高速公路改擴建工程高邊坡防護技術分析

陳曉維

文章以某高速公路改擴建工程高邊坡為依托，針對改擴建高邊坡防護施工安全風險大、進度慢等特點，綜合進度、難易、安全、造價、工程量等因素進行了防護方案比選。通過多方案探討與分析，選擇綜合效益好的防護方案，可為高速公路改擴建工程類似高邊坡防護施工提供借鑒。

高速公路;改擴建;高邊坡;防護技術

0?引言

隨著社會經濟的發展，部分原有高速公路已難以適應沿線交通量增長的需求，利用現有道路進行擴容改擴建已成為一種趨勢，也是國家“十三五”規劃的重點發展內容之一。在高速公路改擴建高邊坡防護施工中，合理地選擇防護施工方案，既能保證施工進度和施工安全，降低施工成本，又能保證施工后高邊坡的穩定性，避免發生邊坡沉降、坍塌、開裂等問題。因此，本文的多方案比選分析法對提高高速公路改擴建高邊坡防護施工社會效益、經濟效益及環保效益有一定積極意義。本文以某高速公路改擴建工程的高邊坡防護施工為例進行闡述。

1?工程概況

原高邊坡高度約38 m，為某高速公路原有收費站擴建后形成的五級邊坡，第一級坡率為1：1.5，第二級至第五級坡率為1：1.75，單級坡高約8 m，防護基本以植草為主，局部采用拱形骨架防護。坡面綠化效果好，邊坡整體基本穩定，但第一、二級出現局部滑塌。因改擴建建設需要增加一條9 m寬的二級路連接線，需要對主線右側邊坡進行拓寬開挖，故高邊坡需再次拓寬，拓寬后的總體平面圖如下頁圖1所示，邊坡最大高度增加至47 m，基本到達山體坡頂。

邊坡地質條件：結合該高速公路原收費站施工勘探鉆孔及試驗資料，并通過舊路邊坡工程類比，反演推算確定如下計算參數：黏土混碎石粘聚力C=33 kPa，內摩擦角φ=18°;全風化硅質頁巖粘聚力C=25 kPa，內摩擦角φ=16°;強風化硅質頁巖粘聚力C=35 kPa，內摩擦角φ=25°。

2?邊坡防護施工方案分析

2.1?邊坡初始防護方案

第一級坡腳設置片石混凝土矮墻，第一級至第三級坡面采用錨桿框格植草防護，第四、五級采用拱形襯砌拱植草防護，第六級采用三維網噴播草、灌籽防護。邊坡分級為8 m一級。為有效疏干坡體地下水，防止地下水降低巖體強度，在第一級至第四級邊坡坡面設置深層導水孔，導水孔深15 m。

穩定性驗算分析：邊坡采用圖2所注坡率開挖，正常工況下安全系數為1.31，暴雨工況下安全系數為1.10，暴雨工況滿足規范下限要求（暴雨工況要求范圍為1.1～1.2）。因此，邊坡不采用錨索地梁加固，但邊坡主要為碎石土及較為破碎的軟巖組成，仍需加強坡面防護，避免出現淺層坍塌。

2.2?邊坡防護方案分析

考慮該拓寬開挖邊坡防護施工工程位于重要門戶城市，施工及運營安全問題尤為重要，因此要對該高邊坡開挖及防護方案進行優化及穩定性驗算，確保邊坡穩定、安全。

2.2.1?方案一：連接線平縱方案不變，設置寬平臺卸載

與初始防護方案一致，縱面與其標高一致平行拓寬，邊坡分級為8 m一級，第二級平臺寬6 m、第四級平臺寬14 m，其他平臺寬2 m，邊坡坡率不變，通過設置寬平臺卸載以提高邊坡安全儲備。由于邊坡開挖已基本到頂，坡頂平緩，邊坡總高度增加3 m多。典型橫斷面設計如圖3所示。

穩定性驗算分析：邊坡采用圖3所注坡率開挖，正常工況下安全系數為1.44，暴雨工況下安全系數為1.21，均滿足規范上限要求。但邊坡主要為碎石土及較為破碎的軟巖組成，需加強坡面防護，避免出現淺層坍塌。

2.2.2?方案二：調整連接線平縱方案，邊坡中部寬平臺卸載

調整連接線平面右移15 m，縱面抬高8 m至舊路第一級平臺高度，將第一級平臺寬度拓寬至14.8 m（3 m安全襟邊+9 m路基寬+2.8 m邊溝及碎落臺），將以上部分再平行放坡開挖，邊坡坡率同原設計斷面，第二級平臺寬10 m，其他各級2 m，邊坡總高度增加2 m多。典型橫斷面設計如圖4所示。

連接線縱面由原設計平順狀態調整為中部凸起的駝峰狀，按縱坡3%控制，平縱影響范圍大致為1 km。縱坡抬高路段外側與收費站相鄰路段需設置擋墻、護面墻支擋，保障連接線路基穩定及避免路基刷坡侵占收費站。路段內兩處人行通道因填土高度增加，需重新加強設計。由于平、縱面調整，部分路段還需重新征地。

穩定性驗算分析：邊坡采用圖4所注坡率開挖，正常工況下安全系數為2.12，暴雨工況下安全系數為1.78，均滿足規范要求。但邊坡主要為碎石土及較為破碎的軟巖組成，需加強坡面防護，避免出現淺層坍塌。

2.2.3?方案三：連接線縱面抬高，平面不變

保持連接線平面不變，縱面抬高9 m，靠近收費站側設置樁板墻支護，樁板墻背后填高強度、低壓縮性填料，使得頂部寬度達到約13.5 m（3 m安全襟邊+9 m路基寬+1.5 m邊溝及碎落臺），以上舊路邊坡斷面形式保持不變。典型橫斷面如圖5所示。

連接線縱面由原設計平順狀態調整為中部凸起的駝峰狀，縱坡抬高路段外側與收費站相鄰路段需設置擋墻、護面墻支擋，保障連接線路基穩定及避免路基刷坡侵占收費站。路段內兩處人行通道因填土高度增加，需重新加強設計。由于縱面調整，部分路段還需重新征地。

穩定性驗算分析：在L1K線路面以上的舊路邊坡正常工況下安全系數為1.29，暴雨工況下安全系數為1.08，暴雨工況不滿足規范要求，在暴雨工況安全系數取值1.2時，需提供428 kN抗滑力，故坡面需要進行加固。

2.2.4?方案四：調整連接線平縱方案，第一級設置寬平臺開挖

調整連接線平面設計線右移15 m，縱面抬高8 m至舊路第一級平臺高度，將第一級平臺寬度拓寬至14.8 m（3 m安全襟邊+9 m路基寬+2.8 m邊溝及碎落臺），將以上部分再平行放坡開挖，邊坡坡率同原設計斷面，各級平臺寬2 m，邊坡總高度不變。典型橫斷面圖如圖6所示。

連接線縱面由原設計平順狀態調整為中部凸起的駝峰狀，按縱坡3%控制，平縱影響范圍大致為1 km。縱坡抬高路段外側與收費站相鄰路段需設置擋墻、護面墻支擋，保障連接線路基穩定及避免路基刷坡侵占收費站。路段內兩處人行通道因填土高度增加，需重新加強設計。由于平、縱面調整，部分路段還需重新征地。

穩定性驗算分析：邊坡采用圖6所注坡率開挖，正常工況下安全系數為1.27，暴雨工況下安全系數為1.06，暴雨工況不滿足規范要求，故坡面需要進行加固。

2.3?方案綜合比選分析

2.3.1?邊坡坡面防護方案比選

通過對原高邊坡防護方式及穩定性分析，其邊坡坡面擬采用以下防護方案，具體如表1所示。

2.3.2?邊坡防護方案綜合比選

通過與初步防護方案對比，各方案主要工程量、工程造價、征拆面積、施工難易程度、安全可靠度等方面綜合比選明細如表2所示。

根據邊坡防護方案分析及表1、表2可知，方案一、方案二穩定性分析滿足規范上限要求，邊坡不用特殊加固，但考慮到巖土體參數為經驗類比取值，其值受雨水影響較大，也需要加強坡面防護。方案三、方案四坡面經特殊加固后，其穩定性得到明顯提高，安全可靠度高;在開挖土石方、錨桿等主要工程量方面，方案三、方案四較小;從施工難易程度來說，方案三難度較大;在征地面積方面，方案三、方案四所需面積較小。綜合方案比選及分析知，推薦安全可靠度高、工程造價居中、征地少、土石方開挖較少的方案四。

3?結語

本文以某高速公路改擴建工程高邊坡防護施工為實例，通過對高邊坡拓寬開挖、邊坡防護方式不斷優化、比選和分析，確定了在工程造價、安全可靠度等方面綜合效益較好的防護方案，進一步提升了邊坡防護的施工質量和品質，為后續高速公路改擴建工程高邊坡防護施工提供借鑒。

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