公路路堑高边坡设计探讨

公路路堑高边坡设计探讨

[摘要] 某路堑高边坡为二元边坡，边坡岩体均属软质岩，通过对于该高边坡的稳定性分析与工程设计理论和方法在实践中的应用作了一些探讨和总结,为类似边坡工程提供工程类比的依据和鉴戒。

[关键词] 路堑高边坡，软质岩，稳定分析，防护

0 前言

路堑高边坡是指土方开挖高度≥20m的边坡、岩石挖方边坡高度超过30m、以及不良地质、特殊岩土地段的挖方边坡[1]，路堑高边坡受到各种不稳定因素的影响,成为滑坡、崩塌等地质灾害和工程事故的多发地段,现已引起土木、地质和公路建设等相关领域设计和施工人员的广泛关注。

1 边坡概况

高边坡位于广东省某省道K11+350～K11+700右侧，最大坡高63m，属路堑高边坡，主要由全～强风化部分中风化千枚岩（夹粉砂岩）组成，岩层倾向与坡面倾向一般呈大角度相交。为二元边坡，边坡岩体均属软质岩，页理及节理裂隙发育为重要特征。

1.1 地形地貌

本路段地处丘陵，地形起伏较大，植被一般发育，地面标高约15～109m，路段设计标高15.16～15.22m。

1.2 地层岩性

根据钻探资料及结合地质调查，边坡为第四系坡残积粉质粘土和震旦系千枚岩及其风化层组成。

（1）粉质粘土（Qdl）：土黄、土褐色，由粉粘粒及5～10％风化岩碎石、岩屑组成，碎石大小0.5～2cm为主，多为强风化岩碎石，粘性中等～稍弱，可～硬塑状，湿。边坡范围皆有分布，层厚均匀，揭露厚度3.10m。本层进行标准贯入试验2次，N（SPT）＝27击。

（2）全风化千枚岩（Qel）：浅紫红色，原岩结构隐约可辨，岩石呈坚硬土柱状～散体状，局部半岩半土状，岩块可捏碎，下部1m含较多强风化碎块，粘性稍弱，稍湿。与下伏土层呈过渡关系。边坡范围皆有分布，层厚不均匀，揭露厚度9.5～32.4m。取土样5件，土的物理力学指标平均值见表1。

表1

标准贯入击数含水率湿密度孔隙比液限塑限塑性指数液性指数凝聚力内摩擦角压缩系数压缩模量

N W ρ e WL WP Ip IL cq φqａv Es

击% g/cm3 －% ─kPa 度MPa-1 MPa

26 25.5 1.81 0.882 30.9 20.6 10.3 0.57 37.5 18.1

0.538 3.71

本层进行标准贯入试验6次，N（SPT）＝26击。

（3）强风化千枚岩（Zd）：浅紫红、土黄色色，原岩结构较清晰，风化强烈，岩心呈坚硬土柱状～半岩半土状，底部3m呈碎块状，块体大小1～3cm，岩心一般可捏碎或折断，部分遇水软化，稍湿。边坡范围皆有分布，层厚不均匀，揭露厚度10.2～13.8m。

（4）中风化千枚岩（Zd）：揭露厚度3.10～9.00m。青灰色，带褐色斑块，页理及节理裂隙发育，岩心呈短柱状～碎块状，柱体最长15cm，一般5～8cm，质稍硬。见明显一组节理裂隙，面平直，与轴心交角26度，底部岩心完整性差，呈碎块状，质较硬。部分为微风化岩块。取岩样1件，天然抗压强度值Ra＝10.4MPa，属软质岩。

1.3 地质构造

岩体发育3组节理裂隙，其产状分别是311°∠88°、128～140°∠69～85°、293°∠46°，裂隙长度0.5～2m，个别达3m，间距0.5～3m，多数平直，与风化裂隙共同切割岩体，外观显得较为破碎。

1.4 水文地质概况

区内气候温和，雨量充沛，坡体范围内地下水主要类型为第四系松散层孔隙水。主要呈上层滞水赋存于坡残积层中，地下水受大气降雨直接补给，以渗流的形式向沟谷排泄，在雨季，水对坡面坡角的冲刷较大。勘察深度未见地下水。

2 设计方案

2.1 设计思路

高边坡以“因地制宜、经济适用”为原则，贯彻“环保、舒适、和谐”的先进理念，采取“边坡支挡、坡体加固、坡面防护、综合治水”相结合的方法，开展

综合设计，确保边坡稳固；以“预防为主、防治结合，分级截流、纵横结合，表里排水、综合治理，坡面防护、支挡并重，因地制宜、经济适用”为原则，采取“防、排、截、输”的综合措施进行地表水、地下水的防治设计。

2.2 指标选取及推力计算

采用理正岩土计算软件，根据公路路基设计规范，规模较大的碎裂结构岩质边坡和土质边坡宜采用简化Bishop计算。

计算安全系数为1.2２，边坡基本稳定。根据计算，边坡进行放坡处理加固。

2.3 设计措施

2.3.1 边坡坡形、坡率

挖方高边坡路段采用动态设计的原则，按照固脚强腰的方法进行设计，边坡防护形式视边坡坡率及地质情况分别考虑，具体各边坡坡形分级及坡率如下：

①边坡各级的坡率具体如下：

一级，坡高12m，坡率为1:0.75；

二级，坡高12m，坡率为1:0.75；

三级，坡高12m，坡率为1:1；

四级，坡高12m，坡率为1:1；

五级，坡高不等，坡率为1:1.25.

②一级平台宽３m，其余平台宽2m。

③碎落台宽1.5m。

2.3.2 边坡加固防护措施设计

坡脚设置路堑挡墙，前三级边坡采用锚杆格梁加固，锚杆长3m，间距3x3m，坡面采用喷混植生覆盖锚杆格梁防护，四级边坡采用拱架植草防护；五级边坡采用拱架植草防护；

2.3.3 排水设计

边坡治水的一般原则：预防为主，防治结合；分级截留，纵横结合；表里排水，综合治理[2]。

本路段排水设计为：

①各级边坡平台上均设置截水沟，采用M7.5浆砌片石砌筑，拦水埂厚

0.4m。

②坡面上设置急流槽（结合检查踏步设置），排除坡面汇水。急流槽连通平台截水沟，将汇水排到边沟。急流槽采用M7.5浆砌片石砌筑，厚0.3m。

③坡脚设置边沟。

3 施工注意事项

1、应贯彻“动态设计、信息化施工的原则”，建立信息反馈制度，并设置相应的边坡监测措施，将开挖过程视为再勘察过程对待，及时编录并核对地质情况，发现实际地质情况与设计不符时，或地质情况异常，应立即通报业主、监理和设计单位以便对设计进行调整，保证工程质量和安全。

2、遵循《公路路基施工技术规范》[3]，做好施工组织设计，严格按合理工序施工，采取有效的施工方法和施工工艺。

3、深挖路堑施工要做好土石方开挖与支挡加固工程施工的有机结合和进度协调，坚持“分级开挖、分级支护”的原则，自上而下，开挖一级，加固防护一级，工序衔接紧凑，严格一挖到底（路基面）或超前开挖1～2级再回头加固防护工程。

4、土石方开挖禁止大爆破施工，靠近路堑设计边坡时，如需爆破，应选用小型排炮微差爆破。

5、要做好地面排水工程，尽量避免在雨季施工，同时要做好组织安排，避免无序大挖。做好边坡坡面的临时防护工作，防止表水冲刷坡面和下渗。

6、锚杆、预应力锚杆施工前应进行抗拉拔试验，以验证设计地层摩阻力是否准确。拉拔试验应按有关试验规程进行[4]。

7、骨架护坡施工前应清刷坡面浮土，填补凹坑，使坡面平整，拱架施工应挂线刻槽。植草草种应选择适合当地生长、根系发达、枝繁叶茂的优良品种。宜采用适宜两季及两季以上生长的不同草种和灌木种子混播[5]。

8、施工时应加强现场监控，适当布设地表观测网以观测边坡位移变形情况，