增從高速高邊坡穩定性設計淺析

張麗華　張書峰（廣東省交通運輸高級技工學校；廣州市公路勘察設計有限公司）

增從高速高邊坡穩定性設計淺析

張麗華1張書峰2
（1廣東省交通運輸高級技工學校；2廣州市公路勘察設計有限公司）

這幾年，我國公路路網日漸完善，特別是高速公路的建設，大大促進區域經濟的發展與聯系。在這些公路的兩旁隨時可見深挖路塹和高邊坡，與之相關的邊坡滑塌事件也時刻提醒工程建設人員做好高邊坡勘察設計、施工管理、后期養護治理等每一個環節。本文結合增從高速的一個典型高邊坡斷面進行穩定性及加固治理方案進行分析。

高速公路；高邊坡設計；穩定性；加固治理

1　前言

高邊坡的穩定性問題一直廣泛存在于工程之中，特別是在高速公路及鄉村公路、山區旅游公路的建設中，由于原始地形地貌相對復雜，路線途徑高山或山谷，所以邊坡的填挖高度相比人口密集區域道路的填挖高度大的多，經常出現深挖路塹及高填方，高邊坡的穩定問題也顯得更為突出。

2　工程概況

廣州增城至從化高速公路（含街口支線），簡稱：增從高速公路，為從莞深高速北段支線。此高速公路全長66.8公里（其中增城段40公里），由主線和街口支線（派街高速）組成，呈Y字形南北走向布局；主線長48.3公里，起于增城增江街周山村，向北途經增城增江街、正果南、小樓鎮、派潭鎮灌村以及從化市溫泉鎮，終于從化市溫泉鎮衛東村，與G45大廣高速（大慶-廣州高速公路）相接；支線長20公里，起于增城派潭鎮，通過黃嶺香立交與增從主線相接。線路途徑地區多山、多旅游景點。本文通過選取增從高速支線段第14合同段K15+460～K15+566.5右側深挖路塹作為示例，其中以K15+550右側最大挖方高度40.2m進行穩定性計算分析。

圖1　柱狀圖

地形地貌：路塹K15+460～K15+566.5路段右側邊坡位于低丘斜坡地貌區，地面標高50.9～90.3m，相對高差39.4m，地形上為右側高左側低。路塹位于斜坡底部，設計標高在60.7m左右，自然坡度27度左右。

地層巖性：表層為2.4m厚的粉質粘土層；其下為4.4m厚全風化混合花崗巖，呈硬土狀，原巖可辨別，遇水亦松軟；下伏為強風化混合花崗巖，呈半巖半土狀，底部呈碎石狀，層厚18.7m。

地質構造：根據地勘資料，本段路塹未發現斷裂構造通過。

水文地質：本段未見地下水。

其詳細地質資料參見柱狀圖（圖1）。

3　穩定性分析

結合已有地質勘察資料，根據邊坡的巖性、地質構造、地下水的作用和風化程度，結合現場調查分析，邊坡開挖部分位于強風化層及全風化花崗巖層中，計算中按類土質邊坡進行分析計算。邊坡設計初步確定共設置四級邊坡，前三級邊坡高度10m，最后一級邊坡10.2m，每級邊坡設置一2m寬平臺，從下往上采用的邊坡坡率依次為1：1、1：1.25、1：1.25、1：1.25，其計算簡圖如圖2所示。

圖2　計算簡圖

圖3　K15+550橫斷面圖

邊坡穩定計算采用簡化bishop法，其安全系數為1.18。依據《公路路基設計規范》（JTGD30-2004），對于挖方高邊坡設計，本項目公路等級取“高速公路及一級公路”，路塹邊坡穩定安全系數范圍為“正常工況1.20～1.30，非正常工況Ⅰ1.10～1.20”。 參照規范可知該邊坡在正常工況下為欠穩定邊坡，需要對其進行加固治理。

4　加固治理

加固治理方案：邊坡設計高度、坡率、平臺寬度均不作變化，第Ⅰ級邊坡采用預應力錨索框架梁，第Ⅱ、Ⅲ級采用人字形骨架植草防護，采用簡化bishop法重新進行計算，其安全系數為1.23。（見圖3）

5　高邊坡設計要點分析

K15+460～K15+566.5右側深路塹作為第14合同段挖方高度最大的邊坡路段，在增從高速的高邊坡設計中具有一定的代表性。總結起來項目高邊坡設計要點如下：

⑴設計遵從“不破壞就是最大的保護”的理念，采用自穩定為主，加固為輔，盡量做到減少征地和棄方，合理放坡。高邊坡是人類改造自然的工程，邊坡設計首選自穩定，減少人類對自然界的干預與改造，最大限度地保護環境、最小程度地破壞、最大限度地恢復，使邊坡工程防護與生態保護和諧統一，達到安全、生態、美觀的防護目的。增從高速沿線邊坡除個別邊坡無法自穩定需要預應力錨桿、錨索、板樁墻加固處理外，其余均采用常規的植草、骨架防護，選用與華南地區氣候相宜的植被，以保護環境。

⑵邊坡地質災害成因分析：①地質方面原因。松散地質結構是邊坡滑坡的最重要地質基礎。本項目樁號范圍內右側邊坡開挖的土層除表層素填土之外，其余均處于全風化及強風化花崗巖巖層。根據現有的地質勘探報告及巖層風化特性，該處加固分析時，按照土質邊坡進行放坡。四級邊坡從下往上依次采用1：1、1：1.25、1：1.25、1：1.25，不宜做過大的邊坡坡率調整。放坡過緩，開挖量過大，征地范圍變大。放坡過陡，土質邊坡特性無法自穩定，輔以其他加固措施成本代價過大。②水的原因，包括降水影響及地下水影響。地下水位過高，土體自重增大，自然會增加滑坡風險。施工期及項目運營期降水滲入土體同樣影響邊坡穩定。③施工方面的原因。合理的邊坡開挖方法、施工工序才能保證邊坡開挖后的穩定性。

⑶加固治理原則：固“腳”強“腰”、截水排水。①固“腳”強“腰”，本路段邊坡在治理前，屬于正常工況下欠穩定邊坡，同時邊坡巖層為強風化及全風化花崗巖，為保證運營安全，采用預應力錨索加固坡腳。強腰設計主要體現在坡率及平臺設計。結合地質資料，選用合理的坡率及平臺寬度，綜合考慮邊坡穩定與土方開挖量、征地范圍的相對平衡，既保證邊坡能夠穩定又能保證控制工程成本。②修筑截水、排水設施。對于地表水，修筑截水溝、攔水平臺、排水溝，以減少雨水對邊坡沖刷以及對土體地下水的補給。對于地下水位較高的邊坡，在削坡卸載以后，邊坡就可能在動水壓力和潛蝕的作用下，失去原有的平衡狀態，如果沒有采取適當的排水措施，邊坡便可能失去穩定。因此在邊坡開挖的過程中，要先及時引排地下水，以降低孔隙壓力，保證邊坡的穩定。

⑷邊坡設計堅持采用邊挖邊測、動態設計的方法。高邊坡設計是一項十分復雜的工程，不論理論還是實踐都是探索階段的經驗做法，選用的力學模型也無法精確模擬實際狀況，所以高邊坡設計遠不只是一個純理論的分析設計。鑒于地質條件的復雜多變性，而現有的地質勘探資料可能存在局限性，以及在后續的施工方法、水文、天氣等都可能存在不可預見的變化，所以設計階段的高邊坡設計是一種超前的具有風險性預測的設計。因此，在增從高速高邊坡設計中我們不只重視前期勘察工作，對于整個施工期間所有資料的監測也非常重視，及時發現變化，匯總傳遞給設計，及時根據變化調整、完善、優化設計，盡量設計出合理、安全可靠、經濟適用、施工方便、工藝簡單、造價低的防護工程。

6　結束語

這幾年邊坡滑坡事件屢見不鮮，特別是2015年底深圳大型土方邊坡的滑坡，更加給人類合理改造自然活動敲響警鐘。本文結合增從高速一典型高邊坡斷面對高邊坡的穩定性及加固方案進行淺析。設計者在分析、計算、設計的過程中，既要熟悉影響邊坡穩定的原因，對可能出現的災害有前期預見性，又要對邊坡治理加固提出合理方案，保證邊坡穩定及公路的正常運營。●

［1］雷用，郝江南，肖強.高邊坡設計中的幾個問題探討［A］.貴州省巖石力學與工程學會2010年學術年會論文集［C］.2010.

［2］楊航宇，顏志平，朱贊凌等.公路邊坡防護與治理［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［3］岳尚全，王清，蔣軍，等.地質工程學［M］.北京：清華大學出版社，2006.