淺談山區公路深挖路塹邊坡防護設計

陸 愉

(福建省迅捷交通科技有限公司，福建 福州 350001)

在山區公路建設過程中，福建省受山地丘陵地形限制，工程為達到技術標準要求，不得不開挖山體，形成高邊坡。由于開挖山體，破壞了山體原有的穩定，同時因降雨等作用，土體物理力學指標降低，容易造成山體邊坡失穩。路塹高邊坡防護設計應結合工程地質勘察資料，采取自穩定為主，加固為輔，排水、防護并重的綜合處理措施，確保邊坡穩定安全。本文結合寧德市霞浦縣某二級公路路塹高邊坡的防護設計進行論述分析，供同行借鑒與參考。

1 工程地質情況

本段邊坡場區位于東南沿海剝蝕殘丘間山間溝谷地貌區。場區內主要地層，由上至下依次為：第四系坡積層(Qdl)坡積(含碎石)粘性土(5-122)，燕山早期(γδ52)侵入花崗閃長巖及其風化層。場區內未見滑坡、崩塌等大型不良地質作用；未見明顯的區域性斷裂構造及其次生構造跡象；未見活動性構造跡象。區域地質相對穩定。

2 深挖路塹邊坡穩定性分析

路塹邊坡穩定性分析法主要包括極限平衡法、數值分析法等，目前極限平衡法在我國邊坡穩定性分析中發展相對成熟，是一種普遍使用的定量分析方法。具體方法是邊坡的巖土體破壞是沿著假定滑動面滑動造成，將有滑動趨勢范圍內的巖土體按某種規則劃分成若干小條塊，通過建立邊坡的平衡方程對可能的力學變形破壞方式進行系統的分析評價。目前已有的極限平衡法包括瑞典條分法、Bishop法、Spencer法等，其優點包括模型簡單、計算便捷、對各種復雜狀態下的結構給出的結論比較準確及方便工期緊張的邊坡設計。基于劉亞軍[1]路塹邊坡的安全系數瑞典條分法比Bishop法及Spencer法保守。

現采用瑞典條分法根據以下公式對邊坡進行邊坡穩定計算，具體巖土層參數見表1。

式中：K--整個滑體計算的安全系數；l--單個土條的滑動面長度(m)，l=bsecθ；b--土條的寬度(m)；W,θ--條塊重力(kN)與第i個土條中點處切線與水平線的夾角((°))；C,φ--土的抗剪強度指標粘聚力(kPa)和內摩擦角((°))，取總應力指標。

利用理正綜合邊坡軟件計算，本邊坡在一般工況下整個滑體計算的安全系數為1.093，邊坡滑動面出現在第二階邊坡。根據規范[2]，邊坡不滿足規范規定的安全系數，是欠穩定的。

表1 土層參數表

對于邊坡在正常工況下穩定安全系數介于1.0～1.15之間的欠穩定的邊坡，如果不增設支擋加固工程，雖可暫時保持穩定，但在強降雨等各種不利因素的影響下，邊坡有失穩的可能，要使邊坡的穩定系數提高到1.15以上，并能滿足非正常工況下規范規定的穩定系數要求，必須采取必要的工程措施，確保邊坡的穩定。

3 深挖路塹邊坡防護措施

公路路基挖方邊坡防護應符合保證路基邊坡安全穩定，就地取材，降低工程造價的原則，盡量做到技術可行，經濟合理，施工方便。

針對該邊坡高陡、地下水賦存在巖層裂隙中，且為順層節理，邊坡穩定性較差的特點，采用邊坡加固處理措施如下。

在邊坡第二、三階設置錨桿(錨索)框架進行邊坡加固，其余各階邊坡坡率放緩結合草灌生態防護設計。

表2 錨固體信息

以上措施(表2)在技術上都可以提高邊坡的穩定性，根據結合自身地質勘察資料，采用自穩定為主，加固為輔，排水、防護并重的綜合處理措施，確保路塹邊坡的安全可靠的原則對比可以看出如下情況①錨桿(錨索)框架方案工程造價適中，且框架間用草灌防護后，綠化景觀效果明顯；②結合項目詳勘提供的工程地質資料，通過對典型斷面計算得知，本項目邊坡滑動面出現在第二階邊坡。故采用錨桿(錨索)框架方案與草灌相結合的生態護坡技術作為設計實施方案。本段路塹邊坡總體邊坡防護執行“二級邊坡工程”動態設計。

經過加固支護措施處理的邊坡利用理正綜合邊坡軟件對典型斷面采用瑞典條分法重新進行邊坡穩定計算，計算結果如下。

由計算結果圖1得知，在經過對第二、三階采用錨桿(錨索)框架加固措施處理后邊坡在一般工況下整個滑體計算的安全系數為1.275>1.093(未進行加固處理的邊坡安全系數)，路塹邊坡穩定安全系數滿足規范[3]要求，故本次的邊坡防護設計方案是可行的。

圖1 加固后計算結果圖

對于本段深挖路塹邊坡，在對邊坡進行固“腳”強“腰”防護設計的同時，為提升路塹整體穩定性應加強邊坡排水措施。

為評價邊坡防護方案的有效性，應在邊坡防護方案付諸實施后，對坡體等進行監測，及時分析和評價防護方案的有效性。本段路塹邊坡在坡頂及坡體中部平臺設置2處地表位移監測，并設有2孔總孔深60m的深孔位移監測用于施工期監測。運營期的監測設有地表位移監測及錨桿(索)預應力監測。

4 結 語

對于山區公路深挖路塹邊坡防護，文章通過對深挖路塹邊坡防護實體工程及穩定性分析進一步驗證，滑動面剪出口附近增設預應力錨桿(錨索)框架加固結合草灌生態護坡進行防護的有效性明顯，工程通車5年未見病害，可供同行交流學習，以求共同提高。