某山區市政道路工程路塹邊坡的地質條件與支護工程設計研究

趙亮 楊洪

摘要：針對某山區市政道路工程實際情況，在簡述其路塹邊坡工程地質條件的基礎上，對其支護工程設計進行深入分析，包括支護技術參數、設計思路和支護措施，旨在為實際的邊坡支護施工提供技術參考，保證邊坡支護效果。

關鍵詞：道路工程；路塹邊坡；地質條件；支護設計

在道路工程建設中，路基平場開挖，難免產生邊坡，為保證邊坡穩定和安全，避免發生滑塌等事故，需要在掌握邊坡工程地質條件等基本情況的基礎上，做好邊坡的支護工程設計，采取合理可行的支護措施。

1.工程概況

某市政道路工程位于貴州省清鎮市境內，道路工程K0+360～K0+500段右幅路基開挖后形成路塹邊坡，邊坡受區域地質構造的影響，在局部地段形成順向巖質邊坡，順向巖質邊坡段曾在道路開挖過程中多次沿巖層層面發生順層滑動，原邊坡處置方案為沿巖層層面進行整體削方，但在邊坡開挖過程中未完全沿巖層層面進行削方，進而在坡腳形成高2m～6m的臨空面。該道路于2017年3月建成通車，同年6月在連續降水的情況下K0+425～K0+440段右幅邊坡坡腳處發生局部垮塌（未發生整體滑動破壞），發生滑塌段邊坡坡頂高程為1240.1m～1255.7m，坡腳人行道高程為1228.0m～1228.8m，坡高11.3m～27.3m，該邊坡失穩破壞后果很嚴重，邊坡安全等級為一級，為永久性邊坡，邊坡設計使用年限不低于道路使用年限。

2.地質條件

2.1地形地貌

場區地處貴州高原中部，地貌組合類型屬低中山溶蝕斜坡地貌，地形起伏較大，場地范圍內地勢呈西高東低，最高點處在西側坡頂，高程為1300m左右，最低點處在東側四號路，高程為1228m左右，有72m左右的相對高差。本次勘察的邊坡已開挖成形，坡頂高程在1240.1m～1255.7m范圍內，坡頂人行道的高程在1228.0m～1228.8m范圍內，坡高為11.3m～27.3m；K0+360～K0+410段邊坡是坡比為1∶1的分級邊坡，坡面防護措施為掛三維網植草防護，K0+420～K0+500段邊坡沿巖層層面進行開挖，坡度在5°～35°范圍內，沒有對坡面做任何處理。

2.2地質構造

通過對區域范圍內地質資料、場地和周邊環境的調查，在與邊坡坡頂相鄰近和場地范圍內存在斷層，分別為F1斷層和F2斷層（見圖1）。

其中，F1斷層是正斷層，走向和傾向分別為131°～154°、221°～244°，傾角為58°，在地表可見長度為200m左右的出露，破碎帶的寬度在0.2m～0.8m范圍內，斷層兩盤巖層產狀有很大的變化，巖性屬于三疊系中統關嶺組泥質白云巖夾泥灰巖及泥巖；F2斷層屬于逆斷層，走向和傾向分別為45°、135°，傾角為85°，在已開挖完成的邊坡表面出露，長度為74m，破碎帶的寬度在0.1m～0.2m范圍內，斷距為1m～2m，斷層兩盤巖層產狀沒有太大的變化，巖性是三疊系中統關嶺組泥質白云巖夾泥灰巖及泥巖；受兩個斷層的協同作用，場地范圍內可見一處向斜構造，其走向為114°～123°。通過現場調查可知，三疊系中統關嶺組泥質白云巖夾泥灰巖及泥巖，主要是泥質白云巖，層厚在0.02m～ 0.2m范圍內，呈薄至中厚層狀，巖層層面分離，平直光滑，泥質充填，局部存在泥化夾層，是典型的結合程度為很差～結合極差的軟弱結構面。

在邊坡巖體當中，存在兩組節理裂隙面，分別為J1和J2，其中，J1的產狀為27°∠85°，J2的產狀為262°∠60°。其中，J1的發育密度為3條/米～5條/米，發育長度在0.2m～ 4.0m范圍內，張開度小于3.0mm，節理面保持平直且光滑，沒有充填，是結合程度較差的硬性結構面；J2的發育密度為1條/米～3條/米，發育長度在0.2m～0.6m范圍內，張開度小于3.0mm，節理面保持平直且光滑，沒有充填，是結合程度較差的硬性結構面。

2.3地層巖性

根據現場勘察情況，場地地層從上到下主要由第四系素填土及三疊系中統關嶺組泥質白云巖夾泥灰巖及泥巖組成，其中，素填土結構較為松散，成分以碎石與塊石為主，含有少量的粘土，場地范圍內零星分布在坡腳的人行道，層厚在0.3m～0.6m范圍內，平均厚度0.44m；基巖若按照風化程度分類，可分成強風化層與中風化層，其中，場地范圍內強風化層主要分布在坡頂沒有開挖的部位，為灰白—灰黃色，發育有風化裂隙，巖質較為松軟，容易破碎；中風化層為淺灰—灰白色，薄至中厚層狀，發育有節理裂隙，巖芯的形狀主要是塊狀和短柱狀，巖石較為破碎。

3.支護工程設計

3.1設計參數

以勘察報告為依據，結合《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013），并綜合考慮已經進行開挖施工的邊坡，其開挖時間已經有了3年的時間，在完成開挖后，邊坡的整體沒有產生變形，只是在坡腳的臨空地帶產生部分掉塊現象，該場地巖土體抗剪強度指標取勘察報告給出的指標作為本次支護設計指標，支護設計采用的巖土體物理力學參數如表1所示。

3.2支護設計

（1）K0+360～K0+410段右幅邊坡（Ⅰ區）

該段邊坡屬于切向巖質邊坡，在按照1∶1的坡比分級放坡之后，邊坡整體保持穩定，皮面采用掛三維網植草的方法進行防護封閉，本次設計不對此段邊坡實施處理。

（2）K0+410～K0+440段右幅邊坡（Ⅱ區）

該段邊坡的坡腳有臨空面存在，可能在巖層的層面上產生順層滑動現象，設計在臨空面位置設置抗滑樁來支擋，并在坡面采用三維植被網噴播植草的方法進行護坡。

（3）K0+440～K0+500段右幅邊坡（Ⅲ區）

該段邊坡主要采用三維植被網噴播植草的方法進行防護，同時在K0+440～K0+460段的坡腳處設置護腳墻。

3.3支護措施

3.3.1 K0+410～K0+440段右幅邊坡（Ⅱ區）

（1）抗滑樁

抗滑樁主要布置在坡腳人行道邊線以外0.5m，總樁數為9根，均采用方樁，尺寸為1.5m×2.0m，樁長11.0m，錨固段需嵌入到中風化基巖中至少5.0m，施工中要結合實際情況，適當對錨固段的深度予以加深，在樁頂使用冠梁來連接，在樁間則使用擋土板連接。

①配筋

抗滑樁的縱筋以HRB400級螺紋鋼筋為主，鋼筋保護層厚度按70mm控制，靠山側鋼筋16Φ25通長分布，將兩根焊接成一束，間隔距離為200mm，并設置長度為7m的8Φ22加強筋；背山側鋼筋16Φ22通長分布，將兩根焊接成一束，間隔距離為200mm；側向鋼筋每邊4Φ22通長分布，間隔距離為380mm；箍筋以HRB335級螺紋鋼筋為主，Φ16@200。縱筋錨入冠梁1150mm，端頭帶90°彎鉤，彎折長度為300mm。

②混凝土

抗滑樁混凝土以C30商品混凝土為主。

③冠梁

冠梁尺寸為2.0m×1.2m，其頂底部均配置9Φ22主筋，采用HRB440級螺紋鋼筋，并在兩側分別配置3Φ22腰筋，采用HRB440級螺紋鋼筋，連接的接頭主要為滾軋直螺紋鋼筋，箍筋采用四肢箍筋，Φ16@200，采用HRB335級螺紋鋼筋，鋼筋的保護層厚度按照50mm控制，混凝土以C30商品混凝土為主。

④擋土板

擋土板的厚度為0.3m，雙層雙向配筋，其中，橫向鋼筋采用Φ14@200（HRB335級螺紋鋼筋），單支箍筋Φ14@200（HRB335級螺紋鋼筋），縱向鋼筋采用Φ14@200（HRB335級螺紋鋼筋），單支箍筋Φ14@400（HRB335級螺紋鋼筋）。鋼筋和樁之間采用鉆孔灌注植筋膠相連，鋼筋需進入到樁內至少15倍鋼筋直徑的長度。植入的鋼筋和擋土板橫向鋼筋通過焊接相連，連接長度應達到鋼筋直徑的15倍以上。鋼筋保護層厚度應達到50mm以上，混凝土以C30商品混凝土為主。泄水孔的布置按照2m×2m進行，管材主要為Φ100PVC塑料管，單根長400mm，按5%向外傾斜。

（2）三維植被網噴播植草

①三維網應滿足國家提出的環保要求，以EM3型三維網為宜，共設置三層，其中，底部兩層采用雙向拉伸網，上部一層采用非拉伸擠出網，厚度應達到12mm以上，單位面積的質量需達到260kg以上；橫向與縱向的拉伸強度都要達到1.4kN/m以上，幅寬要達到1m、1.5m和2m，焊點保持牢固，顏色采用黑色或者是綠色。

②噴漿混合物材料包括草種、有機復合肥（N、P、K）、土壤改良劑、纖維（或紙漿）、著色劑、保水劑、粘合劑、水等。

③先添加纖維、種子、肥料、水，將水添加到2/3后進行攪拌，在攪拌的同時添加粘合劑，均勻攪拌，在形成均勻溶液之后開始噴播。

3.3.2 K0+440～K0+500段右幅邊坡（Ⅲ區）

（1）三維植被網噴播植草

與K0+410～K0+440段右幅邊坡（Ⅱ區）相同。

（2）護腳墻

在K0+440～K0+460段的坡腳設置護腳墻，采用直立狀路肩墻，其基礎埋深應達到0.5m以上，以中風化基巖為持力層。

3.4截排水措施

在邊坡坡頂2m以外的位置進行截水溝設置，且截面采用梯形斷面，兩側坡度按照1∶0.25控制，深0.65m，頂、底部寬度分別為0.9m和0.84m，溝寬0.2m，溝底厚0.1m，在溝底需鋪設厚度為0.05m的砂墊層，溝身與溝底部均采用強度等級為C25的混凝土進行澆筑，同時還需使用水泥砂漿實施抹面。

3.5耐久性設計

（1）該邊坡的混凝土結構長時間暴露在干濕交替環境當中，其環境類別屬于二b。

（2）采用C30混凝土，水膠比按0.50控制，氯離子的含量不超過0.15%，對于采用素混凝土澆筑而成的構件，其強度應達到C25以上。

（3）所有金屬部件都要按照要求做好防銹處理。

（4）主筋保護層厚度應達到30mm以上。

（5）做好定期檢測與維修。

4.結語

綜上所述，邊坡支護是山區道路建設重要內容與環節，在實際工作中，應先掌握邊坡所在地區的工程地質條件，然后根據實際情況開展專門的支護設計，保證支護設計合理與有效，為實際的邊坡支護施工提供參考借鑒。

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