公路高邊坡穩(wěn)定性分析及防護(hù)設(shè)計

李曉華

(貴州交通巖土工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550011)

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公路高邊坡穩(wěn)定性分析及防護(hù)設(shè)計

李曉華

(貴州交通巖土工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550011)

在公路工程中，高邊坡數(shù)量較多，且地質(zhì)條件較為復(fù)雜，施工速度也相對較快，但在工程施工期間，變形破壞問題常常發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了公路高邊坡的穩(wěn)定性。基于此種情況，以某工程為實例，在分析工程地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，對其穩(wěn)定性與防護(hù)設(shè)計進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，以確保公路工程高邊坡施工質(zhì)量與安全。

公路；高邊坡；穩(wěn)定性；分析；防護(hù)設(shè)計

1 工程概況

某公路K147+740—K147+920段右側(cè)邊坡所處地區(qū)氣象是南亞熱帶向亞熱帶過渡的區(qū)域，日照較充足，干濕季節(jié)也十分清晰，全年中的無霜期達(dá)340 d，年平均氣溫為20.7°。

通過對該公路所處區(qū)域多年降雨量進(jìn)行探查發(fā)現(xiàn)，其平均降雨量達(dá)1 353.7mm，降雨量時間、空間分布不同，多余期間為每年的4月～8月，此階段為雨季，降水量為全年總降水量的70%～80%。由于該時間段內(nèi)雨量較多，發(fā)生的公路路塹邊坡滑坡、崩塌現(xiàn)象較多，屬于故障頻發(fā)期。所以，在雨季到來之前，需要做好邊坡施工防護(hù)的所有措施，以最大限度的降低降雨對邊坡穩(wěn)定性與防護(hù)措施的影響。

2 公路高邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 赤平極射投影分析

通過圖1可以發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域各個結(jié)構(gòu)面相較于坡面線內(nèi)側(cè)，能夠有效維持邊坡穩(wěn)定狀態(tài)。但巖質(zhì)泥的風(fēng)化速度較快，自身強度相對較低，并且吸水之后還會出現(xiàn)膨脹崩解的問題，而失去水分之后又會出現(xiàn)收縮開裂的問題，基于上述特征，其極容易轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^高液限的泥炭土，此種土質(zhì)不可逆，之后，巖石特性就會全部失去。通過對其他區(qū)域公路修筑經(jīng)營、方法進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該底層邊坡處容易引發(fā)崩塌與滑坡等故障，進(jìn)而對公路行車安全造成嚴(yán)重的威脅。

由此可知，如果施工情況正常，則該公路邊坡具有良好的穩(wěn)定性，但若是要在強降雨等惡劣環(huán)境下進(jìn)行施工，巖土體抗剪指標(biāo)會大大降低，此種情況下，邊坡穩(wěn)定性大幅減弱。

圖1 結(jié)構(gòu)面赤平極射投影分析圖

2.2 FLAC3D模擬分析

此次采用FLAC3D對該公路高邊坡進(jìn)行模擬分析，對于其邊界條件，主要采用FLAC3D中包含的fix、range命令對相關(guān)事項進(jìn)行合理的設(shè)置，然后還要以x=0、x=158、y=0、y=10界面模式設(shè)置法向約束，通過落實上述措施，就能夠通過下邊界對x、y、z方向的位移狀況進(jìn)行一定的管控，同時還可在該地區(qū)設(shè)置固定鉸支，之后還需要將其上邊界作為該公路高邊坡工程的自由邊界。

2.3 模擬結(jié)果分析

通過FLAC3D模型，計算出該項工程穩(wěn)定性系數(shù)為0.74，通過應(yīng)變增量，能夠確定滑動面位置。在該公路高邊坡工程中，跛腳的第一級邊坡為剪應(yīng)力聚集處，該區(qū)域剪應(yīng)變增量最大。通常情況下，第一級邊坡屬于炭質(zhì)泥巖，物理力學(xué)參數(shù)也較低，土體會順著第一級邊坡滑出，從而對坡腳土體造成擠壓，使得坡腳周圍土體剪應(yīng)變增量大幅提高，應(yīng)力情況也較聚集。

除此之外，當(dāng)完成了開挖施工作業(yè)之后，坡頂部位是沉降最嚴(yán)重區(qū)域，可達(dá)0.5 m。在坡腳位置處，由于開挖施工的影響，應(yīng)力會發(fā)生釋放，從而導(dǎo)致隆起變形情況，此階段隆起量為0.4 m。對于該工程邊坡最大側(cè)向位移，主要位于炭質(zhì)泥巖與砂巖交界處，并一直延伸至1.36 m處。對于該公路邊坡工程側(cè)向位移現(xiàn)象，主要存在于滑體部位，而滑床上幾乎不存在位移，由此可以看出，整個滑體有下滑趨向。

通過上述分析可知，在沒有進(jìn)行支護(hù)措施時，該公路高邊坡穩(wěn)定性相對較小，而開挖之后邊坡的變形量較大，坡腳具有明顯的應(yīng)力集中情況，邊坡還存在下滑趨勢。針對上述問題，需要在高邊坡腳處進(jìn)行固腳施工，并且還要采取合理的淺層與坡面防護(hù)對策，之后還要逐漸優(yōu)化邊坡排水系統(tǒng)，從而有效規(guī)避暴雨環(huán)境下淺層滑坡、崩塌故障的發(fā)生。

3 公路高邊坡防護(hù)設(shè)計分析

(1)漿砌片石擋墻。在該公路高邊坡工程第一級邊坡底部位置處，應(yīng)當(dāng)建設(shè)3 m高的漿砌片石重力式擋土墻，并且還要確保擋墻頂面寬度與底部寬度達(dá)60 cm、150 cm。

(2)錨桿施工、封閉軟質(zhì)巖防護(hù)設(shè)計。①挖除厚度為5 cm的炭質(zhì)泥巖。②在第一、第一級邊坡處設(shè)置錨桿。③通過HRB33522鋼筋加工，但需確保其間距達(dá)3×3 m，此時的錨桿長度分別為3 m、5 m。④進(jìn)行間隔跳打。⑤將C1噴射在邊坡挖除位置，此時的混凝土厚度為5 cm。

(3)懸掛鐵絲網(wǎng)。將鐵絲網(wǎng)懸掛在該工程第一與第二級邊坡處，但在進(jìn)行鐵絲網(wǎng)懸掛作業(yè)之前，需要對其進(jìn)行鍍鋅防腐處理，此時應(yīng)盡量采用50×50 mm蜂巢狀菱形網(wǎng)。對于網(wǎng)片之間的搭接，需確保其長度小于12 cm，之后還需要采用鐵絲、錨桿綁扎、固定。

(4)懸掛三維網(wǎng)。第三、第四級邊坡大多為碎石粉質(zhì)黏土，不會影響到邊坡自身的穩(wěn)定性，所以可通過懸掛三維網(wǎng)植草的方式進(jìn)行防護(hù)，但如果坡面受到雨水沖刷，通常會引發(fā)水土流失，此時需要對其進(jìn)行重點防護(hù)。

(5)邊坡綠化設(shè)計。通過噴射基材、噴播草種對邊坡進(jìn)行綠化。但在此過程中，需要從正面進(jìn)行基材的噴射作業(yè)，并且還要重點噴射凹凸部位與死角部位。在完成基材的噴射作業(yè)之后，需要確保金屬網(wǎng)上的基材厚度為2～3 cm。

(6)排水設(shè)計。通過邊坡開挖施工，該公路高邊坡會構(gòu)成反坡，此時不可設(shè)置坡頂截水溝。但為了有效降低雨水對其的影響，應(yīng)設(shè)置仰斜式排水孔，以此來實現(xiàn)引排坡體地下水的目的，從而保證邊坡排水的暢通。

4 結(jié) 語

綜上所述，在公路工程施工過程中，常常包括諸多高邊坡，其穩(wěn)定性具有十分重要的作用，一旦出現(xiàn)失穩(wěn)或是崩塌問題，必將直接影響著整體工程質(zhì)量與安全，此情況下，必須要對公路高邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行深入的研究，并且還要采取適宜的邊坡防護(hù)措施，以確保行車人員生命財產(chǎn)安全。

[1] 武金博.高速公路邊坡穩(wěn)定性分析與安全防護(hù)技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2011，(34)：54-55.

[2] 劉長平.山區(qū)高速公路路塹高邊坡穩(wěn)定性分析評價[J].安徽地質(zhì)，2010，(20)：234-236.

[3] 許宇明.基于FLAC～(3D)的山區(qū)高速公路高邊坡支護(hù)方案優(yōu)化設(shè)計[J].公路工程，2015，(6)：67-69.

2016-04-12

李曉華(1981-)男，貴州松桃人，工程師，主要從事工程地質(zhì)工作。

U417.1

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1008-3383(2016)07-0067-02