高速公路邊坡設計

冀永安 楊 鉑

（商洛市交通設計院，陜西 商洛 726000）

1 動態設計原理與方法

對于重大的深挖方路塹邊坡工程，在勘察和設計階段對其認識是有限的。而隨著施工開挖的逐步進行，真實的工程地質條件逐步擺在面前。在施工完成后，對勘察、設計、施工及監測獲得的經驗數據進行總結歸納，則可為相似工程提供可借鑒的經驗，提高施工前的認識水平。因此，在深挖方路塹邊坡工程設計施工過程中，應將勘察、設計、施工及施工監測、施工后分析作為一個整體，進行動態設計施工。針對近年來公路建設中出現的問題，結合公路工程特點，對于公路深挖路塹邊坡工程，提出如下系統的動態設計方法

1.1 進行詳細的施工前地質調查和勘察，力求正確把握邊坡工程地質條件。重視巖體結構特性的研究，在勘察中要查明邊坡巖體結構特征，分析控制邊坡穩定的主要結構面。

1.2 運用工程地質類比分析、地質力學綜合分析等方法對邊坡的穩定性做出定性的判斷，尤其是要判明邊坡的整體穩定性問題。

1.3 運用數值計算分析、極限平衡分析等對邊坡的穩定性做出定量的判斷。

1.4 根據穩定性分析評判的結果，進行開挖和防護工程設計。

1.5 針對邊坡地質結構、薄弱環節和防護措施特點，進行施工期間施工監測設計，確定重點監測部位、監測方法、手段等。

1.6 開展邊坡工程開挖和防護工程施工，進行施工監測，獲取開挖揭示的工程地質信息、變形信息、施工技術信息、防護結構應力信息等，并對獲取的信息進行及時整理分析，據此以修改設計。

1.7 施工完畢后，對監測資料進行綜合整理分析，對施工后的穩定性作進一步的判定，對邊坡的變形破壞特征進行深入研究，分析不足，總結經驗，為其他工程提供可借鑒的經驗。

2 施工過程中的動態設計

2.1 該路塹高邊坡地段的最初施工設計方案為15m高擋墻，上接1-3級(15-20m)的高護墻，護墻坡率為1:0.5,1:0.75和1:1。

2.2 經現場設計復查，為減少大量的高邊坡護墻施工的難度和護墻漿砌片石污工量，將擋墻頂以上的護墻改為掛網噴漿輕型防護。

2.3 該路塹高邊坡地段按以上修改的設計開挖。根據實際開挖和巖體變形情況，經過進一步的地質工作，全面查明了巖體風化情況和結構面組合特征，發現巖體很破碎，風化強烈，且存在三組不利結構面，導致由其組合產生的楔體狀坍滑。

依據開挖后的實際地質條件，巖體邊坡的設計參數相應修改后，對設計和施工方案同時作調整。考慮到邊坡高、工期緊、施工難度大，進行了四個設計方案的詳細比較。四個設計方案分別為：（1）拉桿錨樁方案，適于在邊坡下部支擋，可替代原設計的底部擋墻，但對高度達60m的邊坡，仍需放緩邊坡刷坡或采用預應力錨索等加固，施工困難；（2）放緩邊坡方案，則邊坡高度將超過100m，土石方數量增加較大，坡面防護面積也大大增加；（3）預應力錨索支護方案，錨索工程量大，但便于施工；（4）部分邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結合的方案，基本不增加邊坡高度，通過錨固和擋護工程加固邊坡，并維持原設計的擋墻和邊坡坡率，對有條件刷坡且增加高度不大的地段，采取邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結合的措施。經綜合比較，該方案最優，較為經濟，便于實施。因此，采用了部分邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結合的方案。

按照設計方案施工，中、上部開挖基本到位，中部邊坡支護仍在施工，因幾次降雨，出現一處巖體楔體開裂，范圍約30m，另有一處在擋墻開挖部位產生楔體坍塌。裸露的巖體表面，可見節理很發育。故再次設計調整中部錨索布置，并按巖體破碎程度和風化程度，具體設計規定底部擋墻開挖支護方式和墻身尺寸調整范圍。部分坡面加密錨索;部分地段加大墻身截面，規定跳槽開挖的槽口寬不大于6m;另有部分地段增加墻背錨桿掛網和鋼軌臨時支護，規定跳槽開挖的槽口寬不大于3m。按調整后的設計進行施工，直至竣工，未出現新的邊坡變形。

3 滑坡邊坡加固設計

3.1 加固設計目標與原則

考慮到研究區邊坡高陡，要保證高速公路的安全暢通，治理設計中須遵循以下兩點目標:

3.1.1 邊坡整體穩定性，即不發生依附于軟弱結構面產生的大面積整體型滑坡。

3.1.2 坡體局部穩定性，即不發生多組結構面切割形成的小范圍楔形體或某級坡面的局部溜坍。

在設計中，應以上述治理目標為原則，以安全經濟宗旨，按“強腰固腳，整體與局部相結合”的思路進行。考慮到地質的隱蔽性、變異性，應加強施工地質工作，即時反饋及調整方案，以滿足加固要求，達到信息化施工，即動態設計。

3.2 整治加固設計

3.2.1 清坡刷方

對于已發生滑坡溜坍段：第一階擋墻不變；其余坡段坡率按原設計原位加固。

3.2.2 截、排水工程

地表水尤其是暴雨對坡體塌滑的觸發作用是非常大的，截、排水工程包括坡頂截水天溝、平臺集(排)水溝、涵洞、急流槽等的重砌及修復，坡頂的裂縫應用粘土夯填后澆填水泥凈漿。

3.2.3 錨桿(索)地梁工程

邊坡的主體加固工程為預應力錨桿 (索)框架。錨桿(索)地梁為豎直順坡方向的一根鋼筋鹼豎梁，在豎梁的節點處打人預應力錨桿(索)，錨固段應穿過淺部高嶺土夾層并深人到穩定的坡體中一定深度。

3.2.4 坡腳擋墻

邊坡局部以強風化巖為主時，在坡腳設置護腳擋墻、半孔式擋墻。

3.2.5 其余防護工程

其余坡面視坡率及地質條件分別采用變截面護面墻、孔窗式護面墻、拱型骨架植草、三維網植草等措施進行防護。

3.3 動態跟蹤設計

由于坡體地質條件潛在變化較大，故在邊坡修整開挖后應加強施工地質工作，并相應地動態調整其防護加固設計方案，主要有：

3.3.1 因地層差異風化嚴重，故第一階擋墻為暫定防護，待開挖至第二階時，采用探槽法分段開挖(每20m開挖-Sm長的槽)，超前查明地質，如為囊狀強風化巖時，考慮動態調整為(豎井)抗滑樁加固。

3.3.2 當施工地質條件變化較大(如原設計為弱風化巖而開挖后有強風化巖脈)，應針對現場地質適宜調整錨固防護工程，必要時變更防護方案。

3.3.3 仰斜平孔排水管，一般設計位置和數量均為原則性布設，在具體施工過程中，應根據施工揭示地層及含水狀態等實際情況動態調整孔位、孔數和孔深，以排水孔正常出水率達50%以上為宜，確保平孔排水工程效果，同時尚做好坡腳墻后反濾層的設置。

4 結語

在邊坡工程的設計一開挖一施工的動態循環過程中，不斷補充最新動態信息是動態設計施工中的重要環節，尤其是現場監測信息更是不可缺少。前面的設計為后續的施工做準備，而在施工的同時又會發現新的信息，及時傳給設計，不斷修改、完善設計計算模型，為下一級的設計打下基礎，如此往復螺旋式循環，直至最終邊坡工程完成。在這期間，監測信息是完善模型的重要依據。這種動態設計施工模式是符合事物的認識發展過程的，更適合高邊坡工程的特點，有助于安全、高效地完成高邊坡工程的設計施工。

[1]袁興無.公路邊坡生態防護分析與設計方法.散裝水泥，2008-04-15.