貴州某高速公路順層邊坡處治方案與優(yōu)化設(shè)計(jì)

阮高、龔曉星

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州貴陽(yáng)550000）

1 工程概況

近年來(lái)隨著貴州省經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。由于貴州山區(qū)地形起伏大，地貌多樣，地質(zhì)條件復(fù)雜，高速公路在建設(shè)過(guò)程中，難免出現(xiàn)各種問(wèn)題，其中邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題則是設(shè)計(jì)人員需要高度關(guān)注的重要課題之一。貴州特殊的地質(zhì)環(huán)境，導(dǎo)致了邊坡問(wèn)題中的順層邊坡問(wèn)題與工程建設(shè)的矛盾越來(lái)越突出。順層邊坡，尤其是具有軟弱夾層的硬質(zhì)巖邊坡，會(huì)因?yàn)橛晁治g、施工擾動(dòng)等外界因素而導(dǎo)致順層滑移失穩(wěn)。邊坡的穩(wěn)定性關(guān)系著工程運(yùn)行和工程成本，甚至制約著工程的可行性，是高速公路安全、順利建設(shè)的關(guān)鍵。且順層滑坡具有滯后性和突發(fā)性，如若是設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，或是施工處理不當(dāng)，都會(huì)給工程運(yùn)營(yíng)帶來(lái)較大的隱患。

貴州某高速公路順層邊坡路段位于云貴高原中部的西部高原山區(qū)，地勢(shì)從整體上呈西低東高的特點(diǎn)。場(chǎng)區(qū)地形地貌類型為巖溶峰叢峽谷及其過(guò)渡類型，地形起伏較大，自然橫坡較陡，沿線高程范圍海拔為1148～1238m，相對(duì)高差90m。路基高邊坡為上覆碎石土，下覆中風(fēng)化灰?guī)r夾泥巖[1]。

2 邊坡處治

如圖1所示，設(shè)計(jì)路段切割左側(cè)山體而過(guò)。現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)繪及邊坡開挖揭示：該路段上覆黏土夾碎石為2～4m，下覆三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組中厚層狀灰?guī)r夾泥巖，巖體軟硬相間，泥巖以條帶及泥膜夾于灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r中，強(qiáng)風(fēng)化層厚5.0～7.0m，產(chǎn)狀285o∠23o，巖層傾向路基。

由于巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，軟硬相間，施工路基時(shí)，若采用切腳開挖，易誘發(fā)灰?guī)r層沿著泥巖層滑動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)大型滑坡災(zāi)害。根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015），目標(biāo)邊坡的潛在滑動(dòng)帶屬于軟弱層帶，其穩(wěn)定性計(jì)算可采用平面解析法進(jìn)行分析計(jì)算[2]：

式（1）～（5）中：

T——滑體每延米下滑力（kN/m）；

R——滑體每延米抗滑力（kN/m）；

c——滑動(dòng)面處的巖土體黏聚力（kPa）；

j——滑動(dòng)面處巖土體內(nèi)摩擦角（°）；

L——滑動(dòng)面長(zhǎng)度（m）；

G——滑體單每延米度自重（kN/m）；

Gb——滑體每延米豎向附加荷載（kN/m）；

θ——滑動(dòng)面傾角（°）；

U——滑面每延米總水壓力（kN/m）；

V——滑坡后緣裂隙面上的每延米總水壓力（kN/m）；

Q——滑體每延米水平荷載（kN/m）；

hw——滑坡后緣裂隙充水高度（m），根據(jù)裂隙情況及匯水條件確定[3]。

根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)段地勘試驗(yàn)資料以及經(jīng)驗(yàn)校核數(shù)據(jù)、計(jì)算該邊坡穩(wěn)定性時(shí)，所采用的物理力學(xué)指標(biāo)如表1。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算所采用的物理力學(xué)指標(biāo)

經(jīng)穩(wěn)定性驗(yàn)算后，設(shè)計(jì)邊坡按1∶0.25～1∶0.75 放坡，最大挖方邊坡高17.2m，取正常工況下安全系數(shù)1.25 計(jì)算，邊坡剩余下滑力為1298kN/m。第一級(jí)邊坡采用抗滑樁及擋墻支擋，第二級(jí)邊坡采用錨索豎梁及錨桿框架加固[4]，如圖2所示。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于路基開挖及路基切角開挖的進(jìn)行，觀測(cè)到左側(cè)坡體發(fā)生整體滑移破壞，邊坡坡口線外60m 范圍內(nèi)的山體發(fā)現(xiàn)不同程度拉裂，張拉裂縫寬20～30cm，裂縫最大長(zhǎng)度96m，且基本貫通，滑坡前緣位于路基設(shè)置抗滑樁處，高出路面標(biāo)高3～4m，因此需對(duì)滑坡進(jìn)行治理[5]。

由于滑體滑移距離較大，且整體較松散，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化原始設(shè)計(jì)。優(yōu)化后，目標(biāo)地段主要采取順層清方進(jìn)行治理，同時(shí)調(diào)整邊坡防護(hù)，如圖3、圖4所示。順層清方后邊坡最大高度為51.5m，共分5 級(jí)，第一至三級(jí)坡面設(shè)置錨桿框架植草防護(hù)[6]，錨桿長(zhǎng)6m；第四、五級(jí)坡面植草綠化；ZK47+600 斷面處側(cè)向放坡與原設(shè)計(jì)相接，坡面設(shè)置錨桿框架植草防護(hù)，錨桿長(zhǎng)9m。ZK47+680～ZK47+720 段邊坡坡口線外5m設(shè)置截水溝，長(zhǎng)度100m，與原設(shè)計(jì)截水溝接順。

4 結(jié)語(yǔ)

順層邊坡問(wèn)題在本高速項(xiàng)目中是較為突出的工程問(wèn)題，處理不當(dāng)將引起滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重影響和制約施工進(jìn)度。本路段經(jīng)治理后，邊坡整體穩(wěn)定，治理效果較好，目前該高速已經(jīng)通車3年多，運(yùn)營(yíng)狀況良好。順層滑坡作為高速公路工程中常見的潛在危害，應(yīng)該引起高度重視。勘察設(shè)計(jì)階段應(yīng)盡量降低邊坡高度，加強(qiáng)對(duì)該類邊坡調(diào)查及防護(hù)設(shè)計(jì)。施工階段應(yīng)按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求及時(shí)進(jìn)行邊坡防護(hù)。邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)充分結(jié)合土石方及用地情況，采取以放緩邊坡為主的支擋防護(hù)措施。勘察、設(shè)計(jì)與施工的有效結(jié)合是在工程實(shí)施過(guò)程中極為重要的環(huán)節(jié)。需要通過(guò)設(shè)計(jì)后期服務(wù)工作，加強(qiáng)對(duì)重要工點(diǎn)地質(zhì)復(fù)核工作、貫徹動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理念，以減少工程建設(shè)中地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率，保證項(xiàng)目建設(shè)順利推進(jìn)，達(dá)到降本增效的目的。