某公路變質砂巖深路塹邊坡加固設計探討

（安徽省綜合交通研究院股份有限公司，安徽合肥市，230000） 魏 遠

（安徽省交通規劃設計研究總院院股份有限公司，安徽合肥市，230000） 汪 剛

某公路位于皖南丘陵山區，區域地勢總體自西向東逐漸增高，沿線地形起伏較大。項目K13+305～K13+405 右挖方邊坡設計最大挖深30.91m，總體開挖長度100m。原始地形起伏較大，植被茂密，自然坡上緩下陡。邊坡地層巖性從上往下分別為碎石土、強～中風化變質砂巖。碎石土約3.5～7.5m，其下為強風化變質砂巖，厚為5.0～8.0m，下伏為中風化變質砂巖，自然邊坡坡度約為34°，現在邊坡整體穩定。因公路建設需要，對自然邊坡經切削后，需進行邊坡穩定性分析，并對邊坡進行加固設計。

1 邊坡地質概況

K13+305～K13+405 右挖方邊坡，現狀邊坡坡度30～35°，切坡坡向210°，現狀邊坡穩定，未見崩塌、滑坡等不良地質現象。邊坡巖性為志留系中上統太平群細砂巖、粉砂巖，石英砂巖，基巖大部裸露，地表覆蓋厚度較大，碎石土層約3.5～7.5m，其下為強風化變質砂巖，層厚5.0～8.0m，下伏為中風化變質砂巖。

路線走向299°，巖層坡向337°∠62°，發育三組節理：節理1：25°∠74°,節理2：280°∠84°,節理3：37°∠80°,節理4：162°∠57°。

赤平投影分析：路塹邊坡為反傾邊坡，節理1和節理2 與巖層成反傾，節理3 與節巖層成大角度相交，邊坡整體穩定，因節理裂隙較發育，節理1 和節理2、節理3和層理面分別組成楔形體，且強風化層較厚，可能發生局部楔形體滑動[1]。K13+305～K13+405結構面赤平投影圖如圖1所示。

圖1 K13+305～K13+405結構面赤平投影圖

2 邊坡穩定性評價

邊坡穩定性計算是野外調查級室內（外）試驗基礎上，了解邊坡巖性組成及力學參數，結合所在區的形特征和與路塹關系，分析邊坡基本變形特征、范圍和破壞模式，運用極限平衡原理，計算邊坡的穩定系數。本次計算理論主要采用《公路路基設計規范》（JTG D30-2015）中推薦的簡化Bishop分析法[2]。

2.1 計算參數的選定

該邊坡計算參數主要依據地勘資料提供參數，勘察中做好邊坡結構面的現場調查工作，現場確定結構面的軟、硬類型、結合程度及裂隙發育程度，選取有代表性巖石做抗壓試驗，同時進行相關的反演分析，綜合得出巖體參數如表1[3]。

表1 巖土力學參數

2.2 邊坡設計坡率

K13+305～K13+405右挖方邊坡設計最大挖深30.91m，根據地層巖性，通過周邊地區路塹邊坡調查，采用工程類比法，本次初步擬定分為四級邊坡，第一、二級邊坡高度為8m，坡率為1：0.75,第三級邊坡高度8m，坡率為1：1.00，第四級邊坡高度為7.1m，邊坡坡率為1：1.50。

2.3 計算工況的選定

根據《公路路基設計規范》（JTG D30-2015）規定，邊坡穩定性計算應分為以下三種工況：①正常工況：邊坡處于天然狀態下的工況；②非正常工況Ⅰ：邊坡處于暴雨或連續降雨狀態下的工況；③非正常工況Ⅱ：邊坡處于地震等荷載作用狀態下的工況。本次計算主要進行正常工況及非正常工況Ⅰ下的兩種工況的計算。

2.4 定性驗算

根據邊坡的切割形態的工點勘察資料選取K13+344斷面作為典型計算斷面，建立相應模型，對邊坡不同工況下，加固前后穩定性進行驗算，具體計算模型如圖2[4]。

圖2 分步開挖（正常工況）

通過對邊坡進行分級開挖工況分析如圖3[5]，邊坡的穩定性系數在逐步下降，潛在滑塌范圍也是逐步增加，計算結果顯示，邊坡全部開挖后穩定性系數降低至1.209，邊坡整體穩定性較好。暴雨工況下邊坡的整體穩定性系數為1.178。鑒于邊坡節理裂隙發育嚴重，存在兩組楔形節理，強風化層開挖后不支護，長時間可能產生局部垮塌，因此對第3級強風化層采用錨桿框架加強支護，錨桿長度為9m，設計錨固力為150Kn/m，經計算支護后邊坡安全系數提升至1.225，滿足規范要求[6~8]。

圖3 支護前后（暴雨工況）

3 結語

運用結構面赤平投影分析，該邊坡為反傾邊坡，節理1 和節理2 與巖層成反傾，節理3 與節巖層成大角度相交，邊坡整體穩定，因節理裂隙較發育，節理1 和節理2、節理3 和層理面分別組成楔形體，且強風化層較厚，邊坡強風化層可能發生局部楔形體滑動。