1 工程概况

　　高山滑雪项目被誉为冬奥会比赛“皇冠上的明珠”，运动员高速滑雪时速度可达140km/h，特别重视运动员的运动美学和视觉观感，赛道必须保证一定的宽度和形态。

　　F1雪道赛道初始设计挖方总量26.3万m³，填方总量13.6万m³，挖方量大，对自然山体和植被破坏大，产生外弃的建筑垃圾达12.7万m³，与绿色施工和可持续发展背道而驰。同时，高山滑雪中心落差大、坡度陡，运输极为困难，外部运输道路运力小，不具备运输大量土石方条件，造价高，整体方案不经济。F1雪道局部纵坡如图1所示。

　　2 雪道设计优化

　　2.1 调整整体标高

　　对F1雪道整体标高进行调整，满足赛道需求的同时，减少开挖量。

　　图1 F1雪道局部纵坡(坡度达50%)  

　　2.2 利用开挖土石方填方

　　雪道两侧支护利用原山石，雪道填方区域利用开挖的土石方。采用BIM技术对F1雪道进行三维建模，精确计算调整方案的挖填方量，选定优化方案，最终挖方和填方基本均为13万m³，土石方平衡。雪道形态调整如图2所示。

　　3 雪道施工测量控制

　　F1雪道挖方区间基本集中在F1K0+140—F1K1+040，以尽量消纳土石方为原则，从F1K0+140—F1K0+740段落雪道整体抬高2.5m，保证雪道宽度和雪道坡度不变，F1K0+140处雪道坡度由原来的45%变为34%,F1K0+740处雪道坡度由原来的16%变为20%。F1K0+740—K1+060段落为挖方段落，F1K1+060—F1K1+340段落为大填方段落，原地面为两边高、中间低的沟谷地形，最低处需填高17.5m到达雪道面设计标高。为降低雪道的填筑高度，决定将此段雪道设计为与原地面形状相同的碗状赛道，即两边高、中间低的形式。碗状赛道保证了原设计的纵向坡度和雪道使用面的宽度，同时降低了雪道的填筑高度及高填方风险。该碗状地段是形态控制最难的一段，也被称为“King bowl”。

　　图2 雪道形态调整方案  

　　King bowl为两边高、中间低的弧线设计，将设计的十字方格网数据导入CASS软件，对比横断面数据。由于方格网为10m×10m，两点间距较大且连线为直线，无法满足两边高、中间低的弧线设计，将10m×10m方格网加密为2m×2m，生成三角网数据、等高线，查看King bowl的线形是否符合设计要求，如不符合要求对2m×2m方格网高程进行微调，直至满足要求。将完成的2m×2m方格网数据进行处理，得到面放样数据，将面放样数据导入GPS RTK手簿中，可得King bowl段任何一点处填挖数据，以指导机械施工。

　　4 稳定性和力学分析

　　在高陡边坡上进行高填方压密处治会使边坡原有抗滑力和潜在滑移面发生变化及转移。经现场实地调查，存在边坡体稳定性滑移面主要有2类:(1)位于填方与现状沟道冲洪积堆积层之间的界面，填方为滑体，坡洪积堆积层为滑床，滑面抗剪强度指标由填土与冲洪积物中较小值控制;(2)位于现状沟道冲洪积堆积层与下覆基岩之间的界面，填方与坡洪积堆积层为滑体，下覆基岩为滑床。滑面抗剪强度指标由冲洪积物抗剪强度值控制。结合现场高陡边坡地貌和致密加固方案，针对项目高填方边坡选择浆砌片石挡墙和抗滑桩进行支护。

　　4.1 挡墙支护结构稳定性分析

　　挡墙支护结构对边坡整体稳定性分析通常采用极限平衡理论，按瑞典条分法进行计算。该理论以莫尔-库仑准则为基础，通过给定假想简单的破坏面，将滑移面之上的滑体分成若干垂直条块，进而由抗滑力矩与滑动力矩之比(稳定安全系数)判别土坡的稳定性。最小安全系数的范围为K_min=1.1～1.5。边坡挡墙整体稳定性计算模型如图3所示。

　　图3 边坡挡墙整体稳定性计算模型  

　　土条底面切力对圆心的滑动力矩为:

　　式中:M_s为抗滑力矩(k N·m);G_i为第i条土体重(kN·m^-1);β_i为弧线与水平面夹角(°)。

　　土条底面抗剪强度产生的抗滑力矩为:

　　式中:M_r为抗滑力矩(k N·m);G_i为第i条土体重(kN·m^-1);β_i为弧线与水平面夹角(°);c为滑移面上土体黏聚力(kPa);φ为内摩擦角(°);l_i为土条滑移面弧长(m)。

　　稳定安全系数为:

　　式中:K为整体稳定系数;其余符号同上。

　　按设计要求对F1雪道各地层进行地质勘察，其主要物理力学参数如表1所示。

　　根据边坡高度参考挡土墙图集确定挡土墙尺寸，采用理正岩土软件对边坡挡墙进行验算和复核。验算挡墙整体稳定性时采用理正岩土软件，使用瑞典条分法确定最危险滑动面，并采用式(3)计算此滑动面的安全系数K为1.399。

　　表1 各地层主要物理力学参数 

　　表1 各地层主要物理力学参数

　　4.2 抗滑桩支护结构稳定性分析

　　模拟依托岩土数值分析软件MIDAS GTS，根据所提供的地质和填筑资料，将CAD中的地形图保存为．dxf格式，导入MIDAS GTS软件，确定合理的模型范围，进行坐标平移或转换，结合布尔运算得到实体模型，从而建立相应的三维实体模型，并结合各模型组的实际尺寸和计算机的计算能量对整个模型进行系统的网格划分。通过MIDAS GTS与FLAC3D接口转换程序，将MIDAS GTS中的模型结点和单元数据共同导入FLAC3D软件，得到可用于直接模拟计算的高精度数值模型。

　　以高陡填方的D2碎石土回填赛道为例建立模型如图4所示。

　　图4 D2回填赛道三维模型  

　　为确保模型的准确性，同时也考虑计算机FLAC3D的数值模拟计算能力，对于D2碎石土回填赛道，本研究重点建立桩号D2K0+000—D2K0+300的大深度高陡填方段的三维数值模型。模型尺寸为300m×50m×200m，共划分2个组:组1为原有的山体基岩，组2为高填方的回填碎石土。整个模型共划分为73 204,15 060个单元，最小单元格尺寸为1m。根据现场各地层地质条件，将模拟过程中使用的岩体力学参数在室内力学试验数据的基础上进行折减，本次模拟过程采用的物理力学参数如表2所示。

　　数值计算结果显示，模型的最大位移值为8.29cm，出现在填筑较陡的2个坡面区域上，表明D2雪道在碎石土回填碾压致密完成后，由于回填深度较大、坡度较陡，部分雪道面会出现一定的大变形情况。同时，碎石土回填部分整体位移均较大(>4cm)，表明碎石土回填赛道整体发生一定滑移，赛道具有潜在的滑移风险。为确保赛道的安全稳定，应在D2雪道填筑过程中增加一定的抗滑移措施。

　　为确保D2赛道的整体安全稳定，现场设置了回填赛道的抗滑桩，对现场采取的抗滑移措施进行数值模拟分析，模型的最大位移值锐减至6.73mm，这表明D2雪道在增加了抗滑桩并碾压致密完成后，回填赛道的最大位移得到很好控制。

　　抗滑桩的最大位移为7.80mm，出现在碎石土回填层，且随着抗滑桩深度的增加而不断减小，同时抗滑桩嵌入基岩，也导致2.5mm基岩变形，这表明抗滑桩起到很好的抗滑移作用，有效将土体荷载传递至基岩上，D2回填赛道的滑移风险得到极为有效的控制。

　　5 结语

　　1)采用十字方格网法进行雪道塑形，既满足质量要求又复核方便，但特殊地段需加密。

　　2)经过合理的调整，雪道可做到土方平衡，土石方平衡对于缩短工期和减少建筑垃圾意义巨大。

　　3)雪道两侧采用石笼挡墙是合理的，能满足结构安全，但高度限制在5m以内才能保证安全系数。

　　4)雪道大坡度高填方地段抗滑移风险要依靠合理设置抗滑桩和抗滑挡墙解决。

　　5)通过改变石笼挡墙的形态和增设土工格栅等措施，增大该支护形式的适应范围，更好地服务雪道形态调整;要对抗滑移措施进行长期观测，以确定其稳定性。

　　表2 岩体力学参数 

　　表2 岩体力学参数