浅析碎裂结构路堑岩质边坡稳定性评价与治理设计

黄乐友

（贵阳建筑勘察设计有限公司　贵州贵阳　550000）

浅析碎裂结构路堑岩质边坡稳定性评价与治理设计

黄乐友

（贵阳建筑勘察设计有限公司贵州贵阳550000）

将某地段典型的破裂型路堑岩质边坡作为主要研究对象，针对此边坡破坏及发展趋势，提出其破坏模式，在此基础上，充分利用不平衡推力法，评价此边坡的实际稳定性。在此之后，通过削坡、锚固以及设置挡墙等方法的运用，妥善处理边坡，旨在为边坡治理提供更为有效的方法。

破裂结构路堑；岩质边坡；稳定性评价；治理设计

在山区等地质复杂区修建公路的过程中，时常会碰到破裂型岩质边坡失稳的情况。同时，由于针对这种边坡的认识与研究还不够深入，而且对边坡治理方面的判断未能达到定量的标准，使得边坡失效的情况出现了明显增多的态势。在实际情况中，破裂型岩质边坡极易被人们所忽略，这是因为此类边坡从破坏到最终坡面的形成，需要经历一段时间，在应力场变化结束以后，才会被人们所发现，并且受到内部结构的影响，如果边坡失稳，将会带来不同程度的滑坡现象，使得后续治理工作变得尤为困难。为此，在公路施工中，必须对破裂型岩质边坡的稳定性评价与治理等问题给予高度的重视，根据边坡的实际情况，制定完善的治理方案，进而从根本上预防边坡失稳情况的发生，确保公路施工和使用安全。

1　破裂型岩质边坡破坏及发展过程

自公路路堑实施开挖以来，边坡在按照原有设计方案规定进行放坡时，曾出现了两次规模较大的滑塌事故。结合施工现场的调查发现，上一次出现滑塌的位置在起坡线上。后缘滑塌陡坎的铅直高度为3.0m，水平错动达到了1.0m，裂缝的宽度保持在0.1～ 1.0m以内，无规律分布。滑动面坡度在40°左右，主要滑动方向270°，和边坡的倾角几乎相同。剪出口的实际高程为：900～915m，滑体的主要构成为粉质粘土。通过对此边坡的进一步研究证实，其具有发生滑动的可能，而且迹象已经十分明显。边坡出现滑动的根本原因在于坡率等安全系数进行设计时未充分考虑实际情况，数据储备稍有不足，并且边坡的治理方法较为单一，无法起到良好的加固效果。

2　破裂型岩质边坡稳定性评价

为确保评价结果准确可靠，在对上述边坡进行评价时选用不平衡推理法，结合其破坏形式与规律，决定选用圆弧形模式进行稳定计算，计算公式如下所示：

式中：Ri代表抗滑力；Nt代表法线反力；Ti代表切线反力；Lt代表滑动面的实际长度；ci代表岩土粘结强度；φi代表内摩擦角。

岩体与滑动面的各项基本参数可通过试验得出，表1所示为各项力学指标。为确保稳定性计算结果的可靠性，在计算过程中还需综合考虑天然与饱水状况，如表2所示。

通过对数据的分析得知，边坡在进行治理前的天然稳定系数为1.05，饱水稳定系数为1.01，由此可得边坡条分图，如图1所示。由此可以判断，此边坡正处在失稳的临界范围之内，若此时受到外界因素的干扰，如降雨、施工扰动等，随时有可能出现失稳破坏[1]。此外，考虑到坡脚此时并未达到预期高程，还需进行开挖一定的深度，所以必须对边坡进行综合治理，确保后续开挖安全，防止其出现失稳破坏[2]。

表1　力学指标

表2　边坡治理前的计算结果

图1　治理前边坡分条图

3　破裂型岩质边坡治理设计

根据破裂型岩质边坡的实际特点，不推荐使用传统的设置抗滑桩与预应力锚索等方法，而是运用削坡、锚固以及设置挡墙的方法进行治理，并在边坡中设计完善的排水系统[3]。这样一来，不仅可以起到扬长避短的效果，提高边坡的稳定性，还可以起到良好的治理作用，实现起来较为简单，并且经济合理。在治理的过程中，锚固与挡墙设置通常可由安全系数要求确定。结合技术规范，边坡主要受到外层软弱带的影响，若边坡处在滑坡地段，可能发生的滑塌现象会对公路施工与使用造成较大的安全威胁，故将此边坡的安全等级确定为一级[4]。同时，在综合考虑滑动模式与设计要求的基础上，进一步确定此边坡在达到稳定标准后的安全系数应保持在1.35。

3.1计算实施削坡后边坡推力

通过对边坡出现失稳情况的主要产生原因的分析，为有效控制边坡失稳发展趋势，决定继续进行放坡，在此基础上进行综合治理，如图2所示。

图2　治理后边坡分条图

经过多次计算，在削坡治理完成后，边坡在天然状态下可稳定保持的系数为1.24，在饱水状态下可稳定保持的系数为1.15，如表3所示。

表3　治理后边坡稳定系数

本次边坡治理实际工况属于饱水状态，按照一级边坡治理要求，边坡稳定状态下的安全系数需达到1.35，因此，在削坡治理方法以外，还需结合其他治理措施，如：锚固、挡土墙或格构等，以此符合一级边坡的治理要求。通过计算得知，此边坡在当前工况下的剩余滑动力数值为3025kN/m。

3.2治理工程布置

此边坡主要治理措施为：削坡、锚固、设置挡土墙与格构。

3.2.1削坡减载

结合边坡中已经出现的滑动迹象区域的地质条件与特点，此次削坡治理设计的边坡实际坡度应控制在40°左右，将削坡区域分为12级，并按平台法执行削坡施工。具体范围是：从公路路基开始一直到坡顶，每级平台的宽度均保持在2m左右。

3.2.2锚固工程

锚固工程所用锚杆为直径小于25mm的砂浆锚杆，锚杆需具备足够的粘性特征，钢筋选用Ⅱ级螺纹钢，长度保持在10～15m之间，为预防内部端点连接成一个相通的集中应力区域，在每一级的削坡面下方都需设置一个长度在15m左右的锚杆，其他区域使用的锚杆长度可以在10m左右，锚杆布置按照2m×2m的形式。通过稳定计算得知，此边坡在当前工况下的剩余滑动力数值为3025kN/m。按照锚杆设计间距，单个锚杆的锚固力必须达到190kN，以满足相应技术规范的要求[5]。

3.2.3格构护坡

格构按3m×3m的形式布置，纵断面的设置格局为：40cm× 40cm，横梁属于圆弧形，半径大小为1.6m；断面的设置格局为：30cm×40cm，格构均由新鲜的岩石构成，砂浆选用M10，侧面与顶面需用砂浆涂抹均匀，砂浆选用M15，格构在边坡上的设置深度必须超过15cm，纵向接缝之间的距离不得小于15m，接缝的宽度为20mm。

3.2.4护坡挡墙

护坡挡墙的设置范围是K41+170～352，从坡脚处的路基开始向上延伸8m。挡墙由浆砌石砌筑而成，底面的宽度需达到0.6m，顶面的宽度为0.4m，块石选用Mu30，砂浆选用M715。护坡上每隔10m需设置一个接缝，接缝宽度为30mm，运用插入软木条的方式进行隔离。

3.2.5排水系统

边坡上各级平台都需设置排水沟，水沟由浆砌石、平台合围而成，水沟外侧块石选用Mu30，砂浆选用M10，水沟内侧需均匀涂抹砂浆，选用M15。排水沟中，每间隔10m需设置一个接缝，接缝的宽度为15mm，并向其中灌注沥青。此外，在边坡锚固区中还需设置多条排水管路。

4　总结

（1）针对破裂型岩质边坡而言，在进行治理的过程中，必须对边坡的整体结构进行研究掌握，然后提出与其相适应的边坡破坏模式，并对推力进行准确计算，进而为边坡治理工程提供完善的依据。

（2）在对边坡进行加固设计的过程中，应综合分析所选措施的优劣势。从破裂型岩质边坡的角度来讲，不推荐运用传统方法，应着重考虑使用削坡、锚固、格构以及挡墙等方式，并设置完善的排水系统。

（3）边坡治理过程中，必须加强推力验算，结合过去成功案例，对坡体实际情况进行分析，只有其整体强度切实满足应力需求，并且安全储备充分时，才有可能达到理想的边坡治理加固效果。

[1]胡新丽，唐辉明，陈建平.高速公路顺层路堑边坡优化设计方法[J].地球科学——中国地质大学学报，2012，26（01）：373～376.

[2]贾致荣，郭忠印，房建国，等.济青高速公路南线路堑边坡动态优化设计[J].公路，2012（12）：17～21.

[3]张发明，刘宁，赵维炳，等.岩质边坡预应力锚索加固的优化设计方法[J].岩土力学，2012，23（02）：187～190.

[4]陈静曦，章光，袁从华，等.顺层滑移路堑边坡的分析和治理[J].岩石力学与工程学报，2012，21（01）：48～51.

[5]柴贺军，陈谦应，石豫川.缓倾角顺层边坡变形的破坏机制及其防治的优化设计[J].广西交通科技，2012，27（03）：9～12.

[6]巨能攀，赵建军，邓辉，等.黄山高速滑移弯曲边坡变形机制分析及应急治理对策[J].地球科学进展，2013，23（05）：25～26.

U418.5

A

1673-0038（2015）38-0299-02

2015-9-1

黄乐友（1984-），男，汉族，山东菏泽人，工程师，主要从事岩土工程勘察边坡工程支护设计工作。