城市道路邊坡失穩(wěn)支護設計的實例分析

李敬媛

摘要：隨著城市建設速度的加快和建設規(guī)模的擴張，山區(qū)和丘陵地區(qū)的市政道路路基邊坡問題也越來越多。自然邊坡在長期地質(zhì)歷史過程中經(jīng)過不斷地應力調(diào)整和平衡，最終會達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)；但工程建設往往會打破這種原始的平衡狀態(tài)，使邊坡重新進入應力調(diào)整過程，從而可能導致邊坡應力重分布時發(fā)生失穩(wěn)。筆者以某市政道路邊坡工程為依托，主要論述該邊坡失穩(wěn)的原因、加固和監(jiān)測方案的設計以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的

分析和評價。

關(guān)鍵詞：市政道路；邊坡失穩(wěn)；支護設計；施工監(jiān)測

1 工程概況

某市政道路工程是在原有道路基礎(chǔ)上的改擴建工程，且道路建設同時要在路基中進行排水管道的建設，原道路位于邊坡的中部。為殘丘及沖溝，場地地勢起伏較大。邊坡坡度為16～20°，邊坡總長約150 m，坡高4.0～11.0 m；坡頂為廢舊車輛棄置場，坡體上有一輸電線路經(jīng)過，原路塹邊坡采用重力式擋墻進行支護，路堤下方為居民區(qū)。工程建設初期，邊坡局部產(chǎn)生了滑坡，滑坡體厚度4～7.5 m。

根據(jù)巖土工程勘察報告資料，該邊坡主要巖土層從上至下依次為雜填土、殘積粉質(zhì)黏土、強風化泥質(zhì)粉砂巖、中等風化泥質(zhì)粉砂巖。其中殘積粉質(zhì)黏土層厚度為1.5～3.5 m，強風化泥質(zhì)粉砂巖層厚2～4.2 m。邊坡地下水埋藏較深，邊坡土體含水主要來源于大氣降水和生活污水，由于施工期間正處于雨季，大氣降水對邊坡穩(wěn)定的影響作用較大。

2 邊坡失穩(wěn)原因分析和支護設計

工程建設初期，由于對邊坡的穩(wěn)定性分析認識不足，沒有采取有效的預先支護措施，施工過程中邊坡產(chǎn)生了一定范圍的滑動，一度嚴重影響了工程安全和進度。因此，正確分析和把握邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)，對可能失穩(wěn)的邊坡進行必要的加固十分重要。

2. 1 邊坡失穩(wěn)原因分析

影響邊坡穩(wěn)定性的因素很多，包括了工程地質(zhì)條件、工程開挖擾動、水文氣象條件等等。經(jīng)過綜合分析，以下幾點是可能引起邊坡失穩(wěn)的原因：

1）從該邊坡的工程地質(zhì)條件可以明顯看出，粉質(zhì)黏土和強風化泥質(zhì)粉砂巖的巖土交界面是一個軟弱層面，是邊坡潛在的滑動面。

2）由于新建道路是在原有道路基礎(chǔ)上擴建，施工過程中原路塹側(cè)的擋土墻拆除，雖然同步進行放坡處理，但總體上下滑力是增大的。同時，道路路基下方要開挖5 m 寬、4.8 m 深的排水管明溝，開挖深度超過了潛在滑動面，形成滑動臨空面（見圖1）。

圖1 邊坡典型剖面示意圖

3）施工期間處于雨季，降水豐沛，坡體巖土體的含水量會增加，尤其是粉質(zhì)黏土和強風化泥質(zhì)粉砂巖的巖土交界面浸水會軟化，抗剪強度下降，邊坡極易沿該軟弱面產(chǎn)生滑動。

由此可見，該邊坡在工程施工的過程中產(chǎn)生失穩(wěn)的可能性很大，必須對其進行加固治理和支護。

2. 2 邊坡支護設計

在該邊坡穩(wěn)定性分析中，采用極限平衡法進行定量計算。先利用開挖前邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)的條件，反算得到巖土體的力學性質(zhì)參數(shù)，然后將反算出的參數(shù)代入計算邊坡開挖過后的穩(wěn)定安全系數(shù)，計算結(jié)果在0.87～0.95 之間，說明開挖后的邊坡會處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，容易產(chǎn)生滑動變形。基于以上穩(wěn)定性分析的結(jié)論，必須對該邊坡進行支護設計，針對可能引起邊坡失穩(wěn)的因素采取相應的處治措施。

1）對原坡面進行放坡處理，清除路塹側(cè)擋墻拆除后松動的土體，按照1∶1.5 的坡比放坡，卸掉多余的荷載，減小下滑力。

2）選取不同的計算斷面，根據(jù)計算所得剩余下滑力的大小，在坡腳處按照2.5～3 m 的間距，設置樁徑為1.2～1.5m、樁長為9 m 的抗滑樁，以增加抗滑力。抗滑樁采用跳挖式施工，至少間隔2 根樁，嚴禁大斷面同時開挖。

3）做好坡面的防水、坡頂截水和坡腳排水措施，及時疏排地表水，防止地表水滲入坡體軟化巖土體。

3 施工監(jiān)測

施工監(jiān)測對工程的指導意義在于對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，并從分析中得到與邊坡設計、施工和邊坡穩(wěn)定性相關(guān)的信息，然后再將其反饋到工程實踐中，對設計與施工進行必要的調(diào)整，優(yōu)化設計、檢驗施工的有效性、合理性，并指導施工。

該邊坡施工監(jiān)測方案以位移監(jiān)測為主，包括地表位移監(jiān)測、深部位移監(jiān)測和地下水位監(jiān)測等。監(jiān)測點布置見圖2。采用常規(guī)監(jiān)測與加密監(jiān)測相結(jié)合的方法，常規(guī)監(jiān)測按固定的時間間隔進行監(jiān)測，如遇到突發(fā)性變形、暴雨等情況則采取加密監(jiān)測。

圖2 邊坡施工監(jiān)測點布置圖

3. 1 地表位移監(jiān)測

地表位移量為當前周期監(jiān)測點位移減去上一周期監(jiān)測點的位移，反映相鄰周期間監(jiān)測點的位移大小。L3、R4 和R4點是K2+300 附近的監(jiān)測點，R4是因為R4 位移變化過大被破壞后補充設置的，該處在工程施工中曾經(jīng)發(fā)生相當規(guī)模的滑動，是整個邊坡最不穩(wěn)定的地段。從R4 和R4的變化曲線可以明確看出邊坡支護措施實施之前，R4 的位移一度達到近15 cm，坡體已經(jīng)產(chǎn)生滑動，而后由于對邊坡采取相應的加固支護措施，R4基本穩(wěn)定，變化值很小。L3 的變化值一直較小，說明路堤側(cè)的邊坡是基本穩(wěn)定的，也沒有受到工程施工的影響。

3. 2 深部位移監(jiān)測

深部位移監(jiān)測能夠測量邊坡巖土體沿豎直方向不同深度的位移變化值，是判斷滑動面和坡體穩(wěn)定程度的重要手段。X2 是K2+300 附近路塹側(cè)的監(jiān)測點，監(jiān)測裝置在抗滑樁施工前安裝，因為隨后該段坡體發(fā)生滑動而被剪斷破壞。X1 位于該段路堤側(cè)，其變化值很小、累積位移最大值不到5 mm，說明路堤側(cè)邊坡是基本穩(wěn)定的（見圖3）。

圖3 K2+300 處X1 深部位移監(jiān)測點沿主滑方向累計位移-深度曲線

4 結(jié)論

通過實例分析表明，市政道路邊坡工程問題應從穩(wěn)定性分析入手，在正確評價邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)的前提下，對工程施工中可能出現(xiàn)變形過大甚至失穩(wěn)的邊坡進行必要預先支護處理加固。與此同時，應進一步加強對施工監(jiān)測工作的重視，充分發(fā)揮其在邊坡工程動態(tài)設計和信息化施工中的作用，以保證施工安全高效地進行。

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