高速公路边坡设计

高速公路边坡设计（共12篇）

高速公路边坡设计 篇1

1 项目概况

湖南省龙山—永顺高速公路主线全长91.3km,设计速度80km/h,路基宽度24.5m,地处湘西武夷山腹地,呈南北向纵贯湘西地区,位于湘西自治州龙山县、永顺县,为湘鄂两省西部地区一条重要的出省通道。本项目的建设将缩短沿线地区与外界沟通的时空距离,可带动湘西地区的经济发展,有利于推动该地区实现脱贫致富,保障湖南省全面建设小康社会。

2 项目特点

本项目穿越湘西山区,路线走廊带内沿线高差大,峡谷和山沟众多,坡地植被发育,地质条件复杂,所经区域属中亚热带季风湿润气候区,四季分明,热量较足,雨量充沛。本项目受地形和地貌控制,初步设计阶段桥隧比达60%,高填深挖路段多,工程概算达1.4亿/km,被称为湖南省设计最复杂、施工最困难、造价最高的高速公路。山区高速公路中,高桥墩、大跨径桥梁是设计的重点,同时高填深挖路基设计也是勘察设计中最为复杂的部分,特别是路堑边坡防护设计,是路基设计的关键部分,需引起足够的重视。笔者以龙永路为实例,对山区高速公路路堑边坡防护设计进行探讨,具有典型性和代表性。

3 路堑边坡防护设计的分类

结合地质条件和边坡高度可按路堑边坡的稳定性分为两类。

3.1 稳定边坡和基本稳定边坡

这类边坡通常直接进行普通防护设计就能满足路堑边坡稳定性要求,一般直接采用草灌护坡、三维网植草灌护坡、客土喷播护坡、浆砌片石骨架护坡、浆砌片石窗式护面墙等。

3.2 欠稳定边坡和不稳定边坡

这类边坡需要综合考虑地形、地质情况、边坡受水的影响程度、边坡受力荷载分析,采用治理与防护设计相结合的方式,保证边坡安全。一般首先采取“治水”措施,采取坡顶截水、坡面排水、坡体排水(地下排水),有效控制水对边坡稳定性的影响。有条件的地段可同时采用边坡放缓、清方减载和压力注浆等治理措施。对于这类路堑边坡,需要采用钢筋混凝土方格骨架锚杆护坡、路堑挡土墙、桩板墙、抗滑桩、预应力锚索护坡、SNS挂网护坡等边坡防护设计,甚至多种防护形式相结合的设计方案。

4 本项目路堑边坡防护设计介绍

4.1 路堑草灌护坡

适用于边坡稳定、坡面冲刷轻微,边坡高度不大于3.0m,坡比不陡于1∶1,且宜于草类植物生长的土质或强风化的岩石路堑边坡。草灌护坡施工简便,价格低廉,在路堑边坡防护设计中被广泛使用。

4.2 路堑三维网植草灌护坡

适用于边坡高度3m<H≤6m、坡比一般不陡于1∶1的土质或耐冲刷性差的岩石路堑边坡,边坡绿化效果较好,成本低。

4.3 客土喷播护坡

适用于边坡高度大于6m,坡比一般不陡于1∶0.75的稳定岩石路堑边坡,可在多级边坡中使用。客土喷播是将含有植物生长所需营养的基质材料混合胶结材料喷附在岩基坡面上,在岩基坡面上创造出宜于植物生长硬度、牢固且透气、与自然表土相近的土板块,种植出可粗放管理的植物群落,最大程度地恢复自然生态。客土喷播可以改善边坡土质条件,水、土、肥均可以保持,绿化效果非常好,成本较高。

4.4 浆砌片石拱型骨架内草灌护坡

适用于边坡高度大于6m,坡比一般不陡于1∶1,单靠植草不能维持边坡长期稳定的路堑边坡。浆砌片石厚度一般为0.4m,每隔10m~15m应留一道伸缩缝,缝宽约2cm。骨架内草皮采用花格草皮内播草籽,当边坡不适宜草皮(喷草籽)生长时,骨架应露出地面10cm,边坡凿槽、回填种植土厚10cm,草绿化后,可以栽植灌木。龙永路沿线石料资源非常丰富,浆砌片石拱型骨架内草灌护坡,不但能维持边坡稳定,而且造型美观,是本项目路堑边坡防护设计使用最多的防护形式之一(见图1)。

4.5 浆砌片石窗式护面墙

适应于易风化或较破碎的岩石路堑边坡以及坡面易受侵蚀的土质路堑边坡,坡比不陡于1∶0.75。护面墙除自重外,不担负其他荷载,亦不承受墙后的土压力;修筑护面墙前,对所防护的边坡,应清除风化层至新鲜岩面,并立即修筑;护面墙的顶部应用原土夯填,以免边坡水流冲刷,渗入墙后引起破坏。护面墙的顶宽和底宽均为1.0m,浆砌片石厚度一般为0.5m,单级护面墙的高度不宜超过10m,每隔10m~20m应留一道伸缩缝。

4.6 路堑挡土墙和桩板墙

挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力,防止墙后土体坍塌,增加边坡稳定性的构造物,同时也常被用于处理路基边坡滑坡、崩塌等路基病害。在本项目路堑边坡防护设计中,大量的挡土结构得到了广泛应用。挡土墙按断面的几何形状及特点,常见的形式有:重力式、锚杆式、悬臂式、扶臂式、柱板式和竖向预应力锚杆式等。各种挡土墙都有其特点及适用范围,在处理实际挡土工程时,应对可能提供的一系列挡土体系的可行性作出评价,选取合适的挡土结构形式,做到安全、经济、可行。山区高速公路,自然边坡较为陡峭,在边坡坡率和边坡防护设计时,要注意结合原始边坡坡率、地质情况综合考虑。可以采用路堑挡土墙或桩板墙的设计,增强边坡稳定,同时达到大大降低边坡开挖高度和挖方工程量,最大限度的减少对原始边坡破坏的效果。

实例分析:本项目K 40为分离式路基,左幅左侧有段110m路堑边坡,自然边坡陡峭,地形坡度约为35°~40°。该边坡地质由强~中~微风化砂质页岩组成,以薄层状为主,岩层倾向与边坡呈大角度相交,边坡较稳定,但浅部强风化裂隙发育,裂隙倾角较陡,岩质较软,边坡开挖后,结构面遇水强度降低,坡体浅部岩石沿陡倾角裂隙可能会产生局部塌坍,下部中~微风化岩组成的边坡较稳定。若按常规坡比设计,第1级,第2级坡比采用1∶0.75,第3级~第5级坡比采用1∶1,路基横断面显示,边坡高度达到50m(见图2左),对原有山体扰动较大,也增加了防护面积。在这种情况下,设计时应增加主动工程防护措施,尽量放陡边坡,减少边坡高度。优化设计后第1级采用8m路堑挡土墙,第2级,第3级坡比为1∶0.75并采用钢筋混凝土方格骨架锚杆护坡设计进行边坡加固,边坡高度降低到30m左右(见图2右),减少了对原始边坡的破坏。同时采用坡顶截水沟,平台截水沟,防止雨水冲刷,该路堑边坡总体防护效果良好。

4.7 抗滑桩

抗滑桩是一种能迅速、经济、有效地整治滑坡的工程结构物,它主要通过锚固在滑床的桩体,同时在有些情况下通过发挥受力段桩前土力来抵抗滑坡体的下滑力。抗滑桩埋入滑面以下的部分称为锚固段,滑动面以上的部分称为受力段,承受滑坡推力,并通过桩身传递到锚固段,依靠锚固段地层反力来嵌住桩身,如果桩身强度及锚固段地层强度能够承受住滑坡的下滑力,那么抗滑桩就能阻止桩背滑体的滑动。抗滑桩的突出优点是:抗滑能力强,尤其适用于滑坡推力大、滑动带深的滑坡;桩位灵活,可设置在滑坡中最利抗滑的部位;开挖量小,不易恶化滑坡状态;圬工量小,节省材料,设备简单,施工方便。抗滑桩是目前工程中滑坡处置应用最广的工程方法,技术成熟,效果明显,但造价较高。

4.8 钢筋混凝土方格骨架锚杆护坡

适用于边坡坡率1∶0.75~1∶1.25的页岩、泥质砂岩、泥岩等岩质边坡,主要是防止边坡坍塌和页岩泥化剥落,是加强路堑边坡稳定的一种重要而又成熟的防护设计形式,也是本项目中对欠稳定边坡采用的最主要的防护设计形式之一(见图3)。

实例分析:本项目K 60左侧有段120m的路堑边坡,地质条件为该路堑山体由碎石和页岩组成,岩层产状:124°∠28°。岩层走向与路线走向呈小角度相交,对边坡稳定较不利。页岩节理裂隙发育,易风化碎落。针对地质情况本项目采用的边坡坡比和防护设计为:第1级,第2级坡比为1∶0.75,第3级,第4级坡比为1∶1级,第1级,第2级,第3级边坡采用钢筋混凝土方格骨架锚杆护坡,第4级边坡采用浆砌片石方格骨架内草灌护坡,坡顶设置截水沟。

4.9 预应力锚索护坡

适用于岩体松散破碎地段或局部承载能力较低,粘结式锚杆不能满足稳定需要的路堑边坡。预应力锚索护坡能适应坡比不陡于1∶0.5的路堑欠稳定边坡。非顺层坡路段锚索垂直于坡面设置,顺层坡地段锚索与坡面间夹角视岩层倾角等因素确定。立柱断面尺寸为800mm×600mm,采用C 30浇筑,钢筋混凝土保护层为35mm,搭接长度35d。立柱与立柱之间采用厚层基材喷射植被护坡。预应力锚索护坡,通常与路堑挡土墙、桩板墙配合设计,处治较复杂的欠稳定和不稳定的路堑边坡,实际效果好,但对施工工艺要求较高。

4.1 0 SNS柔性网防护系统

SNS(SafetyNettingSystem)系统是一种以钢丝网为主要构成部分来防止崩塌落石危害的柔性防护系统,它和以圬工结构为代表的传统防护方法的主要差别在于系统本身具有柔性和高强度,更能适应抗击集中荷载和高冲击荷载,且在大量的室内外试验和理论分析计算基础上建立的标准化部件形式,使系统的设计计算原理趋于科学化和标准化。此外,系统设置后的较小视觉干扰和最大限度的维持原始地貌和植被,同时可进行人工植被绿化,在美化环境方面的社会效益是其他方法无法比拟的。该系统包括覆盖(主动防护)和拦截(被动防护)两大基本类型,主动防护系统通过锚杆和支撑绳固定方式将钢绳网覆盖在有潜在危害的坡面上,从而实现阻止和限制崩塌落石危害的目的(见图4)。

实例分析:本项目K 54左侧有段长200m的路堑边坡,自然边坡陡峭,地形坡度约为50°~55°,地质条件:该路堑山体主要由灰岩组成,薄层状,方解石脉较发育,岩层产状:288°∠57°,岩层走向与路线走向虽呈小角度相交,但岩质坚硬,岩石较完整,边坡较稳定。由于该段边坡离隧道进口不远,隧道弃渣数量大,路线周边有大量居民区,很难找到合适的弃土场,若采用1∶0.75和1∶1放坡,边坡高度将达到60m。结合挖方工程量和地质条件综合考虑后,决定将边坡放陡,坡比按1∶0.5设计,边坡高度降低到34m,大量减少了弃方和防护工程量。由于边坡开挖爆破的施工过程中,担心会对边坡稳定造成扰动,从安全的方面考虑,本项目对该路堑边坡采用SNS挂网主动防护系统,防止崩塌落石危害,同时坡顶设置截水沟,防止雨水冲刷。

5 动态设计与动态施工

设计人员应根据施工过程中的信息反馈,不断修改和调整设计,对原有路堑边坡设计进一步完善与优化,实现“动态设计、动态施工”。在设计阶段尽管对边坡的地质情况做了大量调查工作,但要想彻底搞清楚是很难的,时间和财力也是不允许的。而边坡挖开后能对边坡地质情况有直观明了的认识,再结合现场的施工情况和监测单位反馈的信息,重新审视原先设计,合理之处可以得到印证和总结提高,不妥之处及时修正,从而有效避免因防护不足而导致边坡失稳的情况发生,或防护过当而造成的浪费,使路堑边坡设计更为合理。

6 结语

我国是个多山的国家,山区高速公路因受地形的限制和复杂地质条件的影响,设计难度大大增加,在进行路堑边坡设计时必须结合实际地形、地质情况、边坡受水的影响程度等因素综合考虑,从而制定合理的路堑边坡开挖坡率和防护设计方案,同时要注意“动态设计与动态施工”的原则在施工过程中进一步完善和优化设计。本文以湖南省龙山—永顺高速公路为实例,分类介绍了山区高速公路路堑边坡防护设计形式,并对几段边坡防护设计进行实例分析,希望能使读者在高速公路路堑边坡防护设计中得到一点帮助。

摘要：针对山区高速公路因受地形限制和复杂地质条件的影响,设计难度较大的情况,以湖南省龙山—永顺高速公路为实例,对山区高速公路路堑边坡防护设计形式分类介绍,并对设计要点进行了实例分析,以期为山区高速公路路堑边坡防护设计提供一些帮助。

关键词：高速公路,山区,边坡,防护,设计要点

参考文献

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[2]公路设计手册编写组.公路设计手册——路基[M].第2版.北京:人民交通出版社,2009.

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[4]廖云龙,潘健.复合支护在高速公路路堑边坡上的实际应用[J].山西建筑,2009,35(4):286-287.

高速公路边坡设计 篇2

广河高速连接线路堑边坡设计

简要介绍了广河高速连接线路堑边坡防护设计思路,并对边坡设计方案进行了具体阐述,内容包括边坡坡形、坡率的选择、边坡稳定性评价、边坡加固和防护等,为类似工程积累了经验.

作 者：李波 LI Bo 作者单位：中国恩菲工程技术有限公司,广东,广州,510640刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：201036(21)分类号：U416.13关键词：高边坡 设计思路 坡形 防护对策

高速公路边坡设计 篇3

环境岩土工程自1981年提出至今，学术界倾注了大量的精力，进行了广泛的研究。由于各学者的理解不同，对环境岩土工程的定义不一。袁建新(1996)定义环境岩土工程是一门新兴的综合性交叉学科；龚晓南(2000)指出环境岩土工程是岩土工程与环境科学密切结合的一门学科；罗国煜(2000)定义环境岩土工程属于环境地质学范畴，可区分为区域环境岩土工程和城市环境岩土工程。近20年来高速发展的土木工程建设，大大促进了岩土工程的发展，提高了我国岩土工程理论和实践的水平。但对于自然环境和生态的干扰和影响也不容忽视。在今后20年我国的岩土工程者任重道远，改变传统的岩土工程理念，提高科技综合水平和管理水平，实现岩土工程的经济、安全和可持续发展将是迫切而艰巨的任务。

2 高速公路边坡开挖对生态的影响及解决途径探讨

在高速公路建设中经常有大量的开挖，开挖破坏了原有植被，导致严重的水土流失和生态环境失衡。目前，有关的施工建设部门已开始逐步采用植被护坡的方法来解决该问题。但是，开挖前的边坡表层具有生物多样性的特点，除了木本植物及草本植物外，还有依赖植物系统生存的诸如蚁群、蚯蚓、爬行动物等多种动物种群。生物种类越丰富，其生态系统越复杂，自我稳定性便越强。但是目前所采用的植被护坡方式往往以草本植物为主的绿化方式，不具备生物多样性，单一性草皮植被缺乏自我调节能力，往往会因土壤养分逐渐衰竭以及草坪品种退化等原因造成枯萎、斑秃，甚至出现大面积裸地，引起坡面植被再次迅速退化等等；另外，从植物根系的发达程度看，与木本植物类相比，草本植物的根系要细弱、短小，对土壤的固定能力较差，在持续降雨的季节里，同样会造成坡面坍塌。目前也有人工进行植物多样性的群落配置的尝试，但是人工设置下的生态系统始终无法完全替代天然生态系统执行其生态功能，大多坡面植被在无人看護的情况下迅速退化，而且有的坡面因群落配置不合理，恶性杂灌草两年后就开始迅速入侵，这些问题目前仍没有较好的解决办法。

针对上述问题，笔者从环境岩土工程及生态学角度，对高速公路边坡问题提出了“优先作隧：次在支护：开挖为下”的观点。指的是在条件允许的前提下，通过隧道或洞室工程来避免开挖而导致的地表植被破坏，若条件不允许只有选择边坡开挖的话，则尽量多支护少开挖，将开挖所造成的对环境的扰动降至最小。在许多场合下采用洞室结构代替明挖边坡有很大优越性，例如用公路隧道代替傍山削坡成的公路或引水隧洞代替顺山坡开挖成的明渠，由于线路短、开挖断面小，开挖量会大大减少，除了进、出口地段外，基本上不会破坏地表的土壤和植被。但是，洞室工程也有它的困难问题，如长隧洞的地质勘探问题、施工技术问题，大断面、高边墙洞室稳定性问题，深埋隧洞高地应力场作用下成洞条件问题等。由于施工费用及工程难度的问题，使用洞室工程完全代替坡面开挖将受到很大的局限性。在隧道施工费用过高或者难度过大的情况下，我们将不得已采用边坡工程而进行边坡的开挖及支护，但是，又要考虑到对环境和生态的影响效应，因此，综合考虑到对环境的影响效应的前提下进行边坡的设计成为本文讨论的重点所在。

2．1多加固少挖除。充分利用岩体自稳能力和承载力

如果岩体力学性能较差， 自稳能力不足，存在地质灾害隐患。这时，为了保护环境和维持生态平衡，尽量采取加固而不是挖除的办法来解决质量欠佳岩体的问题。如果遇上风化、软弱岩体或被断层、节理切割的破碎岩体，在开挖扰动、产生新的临空面后容易形成危岩体或不稳定块体，对它们采用加固措施常常比简单地挖除有利。另一方面可以在安全度允许的范围内将边坡尽量挖陡一些。岩石边坡开挖中一个最重要的指标就是选取开挖坡度，当边坡岩体中存在软弱、破碎或不稳定岩体，常常采用减小坡度的办法增加边坡稳定性。不加区别地普遍放缓坡度不仅会增大开挖量，而且会挖掉地表的覆盖土层、破坏大片植被。如果工程部门不进行岩石力学研究，不理会采用岩体加固技术的作用和好处，把尽量放缓边坡坡度作为解决滑坡问题的一

条普遍经验，其结果当然是既不能有效地控制滑坡的发生，又给环境和生态造成难以恢复的破坏。

2．2 多勘探多研究，加深认识岩体，减小不确定性

应当尽量加深对岩体的认识、减小认识岩体性状和承载能力上的不确定性，不能满足于了解岩体可能具有的最小承载能力，要力求弄清其可能达到的限度，以充分发挥天然岩体的潜力，确定在经济合理的范围内改造加固岩体所能达到的限度，从而在设计中增大可靠度，减小对安全裕度的要求，减少不必要的开挖工程量。可以从以下两方面着手：①前期工作尽量做细为了减小岩石工程中的不确定性、减少开挖工程量及其对环境和生态的消极影响，应当对工程前期的地质勘探和岩石力学试验研究工作提出更高的要求，尽量把工作做细一点，给予足够的时间和经费，并以技术法规(规范)的形式固定下来。②采用动态设计方法增加勘探和试验工作量只能在合理的范围内，数量总很有限，以后遇到未预想到的问题总是免不了的 有的情况下即使想

多做些，也难以进行。施工开挖后，岩体内部情况不断被揭露，超前进行的施工地质勘探和预先埋设的监测仪表可以对岩体在这个过程中发生的性状变化提供宝贵的信息。及时分析并充分利用这些信息，对工程岩体的稳定状态做出判断和预测，可以在施工阶段对设计和施工方案作必要的调整，从而可以在一定程度上减少设计阶段由于认识岩体上的不确定性而采取的附加工程措施。

2．3引入环境生态成本概念。建立综合优化模型

在目前已有的边坡设计优化模型中，是通过保证边坡整体稳定安全的前提下，使开挖工程费、支护工程费及超征地费(加固费)之和达到最小，从而确定最为经济的设计坡度。对边坡开挖而言，坡度越缓，边坡的稳定系数越大，支护工程量越少，但开挖工程量就越大，反之，坡度越陡，支护工程量就越多，但开挖工程量就越少。因此存在一个开挖工程量与支护工程量之和即总工程量最少，该坡度即为最优坡度。由于坡度直接影响到对原有边坡面揭露量的多少，于是，也将直接决定生态环境的破坏损失，我们将这个开挖活动所造成的直接的及潜在的生态环境的损失所对应的经济价值量定义为环境生态成本，这个所损失的环境生态成本我们将通过在开挖后出现的新鲜坡面上采用科学的植物群落配置及后续的人工维护来进行补偿。值得一提的是，由于前文所述的人工条件下的群落配置往往不能完全代替原有

的天然群落配置，因此，此处的人工补偿只能是将开挖所造成的生态损失降到最小而并不能完全免除损失。

因此，在保证边坡整体稳定安全的前提下，使开挖工程费、环境生态成本、支护工程费及超征地费(加固费)之和达到最小的边坡角度，视为最优设计坡度。在此基础上建立了新的边坡开挖设计模型(图I，图2)，其具体计算公式如下：

式中：Sk——每延米开挖工程费(元／m)；

Ck—— 开挖工程综合单价(元)；

Lm—— 一每延米加固工程费(元)；

Cm—— 一每延米锚杆(索)对应加固工程综合单价(元)；

Cz—— 每平方米超征地综合费(元)；

Ce—— 一每延米开挖损失的环境生态成本(元)；

Ce—— 每平方米环境生态成本(元)，由生态专家根据

坡面植被情况给出；

H1—— 中心线开挖深度(m)；

B—— l/2路面宽度(m)；

a—— 放坡角(。)；

ß—— 锚固角(。)；

γ—— 厂原始坡角(o)；

a—— 潜滑面视倾角(o)；

Im一—优化内锚固段长(m)；

Ta—一放坡角a状态下的锚固力(kN)：

Nt——设计单根锚固力(kN)；

M—— 每延米征地宽度(m)。

在具体工程中，应根据工程实际状况，确定开挖坡角范围值

，然后利用上述优化模型确定出最优设计坡角。

3 结论与展望 。

(1)为降低高速公路建设对生态环境的影响，提出了“优先

作隧；次在支护；开挖为下”的设计施工理念。

(2)在施工条件或施工费用不允许进行隧道建设的情况下，

我们只有选择边坡开挖，此时，可以通过预先加强地质勘探及实

验，充分认识边坡岩土体性质，并充分利用岩土体的自稳能力来

尽量减少边坡的开挖量。

(3)引入环境生态成本的概念，建立一个综合优化设计模

型，确定边坡开挖最优坡角，从而将边坡开挖对生态环境的影响

降到最小，实现工程建设与自然生态环境的和谐共处。

(4)本文提出的边坡角度优化设计模型在实际运用中尚存

在局限与阻碍。但随着中国经济发展对环境保护将提出更高的

要求，以及资源法和环境保护法中对生态补偿机制政策的日益

浅谈广河高速公路高边坡设计 篇4

关键词：高速公路,高边坡,防护,设计

广州至河源高速公路惠州段位于惠州市北部。路线总体呈东西走向, 起点位于龙门县永汉镇, 向东经龙门县永汉镇、沙迳镇、龙华镇、龙江镇、路溪镇, 博罗县的公庄镇、麻陂镇、石坝镇, 终点与惠河高速公路及规划的揭茂高速公路连接。SJ-2合同段路线全长39.77 km。路线所经区域位于惠州市北部丘陵地区, 沿线地形地貌较为复杂, 路段内地形起伏较大, 山坡两侧及底部冲沟发育。平纵面设计中虽然尽量降低边坡高度, 但部分路段填挖交替仍很频繁, 且山体自然坡率较陡峻, 路堑大多傍山开挖形成, 因此仍出现了多处高边坡。沿线高边坡段出露基岩大多为砂岩、页岩、砾岩等, 风化严重、结构松散, 局部已呈半岩半土状, 遇水极易软化导致强度降低, 易产生滑坡、滑塌和崩塌等地质灾害的产生, 故需针对该标段内深路堑高边坡的加固、防护和排水进行综合设计。

1 设计思路

针对路堑高边坡设计的特点, 结合广河高速公路惠州至河源段SJ-2的工程地质条件, 路堑边坡的设计中遵循以下思路:

(1) 综合治理, 防治结合, 一次根治、不留后患;

(2) 深入分析工程地质条件, 增强工程预判, 提高技术措施的针对性;

(3) 合理放坡、加固适度, 尽量做到土石方填挖平衡, 减小征地和弃方;

(4) 固“脚”强“腰”, 加强截、排水, 是提高边坡整体稳定性的有效手段;

(5) 技术措施合理、实用可靠, 便于施工;

(6) 积极推广新技术、新工艺和新材料;

(7) 增强边坡绿化, 加固防护工程实用与美观相结合, 力求工程与环境协调, 提高工程社会效益;

(8) 坚持动态设计, 信息化施工, 力求设计和施工科学、合理。

2 路堑高边坡采用技术措施的一般原则

2.1 坡形坡率

坡形坡率设计对高边坡的处治至关重要, 极大程度决定了边坡的稳定性与工程费用, 边坡的坡高及坡率根据工程地质类比、力学计算、生态环境保护、绿化的难易程度及行车视觉等综合考虑确定。设计对地形地貌较缓的山坡, 采用放坡减载设计;对地形地貌陡峻的路段采用弱削方、强支挡的原则, 避免“剥山皮”式的刷坡, 针对不同坡体岩土结构采用不同坡形坡率设计:

2.1.1 土质边坡

以设计稳定坡形坡率为主, 必要情况下进行坡体浅层加固, 加固措施主要采用锚杆格梁。当地形陡峻、边坡过高或存在其他不利因素时, 宜收坡并加强支挡。

2.1.2 类土质边坡

①岩土体强度控制的边坡, 参照土质边坡设计。

②由结构面控制的边坡, 宜适当收坡并选用锚杆、锚索及其它支挡结构进行加固

2.1.3 二元结构边坡

①刷坡宜采用上缓下陡坡率, 与上土下岩坡体结构相适应;

②上部与土质边坡设计类似;

③下部以加固倾向临空结构面及防止上下岩土分界面的滑动为主, 一般选用锚杆、锚索及其它支挡结构进行加固;

2.1.4 岩石边坡

①对顺倾层状边坡, 不宜放缓边坡时, 针对层面产状采用锚索框架、锚杆框架甚至抗滑桩、桩锚结合等综合比选;如有放坡条件者, 尽量兼顾适当放坡以减少加固工程。

②对反倾层状边坡, 以稳定坡形为主, 同时应针对主控结构面采用多种支挡结构综合比选。

③对碎裂结构岩体边坡:刷坡坡率应与岩体破碎程度相适应, 采用预应力锚索、锚杆框架等进行加固, 困难时, 可选用其它支挡结构。

坡形设计:本次设计统一采用台阶式边坡, 一般8 m～10 m一级, 边坡平台一般宽2 m, 对于高度较大、地质条件较差的边坡, 如有卸载条件, 常在坡体中部设计一个或多个3 m～5 m的宽平台, 以减少坡脚应力集中。

碎落台一般宽2 m, 为了使边坡美观圆顺, 边坡两端碎落台两端适当渐变加宽, 即由2 m渐变加宽至3 m, 渐变段纵向长度为5 m, 渐变段坡率适当放缓。

边坡开口线采用圆弧过渡 (R=2 m、反坡段R=4 m) , 与自然山坡衔接处理, 采用绿化植草锁边, 避免边坡生硬形态, 增强美观效果。

坡率设计:根据各个坡体不同的情况, 采用工程地质类比的方法, 一般路堑边坡坡率值详见表1:

对硬质岩取较小值, 软岩取较大值;对相对完整岩体取较小值, 破碎岩体取较大值;对地下水不发育或相对干燥情况取较小值, 地下水发育或相对潮湿状态取较大值;对不良地质路基路段应予特殊考虑和处理;对于设置加固工程措施应予综合考虑。

2.2 高边坡稳定性验算力学指标选取

分析高边坡岩土性质及工程特征, 合理选取相关特征参数, 采用多种方法 (数值计算、工程类比) 评价边坡及其加固工程的安全性。

本路段稳定性计算主要力学指标根据有关勘察资料及相关工程经验, 可参照表2利用, 如考虑地下水作用, 一般粘聚力C值可降低5～10KPa、内摩擦角ϕ值可降低3°～4°。

2.3 加固技术措施

以加固效果好、实用性强的技术措施为主, 如普通砂浆锚杆、预应力锚索等。结合片石来源及边坡地质情况, 也可以适当采用片石圬工、混凝土圬工支挡结构。

(1) 普通砂浆锚杆:直径Ф100 mm。采用HRB335钢筋Ф28 mm。锚杆长度一般控制6.0 m～11.5 m, 个别工点视具体情况定, 灌M30水泥砂浆。锚头采用格梁连接锁定, 格梁截面尺寸0.3 m×0.3 m, C25混凝土灌筑。

地质条件容许时可用采用土钉墙+喷混植生较新型的支护形式代替锚杆格梁、挡墙等传统的支挡结构。

(2) 普通预应力锚索:一般边坡加固以小吨位为主 (350 kN～500 kN) , 锚索体直径130 mm, 采用高强底松弛Ф15.24钢绞线。当地质情况较差, 而加固吨位较大, 为减少预应力损失, 可通过调整锚索间距 (纵、横向) 降低锚固吨位。

锚索加固坡面采用框架连接时, 框梁截面为0.4 m×0.4 m (设计吨位N≤750 kN) , C25混凝土灌筑。

(3) 对采用上述加固措施的高边坡, 全部工点必须对边坡变形机理进行检算分析作为加固设计依据。

(4) 片石来源方便的地段, 对土质、软质岩破碎 (含全风化花岗岩) 高边坡的一级坡脚可考虑设置高度≤2.5 m (含基础) M7.5浆砌片石矮墙固脚。

(5) 对地形特别陡峻且稳定性较差的高边坡, 必要时可考虑设置预应力锚索、抗滑桩等收坡, 降低边坡高度。

(6) 对较大型的不良地质路堑边坡, 通过检算分析, 必要时可考虑用桩、锚结合的加固措施。

(7) 路堑高边坡的坡型、坡高、平台设置以及加固措施等根据工程地质条件及地形地貌综合研究确定。

2.4 防护工程设计

1) 残坡积层及全风化岩地层的边坡防护:这些边坡的地层呈土或风化呈土状, 为了防止坡面受雨水冲刷并兼顾美观, 一般采用植物防护, 如植灌木、植草, 形成一个隔离坡面的防护层, 以减少雨水下渗和缓冲径流条件而保护坡面。也采用分割受水面积、减缓雨水流速和及时引排的措施, 如各种类型骨架、框架和格梁等。尤其对本线泥盘系全风化粉砂岩、泥质粉砂岩边坡, 由于夹杂亲水性矿物, 对雨水的作用极其敏感, 因此特别需要采用分割受水面积的防护措施。

2) 对强、弱风化岩质边坡和坡率较陡普通植草不易成活的情况, 采用三维网植草、喷混植生、客土植草为主, 采用适合本地生长草籽, 并加入种子量30%～40%的矮灌木籽, 有条件时, 加适量花卉种子。对微风化砾岩且坡率计较陡, 不易植草的边坡, 直接裸露坡面。

3) 对软质岩边坡设置脚墙加固坡脚, 防止积水浸泡软化坡脚。

2.5 排水设计

(1) 坡体表面排水:总体思路是将坡体表面汇水全部通过边坡急流槽排到挖方路基边沟。具体做法是:每级边坡平台均设平台截水沟;对应每级平台高程最低部位的坡面设置急流槽, 急流槽连通每级平台截水沟, 最终将汇水排到路基边沟。急流槽的布置应兼顾检查踏步的作用。

(2) 堑顶挡水:当路堑边坡为反坡或堑顶汇水面积不大时, 不考虑设堑顶截水沟。当堑顶山坡有较大的汇水面积时, 在堑顶汇水地段 (汇水流向边坡) 坡顶外设0.6 m深、底宽0.6 m的矩形截水沟, 其坡口离堑顶截水沟的距离可根据土质类别、边坡的稳定情况灵活采用, 尽量考虑减少占用土地。

特殊地段如自然山坡凹槽处的相应坡面设置急流槽, 急流槽连通堑顶截水沟, 将汇水排向边沟。

边沟、截水沟和急流槽均采用M7.5浆砌片石砌筑。急流槽内做成阶梯状, 以起到减缓流速的作用, 同时可作为检查步梯使用, 节省工程费用。

(3) 坡体深层排水:对于地下水 (孔隙水、裂隙水、断层破碎带赋水或岩溶水等) 埋藏丰富的边坡采用斜孔排水的方法, 疏导坡体内的水, 降低地下水位, 以提高坡体自身的稳定性。斜孔一般深15 m～20 m, 孔径ϕ100 mm, 斜孔应有5°～10°向外斜率, 孔内放置ϕ100 mm软式透水管。

(4) 边坡浅层排水:对浅层赋水的边坡, 设置边坡渗沟或支撑渗沟疏干坡面。

(5) 堑顶截水沟、各级平台截水沟及堑顶截水沟连接的急流槽, 可采用灌木遮挡等措施, 使边坡景观自然协调。

3 结束语

高速公路边坡设计 篇5

摘要： 丽香区内地貌主要为构造侵蚀、剥蚀高中山地貌与构造侵蚀、溶蚀高中山地貌，路线通过范围内以构造侵蚀、剥蚀中山地貌为主。公路两侧地形起伏变化大，冲沟发育，自然边界陡峻、地质条件复杂。经过地质勘察，公路K12+330～K12+425和K12+425～K12+465两段坡体处于不稳定状态，需要积极采取措施进行防护加固治理，本文应用Ansys软件仿真模拟结合实际情况，对K12+330～K12+425和K12+425～K12+465段边坡进行治理。

Abstract： In Lixiang area，the landform of structural erosion and denudation high and middle mountain and the landform of structural erosion and corrosion high and middle mountain are the main landforms.The structural erosion and denudation high and middle mountain is the main landform in the scope of the route.The fluctuation changes of the topography on the both sides of the road are large，the gully has developed，the natural boundary is steep，geological conditions are complex.By the geological survey，it is found that the slopes of two sections of K12+330～K12+425 and K12+425～K12+465 are in an unstable state，the workers need to actively take measures to strengthen the protection and reinforcement treatment.This paper combines Ansys software simulation with the actual situation to manage the slopes of K12+330～K12+425 and K12+425～K12+465.关键词： 公路边坡；地质条件；Ansys模拟；稳定性分析

Key words： highway slope；geological conditions；Ansys simulation；stability analysis

中图分类号：U418.5+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）13-0108-03

0 引言

21世纪以来，由于全球人口剧增，经济高速发展，人类大型工程活动日益增多，造成了大量的滑坡灾害事件。中国幅员辽阔，地质条件复杂，滑坡等地质灾害频繁发，是世界上滑坡灾害最为严重的国家之一，其中以云贵川等西部地区最为严重。京珠高速公路北段K107边坡，在施工过程中多次发生滑坡，严重危及坡顶信号塔安全。丽香机场专用公路发生大型滑坡，造成严重经济损失。潭邵高速K90+900―K91+080路段边坡在进行路堑开挖时诱发了滑坡，导致工程停工，仅治理费用就高达195万元，造成了巨大的经济损失。经过地质调查丽香公路K12+330～K12+425和K12+425～K12+465两段坡体处于极限稳定状态（部分路段已经发生小型滑坡）需进行加固处理。本文针对该路段边坡情况运用软件模拟结合实际勘察的方法，进行防护加固治理。区域概况

丽香高速公路沿金沙江沿岸路线最低点高程为2033.88m，公路以挖方为主，边坡开挖后坡体裸露，后壁陡峭，岩土松散，破碎处较多。高填方路段存在不稳定边坡，路段出现不同程度的崩塌、滑移。个别路段出现高填方边坡路基沉降，原挡墙和涵洞内壁变形较大等问题。地质构造主要为溶蚀构造岩溶化山地地形地貌，高原面地形平缓，发育有峰丛洼地、漏斗、落水洞等形态，溶蚀裂隙与石牙发育其间，尤其溶蚀洼地特别发育，星罗棋布，呈椭圆形、圆形，但规模均较小。地下水埋深大，主要以岩溶水形式存在，以伏流、暗河形式迳流于沟谷地段排泄。K12+330～K12+425段边坡及其防护工程措施

2.1 K12+330～K12+425段边坡概况

K12+330滑体中原路堤墙已被完全推倒，中部干砌片石挡墙已失效，主滑方向约58°，平均宽度为31m，顺主滑方向长约96m，目前滑体平均厚度为9.4m，局部可达12m，体积约1.40×104m3，小型滑坡，滑动面埋深中层，滑动方式属推移式滑坡。

2.2 K12+330～K12+425段边坡稳定性分析

由图

1、图2所示：K12+330～K12+425段边坡在自重应力状态下，X方向节点水平方向的变形较大，位移最大值出现在三级边坡上。Y方向节点位移最大值出现在五级边坡脚部并且存在沉降变形。边坡的塑性应变较大值出现在粉砂岩层与灰岩层的结合面范围，边坡内部已经成一条贯通的塑性应变带，并且在计算过程中就算不收敛，根据有限元模型极限状态的判据，此塑性带也就是滑动带。边坡的较大变形在三、五级边坡上。随着时间的推移，受水等因素的影响，边坡土质物理力学参数将产生变化，边坡将产生更大的变形，造成较大破坏。该处边坡处于整体处于不稳定状态，在极端天气等条件下易发生浅层滑坍和崩塌，应积极采取措施治理。

2.3 K12+330～K12+425段边坡防护措施

在施作锚索前先应对锚索做拉拔实验。在K12+330～

+340路基左侧坡脚设护脚墙；路基左侧拆除原有挡墙，新建护脚墙；在路基右侧下边坡原挡墙上设置锚索框格梁，在张拉锚索过程中，测量张拉力受荷稳定个时间段相应的钢铰线伸长值，要求钢绞线伸长值与实际量测的伸长值偏差在理论值的5%～10%以内。加固措施综合治理边坡，能够更有效控制边坡位移和岩体完整性，边坡支护采用预应力锚索和滑动带处理的综合加固措施，起到了良好的支护效果。经过加固后的，坡体时效性变形大大降低，即使极端天气下也不会发生大型滑坡。K12+425～K12+465段边坡及其防护工程措施

3.1 K12+425～K12+465段边坡概况

K12+420滑坡主滑方向约32°，平均宽度为22m，顺主滑方向长约65m，目前滑体平均厚度为7.5m，体积约0.56×104m3，局部发生小型滑坡，滑动面埋深中层，滑动方式属推移式滑坡。

3.2 K12+425～K12+465段边坡稳定性分析

由图3-图6显示出：该段边坡在自重应力状态下，X方向节点位移最大值出现在挡土墙中下部位以及边坡中部，即该部分的水平方向的变形较大。Y方向节点位移最大值出现该挡土墙以上部位，路基范围。路基有沉降变形。边坡的塑性应变较大值出现在路基填土层与粉质粘土层的结合面以及粉质粘土与灰岩层的结合面范围，并且从塑性应变等值云图中可以看出在边坡内部已经成一条连续的塑性应变带，该区域内土体的塑性应变较大，易达到破坏状态，此塑性应变带可能成为为边坡的滑动面。从边坡变形图可看出，边坡的较大变形处于边坡中上部分，路基有沉降变形，挡土墙外倾。随着时间的推移，受水等因素的影响，边坡土质物理力学参数变化，边坡将产生更大的变形，造成较大破坏。

3.3 K12+425～K12+465段边坡防护措施

在K12+425～+430段路基边缘设置一排抗滑桩板墙。现浇挡土板高2m，共12根，挂板浇筑时，挂板顶应与路线纵坡一致。距离路基右侧13.5m～14.5m位置（紧靠原挡墙基础）设置6根抗滑桩原挡墙上设置锚索框格梁，建议在施作锚索前先对锚索做拉拔实验。距离原钢筋石笼1m位置依次设置3排？准108mm钢管注浆加固，纵横间距1.5m，梅花形布设。桩身弯矩较小，为了充分发挥抗滑桩的效果在桩头施加约束，使得嵌岩段桩身弯矩更小，在桩周设置一圈旋喷桩帷幕并约束桩头位移，能有效减小桩身弯矩，并使之分布趋于合理，充分发挥抗滑潜力。结论

本文以丽香公路边坡为研究对象，通过Ansys软件模拟分析计算模型和工程并结合实地勘察，对公路K12+245～K12+465和K12+330～K12+425两段坡体处于不稳定状态的边坡采取加固措施，事实证明K12+245～K12+465段坡体通过预应力锚索支护以及增加抗滑桩等措施对改善岩体整体性有良好作用，滑动带处理能有效控制边坡变形，从不同方面改善边坡整体稳定性，经过处理后边坡处于稳定状态，在极端天气（暴雨等）情况下，坡体仍然稳固，大大提高了公路的安全性。

参考文献：

高速公路膨胀土路堑边坡处理 篇6

【关键词】路堑边坡；膨胀土；处理

膨胀土是由强亲水性粘土矿物组成并具有裂隙性、超固结性和强烈胀缩性的高塑性粘土。工程中遇到的膨胀土常处于非饱和状态，对水分状态的变化十分敏感。这种敏感性会引起膨胀土强度和体积的变化，往往造成工程建筑物的破坏。膨胀土造成的建筑物破坏类型繁多，而且具有反复性和长期潜在的危害性。膨胀土在第一次滑动后，将使整个坡内的土体受到不同程度的破坏。膨胀土边坡失稳是膨胀土地区一种最常见的斜坡变形现象，无论是膨胀土自然斜坡还是人工开挖的边坡，失稳现象都十分普遍，常常形成区域性灾害，有“逢堑必滑、无堤不塌”的说法。据估算，全世界每年因膨胀土造成的损失至少在50亿美元以上，中国每年因膨胀土造成的各类工程建筑物破坏的损失也在数亿元以上。

目前，正在修建的“五纵七横”公路网中，至少有8条高速公路通过膨胀土地区；规划的“十三纵十五横”总长35万km的国道主干线中，有9万多km路段通过膨胀土地区；西部大开发中拟建的21000km公路中，也有将近3300km路段穿越膨胀土分布区。膨胀土问题已成为我国公路建设中最突出的工程问题之一。对于膨胀土路堑边坡，合理的边坡设计和施工技术，在防止边坡溜坍、滑坡等病害方面能产生很好的效果。本文结合安徽某在建高速公路部分挖方路段膨胀土边坡防护设计和施工技术研究，为今后类似工程提供设计参考。

1、工程概况

安徽某在建高速公路第X合同段大部分都是膨胀土，因边坡开挖后长时间放置，受雨水冲刷，在部分开挖路段，路堑边坡滑坡比较严重，正常的路堑开挖施工已经不能保证公路的使用性能和施工进度，因此需要对此路段进行边坡进行处理。

2、膨胀土边坡失稳的主要特点和规律

与其它土质的滑坡相比，膨胀土边坡的失稳形式有其特殊的规律。根据对国内外膨胀土开挖边坡滑动现象的分析，可以将其最基本的特征和共同规律归纳如下：

a）浅层性：发育深度同裂隙发育深度及大气风化影响深度基本一致，通常小于6米；b）逐级牵引性：先在坡脚局部破坏，然后向上牵引发展，形成多层次滑动面；c）缓坡滑动：边坡的稳定坡角比一般土质的边坡缓；d）季节性：边坡失稳绝大多数发生雨季，降雨是主要的外部诱发因素；e）开挖后有较长的稳定时间：很多膨胀土边坡稳定数年后才失稳。

上述特點使得膨胀土边坡的设计方法不能简单采用一般土质边坡的设计方法，要根据具体情况而定，下边介绍几种以供参考。

3、路堑边坡处理

本合同段膨胀土路堑边坡处理共采用4种方案

1、设置较缓的边坡（1：1.5～1：2.0），在边坡上采用浆砌片石防护；2、对中等以上膨胀土全段在坡脚设置浆砌片石挡墙支护；3、CMA改性处理；4、GES柔性挡墙支护。

3.1浆砌片石护坡

当路堑高度H<3m时，挖方边坡设计施工采用30cm厚M7.5浆砌片石防护，且放缓边坡，边坡坡率宜为1：1.5～1：2.0。具体如下：

1）浆砌片石下铺设15cm厚砂砾垫层，在垫层下铺1层反滤土工布；2）为防止边沟内长时间滞水，影响膨胀土的干湿变化，边沟护砌下面设置排水盲沟；3）每10m长设置伸缩缝1道，伸缩缝填塞沥青麻絮，填塞深度为15cm；4）泄水孔采用ф5PESI透水管，泄水孔间距为1m；5）坡顶用浆砌片石封闭，避免雨水进入。（如图1）

3.2浆砌片石挡墙

此方案用于中等强度膨胀土路堑段。由于路堑开挖完毕后长时间放置和受雨水冲刷，边坡坡面及坡体大部分均已发生多种形式的变形破坏，设计施工采用浆砌片石挡墙支护，具体如下：

1） 挡土墙采用M7.5浆砌片石砌筑，每10m长设置伸缩缝1道，伸缩缝填塞沥青麻絮，填塞深度为15cm；2）泄水孔采用ф5PESI透水管，泄水孔间距为1m；3）浆砌片石挡土墙应错缝砌筑，泄水孔粘土层下空洞应用M2.5水泥砂浆填实，其上用碎石填实；4）挡土墙背后应使用透水性材料回填夯实。

3.3CMA改性处理

CMA改性处理是一种新型的膨胀土边坡处理技术，主要适用于中、弱膨胀土边坡，方案成本较高。它的改性机理是降低膨胀土的膨胀率，使其达到一般土的性能，处理深度一般为1m～1.5m。此方案利用了膨胀土边坡滑坡台阶宽度大多为1m左右这一特性，具体设计如下：

1） 边坡改性前按如下步骤处理：①按坡率1：0.75～1：2控制对坡表进行清理、刷坡。②已坍滑、滑动的坡体应对滑动面以上土体进行挖除。③边坡清理完成后应予以晾晒，期间应避免降水渗入坡面以尽快降低土体含水量。④在坡面按A大样图示间距钻孔，孔深30cm。⑤当坡面土体含水量下降，坡体表面出现网状裂隙，部分深度≥12cm时可进行下道工序的施工；2） 边坡治理：①在边坡表面喷洒膨胀土改性溶液，喷洒量以坡面土体饱和，溶液在坡面开始流动为止。②同第2-③条方式直到土体达半干燥状态，按本条①方式进行第二次喷洒，如此反复两遍达到改良目的为止；3） 边坡表层土体改性完成后无须遮盖，一般20天后可进行绿化施工。（方案设计图见图3）

3.4GES柔性挡墙

GES柔性挡墙是以地工编织物制成的生态袋填入砂砾土、草种与肥料，并采用专用连接扣连接而成的生态挡墙形式。将其运用于膨胀土挖方边坡上，可以有效的利用其柔性和植物生长的特性，达到加快稳定边坡的良好功效，具体设计和施工如下：

1）碎落台及边坡平台采用M7.5浆砌片石铺砌，不设平台截水沟。

2）平台以上边坡防护采用超挖1.0米，并用砂砾土回填，外层采用GES生态挡墙防护，GES生态袋尺寸采用60×52cm，袋内填充砂砾土，每层袋采用专用连接扣连接。回填土采用重型压实标准，压实度按85%控制。

3）GES柔性挡墙施工完成后应立即进行绿化施工，以避免GES生态袋长时间暴露损坏。

4）土工格栅采用双向拉伸型，纵横向抗拉强度20KN/m。GES连接扣上单钩剪力应>385N。透水土工布单位克重200g、抗拉强度≥6.5KN。砂砾土应选用渗水性良好的材料，严禁采用砂砾与细粒土、特别是膨胀土掺拌混合填筑。

5）土工格栅设置方法：当H≤2m时，不铺设；当2m7.5m时，在底部三级台阶、顶部两级台阶、并在上下层间每隔三级台阶各铺设Ⅰ级边坡在底部两级台阶、顶部两级台阶各铺设一层。

4、结语

高速公路边坡设计 篇7

1 红层岩土工程特性

红层渗水边坡地层组成为第三系红层岩体及覆盖的粉质粘土,自然坡度较缓。粉质粘土层厚一般为2 m～5 m,深处可达7 m～12 m,天然状态下稳定性较好,但在雨季坡体会出现滑塌或蠕滑变形,滑面多为岩土交界面;下部红砂岩在雨水浸润作用下,具有水稳性差、易风化崩解,最后呈渣状或泥状,强度不断降低,造成边坡稳定性差、地质灾害多发。

1)地质构造。盆地边缘分布厚度不等的粉质粘土、第三系砂岩、泥质粉砂岩及砾岩风化层,地表第四系覆盖层结构松散、孔隙大、保水性强,多处泉水出露,土体常处于饱和状态,春润及雨季极易蠕动,饱水条件下边坡易发生流泥、坍塌等地质病害,规模较大时形成滑坡,且破坏具有长期潜伏性和多次反复性。

2)岩土力学特征。粉质粘土:以黄色为主,局部呈红色,液、塑限高,容重大,保水性强,自稳性差。泥质粉砂岩:呈红褐色,为块状构造,常发育微细斜层理、交错互层等。砂岩:灰褐色、中厚层状～块状构造,岩质坚硬,崩解性较弱,抗风化能力较强。

3)水文地质特征。基岩裂隙水主要赋存于泥质粉砂岩、砂岩等岩体裂隙中,孔隙水主要赋存于覆盖层粉质粘土中,水位随地形起伏而变化,主要接受大气降水补给,随季节性变化而呈现较大的动态变化。试样抗剪强度—含水量变化曲线见图1。

2 红层路堑边坡失稳模式

红层路堑边坡失稳一般分为两类:一类是边坡的整体失稳;一类是局部浅层溜塌。整体失稳主要发生在高度超过15 m的较高边坡,在雨季,由于上部覆盖层土体含水量不断增大,岩土交界面与坡面呈大角度斜交、下部岩层风化严重或存在砂砾夹层的边坡极易发生整体滑塌。浅层溜塌的边坡整体稳定性较好,但局部覆盖层会发生小型溜塌。雨季土体含水量增大后,局部坡体稳定性较差,从而产生溜塌。溜滑体表面有网状张裂缝,底部有滞留水出露。红层路堑边坡易发生失稳滑塌,主要是斜坡岩土体平衡条件遭到破坏的结果,根据斜坡岩土特性,其滑动面有平面形和圆弧形两种,如图2,图3所示。

对图2,图3中滑体的受力体系分析如下:1)滑面为平面形时,稳定系数K=总抗滑力/总下滑力=E/T。2)滑面为圆弧状,稳定系数K=总抗滑力矩/总滑动力矩=(G2×d2+τAB×R/G1)×d1。当坡体稳定系数K<1时,坡体不稳定发生滑动;当K≥1时,坡体处于稳定和极限平衡状态,根据路基设计规范规定,边坡稳定系数应取K≥1.25。

3 红层路堑边坡破坏影响因素

红层路堑边坡破坏模式和灾变机理比较复杂,其影响因素比较多,且往往多个因素叠加,造成边坡渗水滑塌破坏比较严重。

3.1 水对红层边坡的影响

红层边坡开挖后在降雨条件下,地表水沿孔隙和节理下渗到土体及岩层内软弱夹层,使覆盖层土体含水量增大、红层崩解泥化,形成较大下滑力。红层边坡强度演化过程如图4所示,随时间的变化分为四个阶段:1)初期浸水崩解阶段。S0是红层未浸水之前的强度。红层初期浸水时与水的接触面较少,且崩解程度较低,其强度比初始强度稍有降低。2)崩解泥化阶段。随着崩解泥化的不断发展,裂隙不断向红层深部发展,从而导致强度快速降低。3)泥化红层应变软化阶段。崩解泥化的最后阶段是红层内产生一层连续的泥化红层,其强度远小于完整红层的强度,且渗透系数较低,从而阻止了崩解泥化向红层深处的进一步发展。4)泥化红层残余阶段。随着边坡在剪应力下的变化,泥化红层的强度会最终趋于稳定值,即达到泥化红层的残余强度Sr。

3.2 地层岩性的影响

软、硬岩层一般呈互层状出现,在雨季,会出现层间承压水而产生超静孔隙水压力,降低岩、土体的抗剪强度。泥化夹层岩性主要以泥夹全风化的泥岩为主,性状较差,泥约占80%～90%,可塑状。泥岩呈碎块、碎屑状,全风化,约10%～20%。夹层厚度在50 cm～100 cm之间。软弱夹层的存在加上由施工引起的临空面,是引起边坡滑塌的内在因素。

3.3 不利结构面组合的影响

结构面在红层路堑边坡失稳过程中具有破坏岩体的完整性、降低岩体结构的稳定性、控制岩体的变形破坏规律等多方面作用。岩层一般呈单斜构造,岩层走向与坡向基本一致,倾角与坡角基本一致或小于坡角,易产生大型滑坡。滑坡区域一般有断层存在,断层走向与边坡基本正交或大角度相交。

4 处治措施

4.1 减小边坡坡率和分级高度

对于第三系红层区泥质砂岩及其上覆盖粉质粘土的边坡,设计中应首先考虑减缓开挖坡率,并遵循“缓坡率、低台阶、固坡脚”的设计原则。坡率放缓的程度应根据边坡岩性、岩体结构特征、岩土交界面与路线的倾角等进行确定。通过对十天高速公路红层边坡的调研和总结,现将有关坡率、分级高度建议值列表,见表1。

4.2 加大边坡平台宽度

对于高度超过20 m、红砂岩上覆盖粉质粘土的挖方边坡,可加大岩土交界面处边坡平台宽度。一般挖方平台宽度为2 m左右,具体处治中可适当减小稳定性相对较好的红砂岩边坡平台宽度,同时加大岩土交界面处的平台宽度至4 m以上,以增加边坡的整体稳定性。

4.3 仰斜式排水孔

仰斜式排水孔能有效排除坡体的深层地下水,并能迅速降低地下水位,减少坡体内的地下水动力和渗透压力,增强抗剪强度(见图5)。具有施工方便、工期较短、节省材料和人工的特点。

排水孔主要在相对隔水层顶部、渗水土质坡面和出水带布设(见图6)。对雨季渗水严重、坡面稳定性差或坡高较大的边坡,则适当布置一定的系统性排水孔,其具体布置原则如下:

1)在岩土交界面或能施工排水孔场地的最低处须布设一排排水孔。2)设计中位置和数量均为原则性布设,施工中可根据开挖揭示地层及含水量等实际情况调整孔位、孔数以及孔深,以确保平孔排水工程效果。3)排水孔间距应视坡体含水层渗透系数和要求疏干的程度而定,一般按5 m～15 m间距布置,长度根据地层情况和渗水程度确定,倾角按10°～15°外倾以利水流顺畅。4)排水孔可采用矩形或梅花形布置,亦可单排、双排、多排设置,还可与支撑渗沟联合排水,以达到对整个边坡排水降压的目的。

排水管一般采用直径为75 mm～110 mm带孔PE管。带孔PE管的圆孔直径为10 mm,纵向间距50 mm,沿管周分三排均布排列;一排在管的顶部,其他两排分别在管的两侧,顶排的圆孔位置与侧排圆孔交错排列。靠近出水口约3 m长的范围内,设置不带槽孔的PE管。在靠近出水口至少60 cm长的范围内,用粘土堵塞钻孔与排水管之间的空隙。

4.4 支撑渗沟

支撑渗沟适用于排除边坡浅层滞水或引排边坡上局部出露的泉水,减轻坡面冲刷。设计中采用支撑渗沟结合拱形骨架共同加固边坡。支撑渗沟垂直嵌入坡体,基底需埋入潮湿土层以下较干燥而稳定的土层内,做成有2%～4%泄水坡的阶梯式。

支撑渗沟的间距取决于地下水的分布、流量和边坡土质等因素,一般采用6 m～10 m。支撑渗沟的宽度约1.2 m～1.6 m,其深度视边坡潮湿土层的厚度而定。由于引排的地下水流量较小,故沟底填以大粒径石料作为排水通道,沟壁做反滤层,其余空间可用筛洗干净的渗水材料填充,顶部采用干砌片石覆盖,其表面大致与边坡面齐平。支撑渗沟的下部出水口采用干砌片石垛支挡渗沟内的填料和排除所汇集的地下水。

4.5 坡面防护

针对红砂岩具有遇水易崩解,抗风化能力低,软化系数小等特点,设计中采用锚杆(锚索)框格梁对坡面进行防护,框格内浆砌六棱块或码砌土袋进行绿化。对于土质边坡可采用预制块拱形骨架护面或采用草灌结合进行生态防护。该防护形式必须结合仰斜式排水孔或支撑渗沟来设置,以保证防护的边坡处于干燥状态,防止因渗水边坡变形造成圬工防护的破坏。对于挖方总高度小于4 m的低矮渗水土质边坡,可通过码砌卵石笼支挡可能产生滑塌的边坡土体,同时可将边坡渗水从卵石笼中排出。

5 结语

本文结合十天高速公路项目中对第三系红层区渗水路堑边坡的处治实践,分析徽成盆地红层渗水边坡岩土工程特性,研究了坡体的失稳模式、破坏影响因素,并对红层渗水边坡的处治措施进行详细分析,得出主要结论如下:1)红层路堑边坡失稳类型主要包括:边坡整体滑塌、浅层溜塌等。2)红层路堑边坡破坏影响因素有:地下水、地层岩性、不利结构面组合等。3)红层路堑渗水边坡的处治措施主要有:减小边坡坡率和分级高度、加大边坡平台宽度、设置仰斜式排水孔、支撑渗沟等。4)红层路堑渗水边坡常用的坡面防护形式有:锚杆(锚索)框格梁、预制块拱形骨架或草灌结合生态防护、码砌卵石笼等。

参考文献

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[2]姚祖康.公路排水设计手册[M].北京:人民交通出版社,2001.

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[4]邹隽.富水高陡路堑边坡深层排水技术研究[D].长沙:长沙理工大学硕士学位论文,2008.

[5]周强科,陈博,周晗晗.浏醴高速公路红砂岩路用工程性质试验研究[J].山西建筑,2012,38(28):142-143.

山区公路高边坡防护设计要点探究 篇8

山区公路高边坡防护设计对于山区公路设计来讲,具有非常重要的意义和价值。路基高边坡防护,其涉及多个方面,包括坡面的处置、护坡措施的采取以及护墙面的设计等等。由于山区地理位置特殊,其中存在的问题也不同于正常的公路路基,因此,对于山区路基高边坡防护设计应该注意它的特殊性,结合其自身的特点,设计合理的方案。

1 山区公路高边坡防护设计存在的问题

我国的交通事业在近几年取得了很大的发展成就,尤其是对于山区道路的发展。在山区的公路施工中,路基高边坡的防护则常常被忽视,造成了巨大的经济损失,同时,也带来了较大的安全隐患。总体而言,目前我国山区公路高边坡防护设计存在较大的问题,而严重影响了山区公路的质量,主要的问题体现在以下两点:

(1)我国相关部门对于山区高边坡防护设计的重视程度不够,相关的公路设计方案中,对于路基高边坡设计方案不到位,忽视路基高边坡防护对于道路的影响作用,使得我国山区路基高边坡防护不够到位,相关的工作人员缺乏防护意识。

(2)我国山区公路高边坡的防护技术不成熟,对于其防护的资金投入较少,无法满足实际的需要。除此以外,我国对于山区路基高边坡的防护设计缺乏相应的设计标准,对于山区地理状况的研究不够深入。

山区公路高边坡的防护设计是一个至关重要的问题,对于山区公路的影响是非常大的,如果山区路基高边坡防护设计不合理,则会导致工程的质量受到重大影响,造成重大的经济损失,同时增加人们出行的困难,影响人们正常的工作生活,因此,对于山区公路高边坡的防护设计,应该注意山区地理位置的特殊性,同时结合工程的施工状况,设计出最佳的防护方案,以保障工程的质量以及人们正常的生活秩序。

2 山区公路高边坡防护设计中的边坡设计

山区公路高边坡防护设计包括多个方面,其中之一是边坡防护的设计。边坡防护设计在山区公路高边坡的防护设计中占有重要的地位,对于边坡的设计防护,其主要的注意点应该包括以下几个方面:

(1)部分山区的生态环境较为脆弱,因此,在边坡防护设计时,应该充分考虑相应的地理特征,尽量不要破坏山区的生态平衡,边坡防护设计与周围的生态环境的关系异常密切,因此,在边坡设计防护时,应该注意生态环境的保护,将防护工程与周围的环境和谐地融合在一起。

(2)山区的地理环境特殊,在进行边坡防护设计时,相关人员应该根据地理环境的特殊性,尽量减少对于山区土地的挖掘,应该根据山的特征,设计合理的防护措施,但是,在实际的防护设计中,工作人员没有结合地理特点,任意建造大量的人造平原以实现边坡防护的便利化,从而破坏了山区原始的地理风貌。

(3)在边坡防护设计时,应该对工程的地质进行仔细地勘察,地质勘查与山区的边坡防护具有非常重要的联系,如果工作人员对于地质勘察不够到位,则会影响整个山区公路高边坡防护措施的设计,勘察的数据不够准确,直接影响到在设计中采取预期防护的措施,严重时还会导致地质灾害。因此,边坡防护设计离不开对工程地质的仔细勘察。

(4)边坡设计防护设计中应该特别注意对于排水环节的设计,一般来讲,排水设计不合理,则会影响边坡设计中的支挡结构,由于长期的排水不当,支挡结构就会失去相应的功能,从而影响整个边坡的防护效果。

以上几个方面是边坡设计中应该注意的问题,这些问题对于表坡防护设计的影响是非常大的,因此,山区路基高边防护设计中,应该结合山区特殊的地理环境,充分考虑相关的制约因素,做好边坡防护设计。

3 山区公路高边坡防护设计中的坡面防护

对于山区公路高边坡防护设计中的坡面防护,应该结合山区的地理状况,多数情况下,对于山区路基高边坡防护设计中的坡面防护,其涉及的方面较为复杂,且需要具体的工程施工才能完成,在整个山区路基高边坡防护设计中,坡面防护至关重要。

通常情况下,对于坡面防护的形式有很多种,虽然设计方法多样,但是经过实践证明,植物防护的效果最好,且植物防护对于环境没有影响,设计方案简单,容易操作,相应的护理成本也较低,因此,采取植物防护的设计方法非常普遍。从整体上说,植物防护的益处主要表现在以下两个方面:

(1)在坡面防护中采取植物防护,可以有效地改善山区的土壤。山区的土壤通常情况下比较坚硬,且吸水性不强,因此湿度不够,但是,植物防护可以有效地改善土质,调整土壤湿度,从而防止路基因土壤过硬产生裂缝,有效地维护了道路的质量。

(2)可以进一步美化环境,促进工程与周围的环境融为一体,实现和谐发展,同时,改善道路周围的自然景观,十分有利于促进生态环境的可持续发展。同时,植被具有抗风化的作用,可以有效地阻挡路基周围土壤的流失,因此,植物防护可以有效减少坡面土层的剥落。

但是,植物防护应该根据相应的地理环境和气候特征,选取适当防护植物,一般来讲,这些植物都是和周围的环境气候相适应的,且都适合坡面生长。除此以外,植物防护应该注意坡面的土壤,通常情况下,破绵绵的土壤需要定期更换,以保证植物有充足的养分,只有保证植物正常的生长,才能使植物起到坡面防护的实际效果。

以上是对于植物防护对于坡面的影响以及防护过程中应注意的问题,而对于坡面防护中的工程防护也是非常重要的,一般情况下,植物防护和工程防护是相互依存的,在经过工程防护以后,再进行植物防护。

工程防护的内容主要包括护面墙的设计、护坡设计以及对于坡面进行合理处置等。在破面的工程处置中,也要考虑相应的地理环境,如果该路段的土质不适合进行植被防护时,就会采取喷浆等措施进行工程防护,一般情况下,如果坡面的风化不是很严重,但是,坡面有大量的碎石和裂缝,就会采取喷浆防护的设计方案。除此以外,为了防止雨水过多造成破面的水土流失,一般会对坡面采取满砌、格网等形式进行防护,这种工程的防护措施会有效地保证路基的稳定。同时,工程防护中的护墙面所采取的设计方案主要是运用于较陡的地段,但是,护墙面的设计基础必须要有稳定可靠的路基。

综合上述观点,我国山区公路高边坡防护设计应该充分考虑相关的地理环境,对于坡面的防护和边坡的防护应该根据实际的地理位置,遵循一定的规律,结合实际的工程特点,努力与周围的环境形成一个和谐统一的整体,根据山区路基高边坡防护应该遵循的规律,设计行之有效的防护措施,保证山区道路的质量。

4 结语

随着我国道路事业的不断进步与发展,对于高边坡的防护设计也越来越关注,尤其是对于山区公路高边坡防护设计,应该充分考虑其地理环境的特殊性。整体而言,我国对于山区公路高边坡防护设计认识不到位,对于设计的要点考虑不充分,因此,相关的工作人员对此应该给予特殊的关注。高边坡防护形式有很多,笔者认为,对于山区公路高边坡防护设计,首先应该充分考虑其功能,然后再注重道路的美观设计。山区的高边坡的防护设计是一项特殊的工程,相关的施工单位应该充分结合道路及周围的地理环境因素,有效整合各个因素,从而从根本上保证整个道路的质量。

摘要：近年来,我国对于山区的公路设施尤为关注,为了带动山区经济的发展,促进山区人民生活水平的提高,公路是必不可少的,然而与公路紧密联系的路基高边坡防护设计成为一个重要的问题。文章针对山区公路高边坡防护设计的问题,主要从其设计的要点出发,寻求最佳的设计方案。

高速公路边坡设计 篇9

1 公路边坡防护设计的主要原则

1.1 安全第一.质量保证

公路边坡的防护直接影响到公路交通的安全, 目前, 我国公路的防护工作主要是由边坡起防护作用, 对自然灾害和人为因素造成的公路塌方、陷落等起到很好的防护作用, 对公路交通设施的安全顺畅运行, 对车辆行使的安全, 起着巨大的作用。因此, 在设计公路边坡时, 首先要考虑的是边坡的质量问题, 要在保证边坡防护设施自身的质量过硬的情况下, 考虑防护设施起到的安全作用, 要以防护坡的安全系数为设计的首要考虑因素。要从设计上保证公路边坡防护设施的防护质量, 以安全作为防护的第一要素, 确保边坡的防护能在实际中起到防护的作用.为公路的安全使用、交通的顺畅起到应有的作用。

1.2 考虑地理环境。

因地制宜, 随着我国公路交通设施的进一步完善, 公路穿越范围越来越广, 所处的地形地貌多种多样, 各有特点, 各不相似。因此, 就给公路边坡防护的设置带来了许多复杂的问题, 在不同的地方因为地质情况的差异、气候情况的不同、环境的差别等, 公路边坡的建设情况也不一样。一般边坡崩塌所遇到的问题可以归为3类, 即落石型、滑坡型、流动型, 而这3种坍塌形式是由于不同的地质地理环境造成的。比如落石型一般是发生在较陡的岩石边坡, 因为在一定的条件下岩石边坡的岩层会产生裂缝、渗水, 经过长时间的风化和外力作用, 裂缝会逐渐扩大, 在雨水侵蚀下, 裂缝中充满水, 产生侧向静水压力作用, 造成崩坍。

1.3 多层防护相结合。

防护措施相协调由于地理环境的复杂, 在公路穿行的同一区域内可能会在很小的范围内出现多种地质情况和地形差异, 因此在相近的边坡上, 或者在同一边坡上, 就有可能处于各方面的考虑, 采取多种防护措施。因此, 在防护设计时, 必须要考虑到这一情况, 在设计上对多种防护措施在同一边坡上采用, 或相邻边坡群采用不同的防护措施时, 必须根据实际的环境和施工情况考虑防护措施间的协调。公路边坡的防护是一项复杂的工程, 需要多种防护措施和手段的结合才能真正的对公路起到防护作用, 因此在较近距离, 不同的防护措施不能孤立存在, 不考虑其他措施的存在, 应该相互协调, 比如在护面墙防护与植被防护间, 就不能只看一面, 而要两者相结合, 才能设计出合理科学的防护措施来。

1.4 统一规划

具体实施在公路边坡的设计中, 必须要注意边坡防护各方面的区别。毕竟一道坚固的边坡防护线是由许多部分组成的, 所以必须要有统一的设计, 把边坡的各方面联系起来, 比如在设计时要把边坡的范围与具体的防护设施, 如护面墙、矮墙等各部分统一设计。同时还要注意对边坡、上下坡设计的区分。因为当路基的下边坡为填土路堤时, 边坡坡面就会受雨水的直接冲刷和因降雨造成的坡面径流的冲刷, 而造成路基边坡沿坡面流水方向, 因流水冲刷形成冲沟, 冲沟的扩大则会致使路基发生破坏。此外受洪水及河道影响较大的路堤, 会导致路堤坡脚被毁坏, 进而导致边坡破坏。因此, 在边坡设计时, 根据这种情况必须对边坡的下边坡采取增强压实度的措施, 以增强边坡耐冲刷能力。而公路上边坡通常是人工开挖的斜坡, 边坡在降雨、冰冻等形式的外力风化作用下, 会造成崩坍等危险。因此, 应该根据具体的地质气候情况, 制定出相应的计划, 予以防治。因此, 在边坡防护设计时, 必须从整体的防护出发, 把各种防护设施统一联结起来规划, 同时也要根据不同的坡面和防护设施的需要, 进行有区分的设计, 要具体问题具体分析, 具体情况具体设计。

2 公路边坡防护设计的主要发展趋势

2.1 刚性结构与柔性结构相结合

传统的公路边坡防护设计主要是着重对钢性结构防护措施的设计, 在设计上, 主要是采用可以确保边坡稳定的砌石防护和架防护钢网的形式。钢性结构的边坡防护措施, 对维护边坡的安全, 起着有效的作用, 是边坡防护设计中常用的一种, 它即简单又有效, 可以切实的起到公路边坡防护的作用。然而, 近年来随着社会对环保工作的重视, 国家实施交通基础建设时, 对自然生态环境予以了更多的关注, 在建设交通设施时, 把保护环境作为工程设计的重要环节。因此, 这就对公路边坡的柔性防护提出了要求, 在确保边坡稳定的前提下, 适当的改变钢性砌石防护单一的模式, 进一步采用柔性防护。通过植物防护, 在进一步巩固边坡稳定性的同时, 也起到了防护边坡的措施。植物防护一般包括在边坡上种草、植草皮、植树等。根据具体的地理和气候环境选择不同的方式, 或者多种方式相结合, 比如种植草皮与植树相结合, 增强公路边坡的水土稳定性, 可以有效的防雨水冲刷, 限制泥石流和坡土坍塌的事故发生的机率。同时, 柔性防护, 对公路周围环境的保护和美化也起到了重要的作用, 可以减少司机行车的疲劳。在环保意识不断加强的今天, 有必要把钢性结构与柔性结构的防护措施结合起来, 在设计公路边坡的防护时, 可以通过具体路段的实际情况, 充分考虑两者的结合, 设计出符合时代要求和趋势的防护设计方案。

2.2 发展生态型防护

注重景观设计生态型防护是今后公路边坡设计发展的必然, 一是因为人类生态保护意识的加强, 开始减少因为人为的施工项目造成生态环境破坏的行为, 重视公路施工地区生态系统的保护, 二是生态型的防护坡, 还可以保护边坡表面免受雨水冲刷, 减缓软弱岩土表面的破坏速度, 保持边坡的整体稳定性。而且, 随着公路施工技术的发展, 人们对公路的审美开始逐渐关注起来, 在现代的公路设计中, 公路的景观设计已经成为整个公路设计蓝图中重要的一部分, 许多地区的公路景观成了地区标志性的风景, 成为地区文化内涵的承载体。因此, 对公路边坡的防护设计而言, 加强对边坡的美化, 是边坡防护设计中重要的环节。因为公路的边坡景观是公路景观的主要组成部分, 要建设具有审美情趣的公路, 就必须在边坡的防护设施上进行美化, 以此作为整条公路美化的基础。在防护设计上, 从环境保护、美学观感上考虑防护措施的选择与调整, 在可以保证防护坡安全有效的同时, 优先考虑景观效果, 力求设计出具有生态美感的防护设计方案, 以协调自然为准则, 充分考虑公路与沿线景观的和谐、防护措施与公路景观的和谐, 是今后公路边坡防护设计的主导思想。

结束语

边坡是公路工程中最常见的形式, 对边坡防护的设计是整个公路设计不可或缺的一部分, 对公路边坡防护设计的重视就是对整个公路建设的重视。在边坡的防护设计上, 要求讲究一定的原则, 才能保证边坡的防护是安全, 而且是行之有效的。随着我国公路事业的快速发展, 公路边坡防护的趋势也在发生变化, 开始朝着多样化和综合化方向发展, 朝生态型和注重景观设计型发展。因此, 这要求对公路边坡防护进行设计时, 要从多方面考虑, 在保证

摘要：公路建设的飞速发展, 公路边坡防护也随着发展, 在设计边坡的防护时, 需要在讲求一定规范的情况下, 掌握新的发展趋势, 以便应对时代对公路边坡设计上提出的新要求。本文将对公路边坡防护设计的原则和发展趋势进行浅论。

关键词：防护设计,设计原则,设计趋势

参考文献

[1]马建闯, 刘高成, 唐国治.公路边坡防护设计原则及发展趋势探讨[J].科技之友, 2009 (24) .

高速公路边坡设计 篇10

1 概述

西南某在建高速公路煤炭垭隧道出口段 (K126+845~K127+070) 路基原为挖方路基, 受多次连续强降雨的影响, 左侧边坡坡体出现裂缝及下沉现象 (滑坡) , 形成不稳定斜坡体。该段路基从一堆积体中下部通过, 原设计中桩最大挖方高度12米左右, 边坡最大高度19米。左侧挖方采用2级边坡, 第一级边坡分级高度10米, 坡率1:0.75, 第二级边坡坡率1:1, 防护形式均为喷播植草。

滑坡发生时, 部分左幅路基段K126+850~K126+900已开挖7米深左右, 离路床顶还有5米左右尚未开挖;部分路基段K126+900~K127+070段路基目前基本已开挖到路面顶部高程。现挖方边坡后缘已形成多道的拉裂缝, 裂缝宽度5~30cm不等, 同时不稳定斜坡体上部分房屋已开裂, 斜坡体上方有处县级文物, 暂未受影响。

通过工程地质踏勘分析认为本段坡体所发生的局部开裂现象系因连续强降雨天气加上前缘开挖坡脚产生临空面, 导致该段局部地层工程性能变差所引发, 属牵引式滑坡。在滑坡体主滑段位于挖方路基左侧, 由于目前ZK126+850~ZK126+900段路基标高还未到达设计高度, 随着开挖深度的增加, 若受暴雨影响, 滑坡体还将继续扩大、破坏, 很可能发生更大的滑移, 原设计的放缓坡率+植草防护已难以支挡, 为了确保滑坡体下方高速公路的安全, 急需进行加固整治。

2 地质概况

2.1 地形地貌

滑坡区位于测设里程K126+840-K127+070左侧。该段地形东高西低, 该段地貌单元属缓坡, 原地形坡度较缓, 约15°左右, 现因施工开挖, 坡脚地段出现高陡临空面 (详见图1、2) 。

2.2地层岩性

据1:2000工程地质调绘、坑探、钻探和室内岩土测试, 该段山坡内地层岩性主要由Q4c+dl崩坡积形成的粉质粘土、混碎石粉质粘土、粘土及Q4al冲积形成的粘土构成, 下伏基岩为J2S泥岩, 局部地段为Q4me人工填土构成。按成因时代自新到老分别叙述如下:

2.2.1 Q4me人工填土

①Q4me人工填土:杂色, 主要为修筑在建公路路基的填筑物。

2.2.2 Q4c+dl崩积、坡积物

②Q4c+dl粉质粘土:黄褐色, 土质不均, 结构较密, 混10%左右碎石和角砾, 局部可见砂岩块石, 湿, 硬塑-可塑。该层广泛分布在坡体近地表地段。揭露厚度介于2.20-10.50米。

③Q4c+dl混碎石粉质粘土:灰黄色, 土质不均, 混30%-40%左右碎石, 局部碎石富集成层, 湿, 可塑。该层分布在ZK5、TK1、TK2、TK3、TK4、TK5孔附近地段, 揭露厚度介于2.80-5.30米。

④Q4c+dl粘土:红褐色, 土质不均, 结构致密, 混10%左右碎石, 湿, 可塑。该层分布在ZK2孔附近地段, 揭露厚度3.60米。

2.2.3 Q4al冲积物

⑤Q4al粘土:灰褐色, 土质较均, 结构致密, 含粉砂颗粒, 局部夹青色砂岩颗粒, 粘性大, 湿, 可塑。该层分布在ZK2、ZK4、TK6孔附近地段, 揭露厚度介于3.60-4.8米。

2.2.4 J2S基岩

⑥J2S强风化泥岩:红褐色, 泥质结构, 层状构造, 节理裂隙发育, 岩芯破碎, 多呈碎块状及饼状。该层各钻孔均有揭露, 揭露厚度介于0.50-4.6米。

⑦J2S中风化泥岩:红褐色, 泥质结构, 层状构造, 节理裂隙发育, 岩芯多呈柱状, 局部呈块状及饼状。该层各钻孔均有揭露, 最大揭露厚度7.0米, 未揭穿。

2.3 气象与水文

场地属亚热带季风气候。主要特征是:四季分明, 冬暖、春早、夏热、秋雨、多云雾, 雨热同季, 光照同步;无霜期长, 光照适宜, 雨量充沛, 气候温和, 适宜于农、林、牧、渔业的发展。年均温15.8℃~-17.8℃, 一月均温5℃~-6.9℃, 七月均温26℃~28℃, 霜雪少见, 年均降水量在980~1150mm。

场地地表水主要以冲沟内溪流及大气降水形成的暂时性面流和股流为主 (详见图3、4) 。冲沟内溪流具有季节性, 平时水量较小, 暴雨后水量较大。大气降水形成的暂时性面流和股流原主要汇聚于冲沟内, 现因施工开挖改变原地貌造成大气降水局部汇聚于坡脚地段。

2.4 地下水

该坡体内地下水主要为第四系松散堆积物孔隙水, 赋存在场地②Q4c+dl粉质粘土、③Q4c+dl混碎石粉质粘土地层中, 水位埋深1.2-9.1m, 主要接受大气降水和冲沟内溪流的下渗补给, 通过蒸发及向下部基岩渗透的方式排泄。

2.5 地震烈度

场区地震少而弱, 震级一般3~5级, 烈度一般多在6度以下。据《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) 滑坡体区设计基本地震加速度值为0.05g, 地震动反应谱特征周期值为0.25s, 抗震设防烈度为Ⅵ度, 属第一组。

3 滑坡稳定性分析与评价

3.1 滑坡体形态及规模

在建高速公路从滑坡体下部通过, 线路里程K126+845~K127+100, 路段长260m。据工程地质调绘、坑探及钻探成果, 该滑坡可分为两个区域———滑坡1区、滑坡2区。滑坡类型为牵引式浅表覆盖层滑坡, 滑动方向为249°, 滑动地层为:②粉质粘土、③混碎石粉质粘土, 滑床地层为⑥强风化泥岩。滑坡1区滑体长约85m, 前缘宽约100m, 厚5.4-11.8m, 面积约8750m2, 滑体规模约78700方, 属中型滑坡;滑坡2区滑体长约44m, 前缘宽约56m, 厚8.9m, 面积约2450m2, 滑体规模约21800方, 属中型滑坡。滑坡1区和滑坡2区滑动地层主要为第四系为崩坡积粉质粘土、混碎石粉质粘土及冲积粘土层, 滑床基本以强风化泥岩层为主。

3.2 滑坡体成因机制分析

据钻探成果揭示, 该滑坡所处地段地层主要由崩坡积形成的:②粉质粘土、③混碎石粉质粘土、④粘土及冲积形成的⑤粘土、⑥强风化泥岩和⑦中风化泥岩所构成。其中近地表处分布的②粉质粘土、③混碎石粉质粘土地层因孔隙发育或结构疏松易于地表水体下渗, 其下发育的泥岩层, 为上部地层下渗水的良好隔水层。

据该滑坡发展趋势来看, 在建公路边坡开挖产生临空面后, 因位于边坡坡脚地段的地层遇水软化后工程性能变差, 引发坡口上方局部发生开裂和坍塌, 随连续降雨滑坡体逐级向坡体上方发展, 最终产生牵引式滑坡。

综上所述, 该滑坡形成的主要因素为:在建公路边坡开挖产生临空面。边坡坡脚地段的地层汇水软化, 使坡口上方局部发生开裂和坍塌。连续降雨和上部地层下渗水体的叠加不仅使位于边坡坡脚地段地层加速软化, 而且使坡口上方局部发生开裂和坍塌地段的土体荷重增大, 加速向临空面处滑坡。滑坡体逐级产生临空面逐步向坡体上方发展, 产生牵引式滑坡。

4 滑坡治理工程设计

通过对本滑坡稳定性的详细调查, 根据滑坡体地质条件, 在对其形成机制分析的基础上, 在满足滑坡的稳定性和工程安全性的前提下, 综合考虑地质、安全、造价等因素, 提出设计方案如下:推力较大路段的采用下部锚索桩+桩前清方 (距路基边沟上方约8m左右的位置设抗滑桩) , 推力较小路段采用抗滑挡土墙。

采用抗滑桩作为永久性工程安全性较高, 且本段不稳定斜坡体存在多级潜在滑面, 在前缘设置桩板墙, 可防止不稳定斜坡体越过桩顶滑动。

4.1 设计工况及参数

4.1.1 现滑面设计参数

本次稳定性计算中, 滑动面的设计参数主要依据地勘资料, 同时, 对现滑面进行反演, 即对原开挖后的坡体线进行了恢复, 根据实际情况, 在路堑边坡开挖后坡体产生了滑动, 也就是说开挖后的坡体稳定性系数是小于1.0的, 据此, 按极限平衡法对坡体的稳定性系数进行了反算后 (反演K取0.99) , 最终综合选取滑动面的设计参数如下:

(1) 滑坡1区 (1-1断面) :

a.滑动面强度参数:饱和粘聚力C=12.5KPa, 饱和内摩擦角Φ=11.5°。滑体的饱和容重取21.5k N/m3。

b.滑动面强度参数C=14KPa, 滑动面的天然内摩擦角Φ=12.5°。滑体的天然容重取21k N/m3。

(2) 滑坡1区 (2-2断面) :

a.滑动面强度参数:饱和粘聚力C=12.5KPa, 饱和内摩擦角Φ=10.5°。滑体的饱和容重取21.5k N/m3。

b.滑动面强度参数C=14KPa, 滑动面的天然内摩擦角Φ=12.5°。滑体的天然容重取21k N/m3。

(3) 滑坡2区:

a.滑动面强度参数:饱和粘聚力C=12.5KPa, 饱和内摩擦角Φ=11°。滑体的饱和容重取21.5k N/m3。

b.滑动面强度参数C=14KPa, 滑动面的天然内摩擦角Φ=12°。滑体的天然容重取21k N/m3。

4.1.2 设计工况、设计推力计算

设计工况1:暴雨。按规范要求, 设计安全系数:K=1.15;设计工况2:天然。按规范要求, 设计安全系数:K=1.2。

采用《公路路基设计规范》 (JTG D30-2004) 和《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001) 中推荐的传递系数法计算滑体推力, 计算剖面采用主滑剖面, 计算结果见下表1所示。综合两种设计工况, 均取其不利推力作为本次设计推力。

4.2 设计方案

由于路基开挖后不同路段所产生的滑面及推力均不同, 为保证路基的稳定性, 本次设计分4个区间桩号分别对塌方边坡进行针对性的加固整治。

4.2.1 K126+836~K126+921段路基左侧 (代表性断面图1-1’) :采用锚索桩处治方案

设计基本参数:矩形截面抗滑桩编号为B型桩板墙, 布置于路堑边沟外边缘8m处。桩长h=28m;受荷段h1=16m;锚固段总长h2=12m。桩截面:2.2×3.2m, 桩心间距5m。地基系数K=0.15×106Kpa/m。桩身混凝土强度等级:C30。

桩身内力计算:采用抗滑桩计算程序进行桩身内力计算, 结果如下:最大剪力=7825k N, 最大弯矩=60840k N·m, 最大侧应力σmax=1127。

第1道锚索水平拉力=470k N, 距离桩顶0.5m;第2道锚索水平拉力=450k N, 距离桩顶2.5m;第3道锚索水平拉力=430k N, 距离桩顶4.5m。

锚固段深度判断:取岩石裂隙、风化及软化程度的折减系数C=0.3, 岩层产状折减系数K1=0.5, 据工程地质详勘报告:泥岩强风化饱和极限抗压强度取R=σc=8.8MPa, 则K1×C×R=1320k Pa>σmax=1127, 锚固段满足深度要求。

坡面防护:抗滑桩桩顶边坡坡率采用1:2.5, 坡面采用菱形网格护坡植草防护, K126+836~K126+856段采用A型抗滑桩。

4.2.2 K126+925~K126+978段路基左侧 (代表性断面图2-2') :采用锚索桩处治方案

设计基本参数:矩形截面抗滑桩编号为C型桩板墙, 布置于路堑边沟外边缘8m处。桩长h=24m;受荷段h1=13m;锚固段总长h2=11m。桩截面:1.7×2.3m, 桩心间距5m。地基系数K=0.15×106Kpa/m。桩身混凝土强度等级:C30。

桩身内力计算:采用抗滑桩计算程序进行桩身内力计算, 结果如下:最大剪力=4350k N, 最大弯矩=31171k N·m, 最大侧应力σmax=722。

第1道锚索水平拉力=450k N, 距离桩顶0.5m;第2道锚索水平拉力=430k N, 距离桩顶2.5m。

锚固段深度判断:取岩石裂隙、风化及软化程度的折减系数C=0.3, 岩层产状折减系数K1=0.5, 据工程地质详勘报告:泥岩强风化饱和极限抗压强度R=σc=8.8MPa, 则K1×C×R=1320k Pa>σmax=722, 锚固段满足深度要求。

4.2.3 K126+978~K127+038段路基左侧 (代表性断面图 (3-3') :采用抗滑挡墙处治方案

设计基本参数:抗滑挡墙采用现浇C15片石砼。圬工砌体容重:24KN/m3, 挡土墙稳定系数:抗滑动稳定系数KC≥1.3, 抗倾覆稳定系数Ko≥1.5;基底摩擦系数=0.40, 地基土摩擦系数=0.5。

经验算:地基土层水平向:滑移验算满足:Kc=1.354>1.3, 倾覆验算满足:K0=3.363>1.5, 地基承载力验算满足:最大压应力=280<=400k Pa, 均满足要求。

坡面防护:防护措施施工完毕后, 墙顶的边坡左侧边坡采用锚杆框架。

4.2.4 K127+038~K127+100段路基左侧 (代表性断面图 (4-4') :采用抗滑挡墙处治方案

设计基本参数:抗滑挡墙采用现浇C15片石砼。圬工砌体容重:24KN/m3, 挡土墙稳定系数:抗滑动稳定系数KC≥1.3, 抗倾覆稳定系数Ko≥1.5;基底摩擦系数=0.40, 地基土摩擦系数=0.5。

经验算:地基土层水平向:滑移验算满足:Kc=2.14>1.3, 倾覆验算满足:K0=4.754>1.5, 地基承载力验算满足:最大压应力=200<=400k Pa, 均满足要求。

坡面防护:防护措施施工完毕后, 墙顶的边坡左侧边坡采用菱形骨架防护。

5 滑坡监测工程设计

为了取得滑坡滑面确切位置、滑坡滑动参数、保证滑坡治理工程施工中的安全及为治理工程施工提供滑坡稳定状态或变形特征的信息, 指导安全施工, 同时掌握治理工程实施后的效果, 需进行滑坡的监测设计。主要监测任务包括:地面裂缝观测、滑体变形观测、实施工程的变形观测。

设置深孔位移监测, 从而为准确判断滑面、地下水、滑坡位移及治理后的工程效果提供相应数据。

为进一步测控坡体变形情况, 需在至少5个断面上设置观测桩, 在施工过程中监测剪出口、滑体中部、后部;钢管桩系梁施工完毕后分别在其顶设置观测桩, 定期观察不得少于2个雨季;每个断面上布设的观测桩应该兼顾观测前缘、中部和滑体后部 (最远裂缝位置外侧) , 记录坡体变化情况, 及时沟通变化情况, 以便根据现场实际情况加强动态设计。

5.1 监测点布设

滑坡裂缝:对滑坡裂缝上布置4个观测点, 进行施工期间的裂缝监测。

施工中以及施工后滑坡位移监测:在主滑断面上布设5个观测点进行地表位移监测。

施工后在每排桩各选取6根桩, 在桩顶设置监测点进行监测。

5.2 观测频率与周期

施工前及期间:对裂缝安排专人每天定时观测、记录。遇有降雨时, 每天早晚各观测一次;对监测点每星期观测一次, 遇有降雨时, 在每次雨后应及时观测。

工后观测:滑体位移变形半年内每15天观测一次;半年后, 每月观测一次。在有连续降雨或暴雨时, 雨后24小时内加密观测一次。

观测完成后, 观测人员应当天及时对所采集的数据进行分析整理, 及时向设计人员提供, 以便使设计人员对滑坡的稳定状况、结构受力状况有全面了解, 达到动态设计的目的。

6 结束语

滑坡的形成原因是多因素造成的, 雨水是诱发滑坡的主要外因, 人类工程活动是诱发滑坡的重要原因。滑坡整治首先要分析滑坡的性质和形成原因, 结合具体地质情况, 以排水、清方减载和抗滑支挡相结合进行综合治理。滑坡监测为可靠度提供重要的依据, 通过对监测采集的数据分析, 为今后滑坡性质的分析和工程治理提供经验。

参考文献

[1]JTG D30-2004公路路基设计规范[S].人民交通出版社, 2004.

[2]JTJ F10-2006公路路基施工技术规范[S].人民交通出版社, 2006.

[3]GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范[S].中国建筑工业出版社, 2002.

[4]GB 50007-2011建筑地基基础设计规范[S].中国建筑工业出版社, 2011.

[5]GB 50021-2001岩土工程勘察规范[S].中国建筑工业出版社, 2001.

[6]TB 10025-2006铁路路基支挡结构设计规范[S].中国铁道出版社, 2006.

[7]GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社, 2010.

浅谈高速公路边坡生态防护与治理 篇11

关键词：高速公路 边坡生态 防护

1、研究背景

二十世纪中叶以来，环境问题已成为地球的一大危机。人类赖以生存和发展的环境受到了挑战，资源日益枯竭，生态遭到破坏，各种污染事故频繁发生。环境问题已经从地域性走向全球性，成为当今人类面临的全球性问题之一，引起了世界各国的普遍关注。环境问题的实质是发展问题，要实现人类同环境的协调发展，就要走可持续发展的道路。保护全球环境，实现可持续发展，创造美好家园，是世界人民的心愿，也是世界各国面临的紧迫任务。公路建设对社会和经济的发展有着非常重要的作用，但它同时又是对环境产生严重影响的行业之一[1]。因此，如何在公路建设的同时，保护我们的生态环境，进而实现交通环境的可持续发展，是一个十分重要和值得关注的问题。

2、高速公路边坡坡面的特点

高速公路是全封闭、个立交四车道以上的干线公路。为适应车流量大、确保分道、安全、高速行车，路面设计要求达到宽、直、平。修筑高速公路的路基施工时，在地形起伏较大的地段，高出标高的地方要挖方，低于标高处应填方。路基邊挖方形成的坡面叫上边坡(路堑边坡)。相比其它工程建设边坡，高速公路路堑边坡的坡面特点及立地条件有其自身特点。

2.1原有植被与表土遭到破坏，表土抗蚀能力减弱

公路在施工过程中，因开挖使地表植被遭到破坏，原有表土与植被之间的平衡关系失调，表土抗蚀能力减弱，在雨滴和风蚀作用下水土极易流失。公路施工过程中挖方及重力作用破坏了坡面原有的良好结构平衡，而雨滴的浸泡又增加了坡面的负担，加剧滑坡和崩塌的发展，严重时造成滑坡、泥石流、山洪等。

2.2公路边坡小气候复杂，限制因子多

根据研究表明，裸露的公路边坡风速比林地大15倍，比草地大8倍。风速大，风蚀往往严重，极其不利于水分保持。由于风速大，造成了水、热的重新分配[2]。加上土壤贫痔、温度变化大等原因，形成了复杂多变的小气候，不利于植物正常生长。

2.3边坡坡度较大

由于坡度大，土壤渗透性差等原因，边坡土壤对降水截流较小，这一方面容易造成水土流失和光、水的再分配;另一方面由于水土流失导致坡面土壤贫痔，立地条件差，不利于植物生长。目前，我国公路边坡比一般为1:1，即45°，有的甚至达到60°以上。在欧美许多国家公路为了减少水土流失，恢复自然植被，一般采用很缓的边坡。但边坡越缓，土方量越大，造价也就大大增加，这在我国不太现实。而在陡峭的边坡上进行植物种植无疑存在很大的困难[2]。

3、高速公路生态防护的功能

高速公路边坡生态防护的核心是保持生态平衡,因此具有工程防护以及其他防护类型不可取代的作用和地位。

3.1维护生态平衡

高速公路沿线边坡的开挖,造成大量植被的毁灭、水土的流失,所有这些均给自然生态环境造成了极大的破坏。生态防护通过种植植物,人为修复遭到破坏的环境,通过其自身内部的自我调节功能,恢复自然的生态平衡,起到真正的生态防护效果。

3.2减少雨水冲刷,稳固路基

公路边坡在开挖后,大部分坡面岩体裸露在外,雨水对坡面的长期冲刷极易造成边坡坍塌、滑坡等事故的发生。对边坡进行生态防护后,坡面植被能够实现台阶消能原理,降低水流速度,减少水流对坡面的冲刷。

3.3边坡生态防护的三维锚固作用

对节理发育、破碎较严重的边坡进行生态防护时,一般采用三维土工网。除了三维网中锚杆和钢筋网对岩体的加固作用外,坡面植被根系也可以增加破碎岩块的整体性,起到固坡的作用。

4、高速公路边坡生态防护与治理设计分析

高速公路边坡生态防护与治理设计应考虑多方面的因素,诸如边坡工程、水文地质条件、岩性以及气候条件等。生态防护设计应在边坡总体稳定的前提下进行,并需要适合植物生长的适当坡度。

4.1生态防护的主要类型

边坡的稳定性评价是生态防护的重要前提,生态防护对边坡稳定性最主要的作用表现在对坡体表面破碎岩石的加固和防止水土的流失,而坡体深层的破裂和滑移则需进行一般工程上的锚固,有时甚至需要适度地削坡,然后根据实际情况选择生态防护的类型。

(1)直接植草生防

该类防护类型,一般多用于整体稳定性好,完整性高的土质边坡。边坡开挖一定坡度后,可直接铺植草皮进行生态防护。

该类防护简单可行,专业技术要求不高,另外,单位工程造价也较低。但该类生态防护方式抗不住大的雨水冲刷,成活率也不高。

(2)喷射混砼生防

对于整体稳定性较好,只有部分坡面岩体比较破碎的边坡,如果直接植草生防,雨水冲刷极易使坡面松动岩块滑落,从而导致坡面生防植被的坍滑,再进行二次防护困难加大,而且经济上不合理。

此类边坡一般可以采用喷混生防方式。边坡开挖后,要及时清理坡面碎石,然后将草籽、肥料、土壤、水泥、水、等按一定比例混合后直接喷射于坡面。该类方式的关键是混合物的配置比例,工程应用时需严格按实际情况和工程要求进行。

(3)挂三维网生防

边坡整体稳定性一般,坡面岩体碎裂,但无深层裂痕和滑移,可以采用挂三维网生防的方式。在安装前,先将坡面整平,清除碎石,然后放置三维网并在网搭接缝处按一定间距打入一定长度的固定钉,再回填客土并种植草籽。

4.2生态防护植物种类的选择

植物种类应根据当地的气候条件,选择适合当地生长的植物,而且一般需要植物具有根系发达,易繁殖,易成活,抗逆性强,耐贫瘠以及适应当地土壤和粗放管理等特点。

由于不同植物成长特性不同,可以考虑多种植物混配种植的方式,充分利用各种植物根系的特点,达到固坡和生态环境自我修复的双重效果。

5、结论

公路边坡生态防护能有效地防止坡面水土流失,加强边坡的整体性,并保护公路沿线的生态环境。在人类生存环境日益恶化的背景下,生态防护作用不言自明。在我国,由于长期只注重经济效益、缺乏环境保护意识,高速公路的修建造成了大量环境破坏,可以预见,边坡生态防护与治理具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]王思成，兰剑，王宁．高速公路边坡生物防护技术研究进展[J]．宁夏农学院学报,2003,(2)．

高速公路边坡设计 篇12

沪蓉西国道是我国东西向的一条重要的主干线, 是国家的重点建设工程之一, 对西部开发与经济建设起着重要的作用。湖北省宜昌至恩施高速公路是沪蓉西国道主干线的重要组成部分之一, 桥梁和隧道等工程构造物众多, 是湖北省乃至全国建设难度最大的重点项目工程之一, 全长198km。宜昌至恩施高速公路沿线地质条件复杂、地质病害众多、施工条件艰巨等特点。随着工程的不断深入, 高陡边坡施工的稳定性和安全性受到较大的威胁, 很多处高边坡原设计加固方案不能满足实际开挖后边坡复杂的地址情况的要求, 必须动态的跟踪设计, 不断的优化治理方案才能确保边坡的稳定性和安全性。

2 动态设计和加固方案的确定

本文介绍的是该主干线高坪~吉新段K148+386~K148+600段高边坡左侧, 长214m, 最大开挖高达56m, 该段其岩层主要是弱风化薄—中厚、厚层白云岩、灰岩、白云质灰岩夹泥灰岩。该段边坡原设计为预应力锚杆带框架梁, 锚杆长度最长为18m。该边坡开挖后发现桩号K148+410断面发现表层呈黑褐色4m厚的软弱层, 自宜昌至恩施方向35°斜向边坡山体延伸, 该软弱层遇水极易软化, 从表面观察以及岩层的分布状况来看, 该软弱层会延伸在整个高边坡山体里面, 给高边坡治理带来一定的难度, 若按原设计预应力锚杆的锚固段不能固定在稳定岩层里, 会给该段边坡的稳定性带来极大的风险, 对后期运营和安全管理带来隐患。建设单位会同高边坡控制工作组、设计单位、监理单位、施工单位对该处的边坡加固措施进行分析和论证, 一致决定对高边坡的软弱层进行地址钻探, 探明软弱层的发育和分布的具体情况, 以便给高边坡加固提供强有力的地勘资料和基础数据。在桩号K148+500横断面布设三个孔钻探, 分别距离路基中心线4 3.5 m、2 9.2 m、9 m, 其钻探深度分别为3 9.2 m、4 6.4 5 m、35.54m。钻探出来的结果是分别在三个孔口下29.4m、30.3m、25.0m深处分布有12m厚为角砾岩、泥岩的软弱层, 通过软弱层的分布和走向情况, 计算出锚杆、锚索的具体长度, 确定了该段边坡详细的加固具体方案。其具体方案为:一、K148+386—410段:第一、二级边坡为预应力锚索, 长度分别为15m、20m, 第三级采用普通锚杆, 其长度为15m;二、K148+410—600段:第五级采用普通锚杆, 长度均为18m;三、K148+560—600段:第一级普通锚杆, 长度9m, 第二级1~3排普通锚杆, 长度12m, 第二级第4排普通锚杆, 长度15m;四、K148+410-480段:第一、二、三、四级全部采用预应力锚索, 长度分别为1 6 m、2 0 m、2 6 m、2 6 m;K148+480-600段第一、二、三、四级全部采用预应力锚索, 其长度为别为12m、16m、20m、23m。采用锚墩替代原来的格子梁。总共锚杆 (锚索) 836孔计15633m, 其中普通锚杆222孔计3629m, 锚索614孔计12004m。坡比第一级为1∶0.5, 第二、三、四、五级全部为1∶0.75。

3 预应力锚索施工

3.1 工序流程

预应力锚索施工工序流程为:准备工作→测量放线→工作平台搭设→钻孔→制作锚索 (锚杆) →下锚索 (锚杆) →注浆→锚墩施工→张拉和锁定→封锚。

3.2 主要工序质量控制

3.2.1 钻孔

锚孔钻进施工, 搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架, 根据坡面测放孔位, 准确安装固定钻机, 并严格认真进行机位调整, 确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm, 高程误差不得超过±100mm。钻孔采用风动干钻施工法, 不能采用水钻。钻孔直径为130mm, 孔深必须保证索孔嵌岩深度不小于设计嵌岩深度, 孔比杆长0.3m, 根据现场施工钻孔记录, 随时调整钻孔深度。

3.2.2 制作锚索、下锚索

预应力锚索采用较为先进的压力分散型锚索, 这种锚索以合理的机理, 简单的结构, 把荷载均匀分布在整个锚固段, 即使在复杂岩土体也可以提供较大而可靠的锚固力。锚索内锚固段采用了胶结式, 胶结材料为水泥浆, 强度等级为M30, 并掺入高效减水剂以提高早期强度, 锚固段设计长度为10m, 使用前应除锈。根据现场条件, 原有边坡变更为5级边坡, 荷载较大, 考虑到边坡稳定及今后行车运营安全。

下锚索:锚筋体入放锚孔前, 应检查锚筋制作质量, 确保锚筋体组装满足设计要求, 并经现场监理工程师认可, 锚孔内及孔外周围杂物要求清理干净。锚筋体长度应与设计锚孔深度相符, 锚筋体应无明显弯曲、扭转现象。

3.2.3 注浆

注浆材料应按照设计要求确定, 选用灰沙比1∶1, 水灰比0.45~0.5的水泥砂浆, 必要时, 可以加入一定量的外加剂或掺和剂。水泥宜使用普通硅酸盐水泥, 不得使用高铝水泥。细骨料应选用粒径小于2mm的中细沙;砂的含泥量按重量计不得大于3%;除二次高压注浆 (劈裂注浆) 和自由段二次注浆 (补充注浆) 外, 一般不宜采用膨胀剂。

3.2.4 锚墩施工

按照设计要求尺寸开挖锚墩基槽, 将预制好的钢筋放入基槽内, 用25#混凝土浇注。浇注混凝土时固定好模板, 不要因为捣固混凝土而使模板变形。锚墩施工宜在锚索注浆完成7d后开始施工, 同时采用加设套管措施对锚索进行保护。

3.2.5 张拉和锁定

(1) 边坡锚固工程锚筋张拉应采用超张拉, 超张拉力值为设计拉力值的1.1~1.2倍。锚筋张拉力值宜分两次张拉作业施加, 第一次张拉作业值为设计张拉力值的一半, 第二次张拉作业至超张拉力值。每次张拉宜分为5~6级进行, 除第一次张拉需要稳定30min外, 其余每级持荷稳定时间为5min, 并分别记录每级荷载对应锚筋体的伸长量, 并做好记录。 (2) 对同一结构单元上的锚筋张拉原则要求同步进行, 确保结构受力均匀, 避免局部变化和相互影响。如果因施工设备和结构条件限制, 亦应结合上述两次张拉作业, 根据结构单元受力特点与规律, 按照合理的方式进行循环张拉。 (3) 如采用循环张拉, 在第一次张拉作业时, 宜按照先左右后中间, 先上下后中间和先对角后中间的作业原则进行, 结合具体结构单元受力特点和锚孔布置情况, 合理拟定张拉方案。第二次张拉作业, 即按照第一次张拉作业顺序循环张拉作业, 直至张拉满足设定最大张拉荷载值。 (4) 压力分散型预应力锚索张拉应按一定得次序分单元采用差异分步张拉。即根据设计荷载和锚固单元长度计算确定差异荷载。首先分单元补足张拉各单位差异荷载, 然后按前述张拉程序整体同步分级张拉。

锚筋锁定:锚筋张拉至设定最大张拉荷载值后, 应持荷稳定10min~15min, 然后卸荷进行锁定作业。锁定使用锚具和夹片应符合技术标准与质量要求。若发现有明显预应力损失, 应及时进行补偿张拉。

3.2.6 封锚

张拉最终锁定后将锚具外多余的钢铰线须用机械切割, 并应留长5cm~10cm外露锚索, 以防滑落, 然后用混凝土将锚垫板、锚具及外露的钢铰线封住。

4 监控量测

针对此处高边坡高、陡、地质条件差且与相应地层岩性存在不相符等特殊条件, 建设单位委托高边坡控制小组中科院武汉岩土研究所从2006年6月起对施工现场长期进行高边坡变形监测与稳定性评价。在分析研究勘察、设计资料基础上, 依据其地层岩性, 断层和节理裂隙, 结合施工中遇到的问题, 建立坡体地表、深度位移监测体系, 并对成果进行分析。

4.1 坡体地表位移监测

通过在边坡平台、坡顶布设相应的观测点实现监测网的需要。该工点建立的位移监测网, 主要集中于边坡加固的结构物、坡体前缘及估计可能变形达到的点。对这些点每一次与第一次的位移变化, 做出位移-时间曲线, 通过对曲线的分析判断坡体的变形趋势。

4.2 坡体深度位移监测

就对软弱层地址钻探孔1和孔2, 其深度分别为39.2m、46.45m进行深度位移监测, 通过地质条件分析其最可能的滑段及潜在最深的滑动面进行稳定性分析。

5 结语

随着国家拉动经济内需, 我省高速公路项目建设步伐加快, 并逐步向山岭重丘区高速公路延展, 地址结构越来越复杂, 特别高陡高边坡也越来越多, 原设计很大程度上受地质勘察深度的影响, 在施工开挖过程中会有很多地质问题发现, 而且往往出现难以预料的地质问题。因此应根据补充勘察的地勘结果和开挖后反映的真实地质特征及时对照原有设计方案, 通过合理工序及时调整、变更和优化设计方案。值得参建单位思考。

参考文献

[1]中国岩土力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专业委员会.锚固与注浆技术手册[M].北京中国电力出版社, 1999.