墙+人字形格构护坡+格构间植草+地表截、排水”，其稳定性均满足工程要求。

关键词：云南大理，边坡治理，层次分析法
中国分类号：P642 文献标识码：A
0 引言
研究区位于云南省大理市，区域内地貌特征属于构造剥蚀低中山类型，整体地势西高东低，地貌特征依次为斜坡—缓坡—平台，最大高差57m。

拟建场地西侧为斜坡，中部为山脊，两侧缓坡，东侧为平台地，整体坡度约24°到36°。

场地北侧、东侧以及南侧都存在高陡边坡，局部有直立陡坎。

经实地测量，边坡高度为8m至15m，坡度为42°至65°。

形成原因为建房、筑路开挖。

1 工程概况
1.1 地层岩性
根据勘察结果，研究区内地层情况如下：
el+dl)
（1）第四系全新统残坡积层(Q
4
该层为含碎石粉质粘土层，黄褐色—灰褐色，稍有光泽反应。

以硬塑为主，局部可塑。

干强度较高，天然状态呈散土状，土质不均匀，局部含团块状角砾，
直径一般在2cm—13cm之间，碎石含量约为20%—30%左右。

其母岩成份为强风化—中风化泥质粉砂岩，以长石及石英颗粒为主，颗粒形状以棱角状为主，在场地
内各点都能看到其存在。

（2）白垩系下统景星组上亚组紫红色泥质粉砂岩
上层为全风化—强风化泥质粉砂岩层，主要由粘土等成分构成，裂隙发育。

岩层产状：250°∠38°，厚约1.50m—11.30m。

中层为强风化—中风化泥质粉砂
岩层，主要由粘土等成分构成，裂隙较发育，岩心强度较低。

岩层产状：
250°∠38°，厚约6.80m—19.10m。

下层为中风化粉砂岩，主要由粘土等成分构成，裂隙较发育，岩心强度较高。

岩层产状：250°∠38°。

1.2 水文地质条件
结合已有资料及勘察结果对比分析，区域内地下水的赋存形式主要为以下2种：
（1）上层滞水：在雨季主要分布在场区东侧缓坡—平台处，排泄条件一般，易在低洼处和弱透水层中聚集形成上层滞水。

主要分布于粘性土中，无统一的自
由水面。

由大气降水及区域地下水补给，水量相对较小，虽易于排除，但对本工
程场平开挖回填仍能造成一定影响。

（2）基岩裂隙水：赋存于白垩系中统南新组（K
2n
1
）紫红色砾岩和白垩系下
统景星组（K
1j
2
）紫红色泥质粉砂岩、粉砂岩、石英砂岩中，表部风化强，节理
裂隙发育。

降水为主要的补给来源，通过地势高处基岩节理裂隙和上覆第四系松散层下渗补给，以顺裂隙由高处向地势相对低凹地带排泄。

雨季为地下水主要补给期，通过裂隙渗入地下含水层。

总体富水性中等—弱。

根据勘察资料显示，研究区内东侧地势低洼地段见地下水，水位约5.3m—10.3m，具微腐蚀性。

因此，在设计时要考虑相应的防护措施，在施工前要查明拟建场地内地下水的成分以及预判可能会出现的情况，提前制定相应措施予以解决。

2 边坡治理方案比选
2.1 边坡治理设计方案
经计算：在天然工况下稳定系数均略高于安全系数，处于稳定—基本稳定的
状态；在暴雨及地震工况下稳定系数大大降低且明显低于安全系数，处于欠稳定—不稳定的状态。

遵循安全可靠、经济合理的原则，结合地质条件，拟定以下两种治理方案：
方案一：预应力锚索格构梁+挡土墙+地表截排水；
方案二：预应力锚索桩板墙+人字形格构护坡+地表截排水。

2.1.1 方案一：
在坡体上设置预应力锚索格构梁，在坡脚修筑挡土墙，并坡体前缘和后缘外
围设置截排水沟，坡体中部设排水孔。

设计锚索水平间距4m，锚固角度25°以
及设计锚固长度10m；框格梁采用截面尺寸为500×500mm的现浇C25钢筋混凝土，选择单根锚索由6束 15.20的高强度低松弛钢绞线组成，其孔径为150mm，锚
具采用OVM15—6孔锚具。

挡土墙是设计为高约3m的仰斜式挡土墙，坡度为
1:0.25，上下宽度各位0.98m和1.10m，用M7.5浆砌片块石修筑。

地表截排水是
在边坡坡脚设置截面为0.3m 0.3m的矩形排水沟，而坡顶设置截面为顶宽1m、
底宽0.5m、高为0.5m的直角梯形截水沟。

2.1.2 方案二：
在坡体前缘设置截面为1200mm×1500mm矩形抗滑方桩，桩间距为4m，要求
抗滑桩基础进入基岩深度为10m，桩身预应力锚索位置预留直径为150mmPVC管。

桩身设置5 15.20钢绞线制作而成的预应力锚索，预应力锚索孔径为A150mm，
锚索锚固段长度为10m，自由长度为5m。

在抗滑桩之间设置高约5m、厚为300mm
及400mm的C30砼预制挡土板桩间板，桩间挡土板埋入坡面0.8m。

坡体上的人字
形格构设计成横向和纵向间距均为3m，“人”字间的角度为120°，用钢筋混凝
土C20砼修筑。

地表截排水同方案一一致。

2.2 基于层次分析法的治理方案优化
层次分析法是一种将所有指标因素层次化、定性与定量相结合的分析方法。

首先通过指标间的相互关系划分不同层次，建立层次模型，再依据彼此之间的重
要等级构造判断矩阵，通过确定各指标的权重，最终计算出各层次指标对目标的
隶属度[1]。

本文拟定运用层次分析法进行多指标综合评价。

一般说来，层次分析法大体
可分为三个步骤：首先建立层次模型，其次构造判断矩阵，最后计算指标权重。

2.2.1 建立层次模型
按照层次分析法的原理，需把评价对象层次化并体现层次之间的相关性以及
递阶性，层次结构可分为目标层（A）、准则层（B）以及措施层（C）。

把最优
方案作为目标层（A）；准则层分为五个因素，分别为安全（B1）、技术（B2）、环境（B3）、经济（B4）以及其他（B5）；再细分到措施层，分别是安全性
（C1）、施工条件（C2）、技术可靠性（C3）、施工难度（C4）、环境影响
（C5）、工程造价（C6）、工期（C7）。

2.2.2 构造判断矩阵
运用层次分析法的重点是构造判断矩阵，即判断在同一层次中各元素之间的
相当重要性，通常以1—9来表示。

具体如表1所示。

表1 层次分析法元素标度表
标度重要等级
1a元素与b元素同样重要
3a元素比b元素稍微重要
5a元素比b元素较为重要
7a元素比b元素十分重要
9a元素比b元素极端重要
2，4，6，
8
中间状态相比重要程度介于上述之间
通过数据分析、咨询专家及问卷调查等形式，可以得到两种元素之间重要性比对程度，根据图1措施层各个元素的比较可得表2。

表2 措施层元素重要性矩阵表
指
标名称
C1C2C3C4C5C6C7
C1
1.
000
2.
300
3.
800
3.
100
4.
200
1.
600
4.
100
C2
0.
435
1.
000
1.
652
1.
348
1.
826
0.
696
1.
783
C3
0.0. 1.0. 1.0. 1.
263605000816105421079
C4
0.
323
0.
742
1.
226
1.
000
1.
355
0.
516
1.
323
C5
0.
238
0.
548
0.
905
0.
738
1.
000
0.
381
0.
976
C6
0.
625
1.
438
2.
375
1.
938
2.
625
1.
000
2.
563
C7
0.
244
0.
561
0.
927
0.
756
1.
024
0.
390
1.
000
由上表可知，措施层元素会出现次序不一致的情况，原因是由于被调查者对客观事物的看法不一以及两个元素无固定参照而进行比对所造成的，因此必须对其进行一致性检验，计算公式见1[2]。

(1)
式中：
，；
CR——一致性比率。

当值小于0.1时，可认为重要性矩阵具有一致性，即该矩阵表中的数据有效；
CI——一次性指标；
RI——随机一致性指标；
A——判断矩阵；
n——矩阵阶数；
W——权重向量；
最大特征值。

计算可得，为7.09，通过资料查询可知为1.32[58]，CI取值为0.22，最终计算结果CR=0.0164，远小于0.1，可确定该矩阵具有一致性。

2.2.3 计算指标权重
由上节所述，本文把评分数值设置介于0—10之间，并分为四个评分区间，
结合措施层的各个指标，建立如下评分标准见表3。

表3 评分标准表
评分区间
安
全
性
施
工条件
技
术可靠
性
施工
难度
环
境影响
工程
造价
（万
元）
工
期
（
D）
7. 5—10高好
绝
对可靠
简单
无
影响
≤40
≤
50
5—7.5
较
高
较
好
较
可靠
较简
单
轻
微影响
40—
60
50
—100
2. 5—5
较
低
较
差
一
般可靠
较困
难
明
显影响
60—
80
10
0—150
0—2.5低差
不
可靠
困难
严
重影响
＞80
＞
150
根据上表的评分标准，并结合场地实际情况，比选的两种方案分析如下：
方案一：安全性高，施工条件较差，技术较为可靠，施工较困难，污染程度轻微，工程造价介于80万至100万之间，工期介于100天至150天；
方案二：安全性较高，施工条件较好，技术较为可靠，施工较困难，污染程度轻微，工程造价介于60万至80万之间，工期小于100天。

采用专家打分的办法对措施层各个元素进行赋值，具体评分如表4所示。

表4 比选方案评分表
将上表的评分结果参与最优隶属度计算，见公式2。

(2)
式中，p为距离参数，本案例中取值为2[3]。

根据上述公式可得每种方案的最优隶属度分别为 =0.118和 =0.572，方案二>方案一，即方案二最优。

3 边坡治理后稳定性评价
3.1 边坡治理后稳定性分析
根据现场勘察，治理措施为采用预应力锚索桩板墙进行治理。

据场地重要性及荷载组合形成确定的抗滑工程，其抗滑稳定安全系数Kc：
工况一（自重+持续暴雨）：Kc≥1.15；
工况二（自重+地震）：Kc≥1.05。

综合考虑，确定工况一为设计工况，工况二为校核工况。

设计桩长宽高分为13m、1.2m、1.5m，截面为方形，嵌入深度为6.5m的抗滑桩，且两个抗滑桩的设计间距为4m，并用两根锚杆固定。

本文针对两种不同工况的计算结果见表5。

表5 稳定性系数结果表
名称设计工况校核工况背侧最大弯矩（kN—m）4013.552203.81
面侧最大弯矩（kN—m）00
最大剪力（kN）1438.75938.21
最大位移（m）2514第1道锚索水平拉力（kN）196.06118.77
第2道锚索水平拉力（kN）41.1526.23
稳定性系数 1.32 1.31
由上表可知，在设计工况下的滑动稳定性系数为1.32>1.15，而在校核工况
下的滑动稳定系数为1.31>1.05，满足工程要求。

4 结论
运用层次分析法确定影响边坡稳定性的安全评价指标的权重系数，在此基础
上优化比选云南大理某中学边坡治理方案。

通过层次分析法从安全、技术、环境、经济以及其他五个方面确定最优方案为“预应力锚索桩板墙+人字形格构护坡+格
构间植草+地表截、排水”，其稳定性均满足工程要求。

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作者简介：谭喨（1987-），女，重庆万州人，工程师，研究方向：地质灾害治理。