高速公路邊坡設(shè)計

冀永安 楊 鉑

（商洛市交通設(shè)計院，陜西 商洛 726000）

1 動態(tài)設(shè)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(shè)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(zhì)條件逐步擺在面前。在施工完成后，對勘察、設(shè)計、施工及監(jiān)測獲得的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行總結(jié)歸納，則可為相似工程提供可借鑒的經(jīng)驗，提高施工前的認識水平。因此，在深挖方路塹邊坡工程設(shè)計施工過程中，應將勘察、設(shè)計、施工及施工監(jiān)測、施工后分析作為一個整體，進行動態(tài)設(shè)計施工。針對近年來公路建設(shè)中出現(xiàn)的問題，結(jié)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(tǒng)的動態(tài)設(shè)計方法

1.1 進行詳細的施工前地質(zhì)調(diào)查和勘察，力求正確把握邊坡工程地質(zhì)條件。重視巖體結(jié)構(gòu)特性的研究，在勘察中要查明邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征，分析控制邊坡穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面。

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

1.3 運用數(shù)值計算分析、極限平衡分析等對邊坡的穩(wěn)定性做出定量的判斷。

1.4 根據(jù)穩(wěn)定性分析評判的結(jié)果，進行開挖和防護工程設(shè)計。

1.5 針對邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、薄弱環(huán)節(jié)和防護措施特點，進行施工期間施工監(jiān)測設(shè)計，確定重點監(jiān)測部位、監(jiān)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(jiān)測，獲取開挖揭示的工程地質(zhì)信息、變形信息、施工技術(shù)信息、防護結(jié)構(gòu)應力信息等，并對獲取的信息進行及時整理分析，據(jù)此以修改設(shè)計。

1.7 施工完畢后，對監(jiān)測資料進行綜合整理分析，對施工后的穩(wěn)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(jié)經(jīng)驗，為其他工程提供可借鑒的經(jīng)驗。

2 施工過程中的動態(tài)設(shè)計

2.1 該路塹高邊坡地段的最初施工設(shè)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(jīng)現(xiàn)場設(shè)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(wǎng)噴漿輕型防護。

2.3 該路塹高邊坡地段按以上修改的設(shè)計開挖。根據(jù)實際開挖和巖體變形情況，經(jīng)過進一步的地質(zhì)工作，全面查明了巖體風化情況和結(jié)構(gòu)面組合特征，發(fā)現(xiàn)巖體很破碎，風化強烈，且存在三組不利結(jié)構(gòu)面，導致由其組合產(chǎn)生的楔體狀坍滑。

依據(jù)開挖后的實際地質(zhì)條件，巖體邊坡的設(shè)計參數(shù)相應修改后，對設(shè)計和施工方案同時作調(diào)整。考慮到邊坡高、工期緊、施工難度大，進行了四個設(shè)計方案的詳細比較。四個設(shè)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(shè)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(shù)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(jié)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(shè)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(jié)合的措施。經(jīng)綜合比較，該方案最優(yōu)，較為經(jīng)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(jié)合的方案。

按照設(shè)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(xiàn)一處巖體楔體開裂，范圍約30m，另有一處在擋墻開挖部位產(chǎn)生楔體坍塌。裸露的巖體表面，可見節(jié)理很發(fā)育。故再次設(shè)計調(diào)整中部錨索布置，并按巖體破碎程度和風化程度，具體設(shè)計規(guī)定底部擋墻開挖支護方式和墻身尺寸調(diào)整范圍。部分坡面加密錨索;部分地段加大墻身截面，規(guī)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(wǎng)和鋼軌臨時支護，規(guī)定跳槽開挖的槽口寬不大于3m。按調(diào)整后的設(shè)計進行施工，直至竣工，未出現(xiàn)新的邊坡變形。

3 滑坡邊坡加固設(shè)計

3.1 加固設(shè)計目標與原則

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

3.1.1 邊坡整體穩(wěn)定性，即不發(fā)生依附于軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的大面積整體型滑坡。

3.1.2 坡體局部穩(wěn)定性，即不發(fā)生多組結(jié)構(gòu)面切割形成的小范圍楔形體或某級坡面的局部溜坍。

在設(shè)計中，應以上述治理目標為原則，以安全經(jīng)濟宗旨，按“強腰固腳，整體與局部相結(jié)合”的思路進行。考慮到地質(zhì)的隱蔽性、變異性，應加強施工地質(zhì)工作，即時反饋及調(diào)整方案，以滿足加固要求，達到信息化施工，即動態(tài)設(shè)計。

3.2 整治加固設(shè)計

3.2.1 清坡刷方

對于已發(fā)生滑坡溜坍段：第一階擋墻不變；其余坡段坡率按原設(shè)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(fā)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?shù)牧芽p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(jié)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(wěn)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(shè)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(zhì)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(wǎng)植草等措施進行防護。

3.3 動態(tài)跟蹤設(shè)計

由于坡體地質(zhì)條件潛在變化較大，故在邊坡修整開挖后應加強施工地質(zhì)工作，并相應地動態(tài)調(diào)整其防護加固設(shè)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(zhì)，如為囊狀強風化巖時，考慮動態(tài)調(diào)整為(豎井)抗滑樁加固。

3.3.2 當施工地質(zhì)條件變化較大(如原設(shè)計為弱風化巖而開挖后有強風化巖脈)，應針對現(xiàn)場地質(zhì)適宜調(diào)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(shè)計位置和數(shù)量均為原則性布設(shè)，在具體施工過程中，應根據(jù)施工揭示地層及含水狀態(tài)等實際情況動態(tài)調(diào)整孔位、孔數(shù)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(shè)置。

4 結(jié)語

在邊坡工程的設(shè)計一開挖一施工的動態(tài)循環(huán)過程中，不斷補充最新動態(tài)信息是動態(tài)設(shè)計施工中的重要環(huán)節(jié)，尤其是現(xiàn)場監(jiān)測信息更是不可缺少。前面的設(shè)計為后續(xù)的施工做準備，而在施工的同時又會發(fā)現(xiàn)新的信息，及時傳給設(shè)計，不斷修改、完善設(shè)計計算模型，為下一級的設(shè)計打下基礎(chǔ)，如此往復螺旋式循環(huán)，直至最終邊坡工程完成。在這期間，監(jiān)測信息是完善模型的重要依據(jù)。這種動態(tài)設(shè)計施工模式是符合事物的認識發(fā)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(shè)計施工。

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