增从高速高边坡稳定性设计浅析

张丽华　张书峰（广东省交通运输高级技工学校；广州市公路勘察设计有限公司）

增从高速高边坡稳定性设计浅析

张丽华1张书峰2
（1广东省交通运输高级技工学校；2广州市公路勘察设计有限公司）

这几年，我国公路路网日渐完善，特别是高速公路的建设，大大促进区域经济的发展与联系。在这些公路的两旁随时可见深挖路堑和高边坡，与之相关的边坡滑塌事件也时刻提醒工程建设人员做好高边坡勘察设计、施工管理、后期养护治理等每一个环节。本文结合增从高速的一个典型高边坡断面进行稳定性及加固治理方案进行分析。

高速公路；高边坡设计；稳定性；加固治理

1　前言

高边坡的稳定性问题一直广泛存在于工程之中，特别是在高速公路及乡村公路、山区旅游公路的建设中，由于原始地形地貌相对复杂，路线途径高山或山谷，所以边坡的填挖高度相比人口密集区域道路的填挖高度大的多，经常出现深挖路堑及高填方，高边坡的稳定问题也显得更为突出。

2　工程概况

广州增城至从化高速公路（含街口支线），简称：增从高速公路，为从莞深高速北段支线。此高速公路全长66.8公里（其中增城段40公里），由主线和街口支线（派街高速）组成，呈Y字形南北走向布局；主线长48.3公里，起于增城增江街周山村，向北途经增城增江街、正果南、小楼镇、派潭镇灌村以及从化市温泉镇，终于从化市温泉镇卫东村，与G45大广高速（大庆-广州高速公路）相接；支线长20公里，起于增城派潭镇，通过黄岭香立交与增从主线相接。线路途径地区多山、多旅游景点。本文通过选取增从高速支线段第14合同段K15+460～K15+566.5右侧深挖路堑作为示例，其中以K15+550右侧最大挖方高度40.2m进行稳定性计算分析。

图1　柱状图

地形地貌：路堑K15+460～K15+566.5路段右侧边坡位于低丘斜坡地貌区，地面标高50.9～90.3m，相对高差39.4m，地形上为右侧高左侧低。路堑位于斜坡底部，设计标高在60.7m左右，自然坡度27度左右。

地层岩性：表层为2.4m厚的粉质粘土层；其下为4.4m厚全风化混合花岗岩，呈硬土状，原岩可辨别，遇水亦松软；下伏为强风化混合花岗岩，呈半岩半土状，底部呈碎石状，层厚18.7m。

地质构造：根据地勘资料，本段路堑未发现断裂构造通过。

水文地质：本段未见地下水。

其详细地质资料参见柱状图（图1）。

3　稳定性分析

结合已有地质勘察资料，根据边坡的岩性、地质构造、地下水的作用和风化程度，结合现场调查分析，边坡开挖部分位于强风化层及全风化花岗岩层中，计算中按类土质边坡进行分析计算。边坡设计初步确定共设置四级边坡，前三级边坡高度10m，最后一级边坡10.2m，每级边坡设置一2m宽平台，从下往上采用的边坡坡率依次为1：1、1：1.25、1：1.25、1：1.25，其计算简图如图2所示。

图2　计算简图

图3　K15+550横断面图

边坡稳定计算采用简化bishop法，其安全系数为1.18。依据《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），对于挖方高边坡设计，本项目公路等级取“高速公路及一级公路”，路堑边坡稳定安全系数范围为“正常工况1.20～1.30，非正常工况Ⅰ1.10～1.20”。 参照规范可知该边坡在正常工况下为欠稳定边坡，需要对其进行加固治理。

4　加固治理

加固治理方案：边坡设计高度、坡率、平台宽度均不作变化，第Ⅰ级边坡采用预应力锚索框架梁，第Ⅱ、Ⅲ级采用人字形骨架植草防护，采用简化bishop法重新进行计算，其安全系数为1.23。（见图3）

5　高边坡设计要点分析

K15+460～K15+566.5右侧深路堑作为第14合同段挖方高度最大的边坡路段，在增从高速的高边坡设计中具有一定的代表性。总结起来项目高边坡设计要点如下：

⑴设计遵从“不破坏就是最大的保护”的理念，采用自稳定为主，加固为辅，尽量做到减少征地和弃方，合理放坡。高边坡是人类改造自然的工程，边坡设计首选自稳定，减少人类对自然界的干预与改造，最大限度地保护环境、最小程度地破坏、最大限度地恢复，使边坡工程防护与生态保护和谐统一，达到安全、生态、美观的防护目的。增从高速沿线边坡除个别边坡无法自稳定需要预应力锚杆、锚索、板桩墙加固处理外，其余均采用常规的植草、骨架防护，选用与华南地区气候相宜的植被，以保护环境。

⑵边坡地质灾害成因分析：①地质方面原因。松散地质结构是边坡滑坡的最重要地质基础。本项目桩号范围内右侧边坡开挖的土层除表层素填土之外，其余均处于全风化及强风化花岗岩岩层。根据现有的地质勘探报告及岩层风化特性，该处加固分析时，按照土质边坡进行放坡。四级边坡从下往上依次采用1：1、1：1.25、1：1.25、1：1.25，不宜做过大的边坡坡率调整。放坡过缓，开挖量过大，征地范围变大。放坡过陡，土质边坡特性无法自稳定，辅以其他加固措施成本代价过大。②水的原因，包括降水影响及地下水影响。地下水位过高，土体自重增大，自然会增加滑坡风险。施工期及项目运营期降水渗入土体同样影响边坡稳定。③施工方面的原因。合理的边坡开挖方法、施工工序才能保证边坡开挖后的稳定性。

⑶加固治理原则：固“脚”强“腰”、截水排水。①固“脚”强“腰”，本路段边坡在治理前，属于正常工况下欠稳定边坡，同时边坡岩层为强风化及全风化花岗岩，为保证运营安全，采用预应力锚索加固坡脚。强腰设计主要体现在坡率及平台设计。结合地质资料，选用合理的坡率及平台宽度，综合考虑边坡稳定与土方开挖量、征地范围的相对平衡，既保证边坡能够稳定又能保证控制工程成本。②修筑截水、排水设施。对于地表水，修筑截水沟、拦水平台、排水沟，以减少雨水对边坡冲刷以及对土体地下水的补给。对于地下水位较高的边坡，在削坡卸载以后，边坡就可能在动水压力和潜蚀的作用下，失去原有的平衡状态，如果没有采取适当的排水措施，边坡便可能失去稳定。因此在边坡开挖的过程中，要先及时引排地下水，以降低孔隙压力，保证边坡的稳定。

⑷边坡设计坚持采用边挖边测、动态设计的方法。高边坡设计是一项十分复杂的工程，不论理论还是实践都是探索阶段的经验做法，选用的力学模型也无法精确模拟实际状况，所以高边坡设计远不只是一个纯理论的分析设计。鉴于地质条件的复杂多变性，而现有的地质勘探资料可能存在局限性，以及在后续的施工方法、水文、天气等都可能存在不可预见的变化，所以设计阶段的高边坡设计是一种超前的具有风险性预测的设计。因此，在增从高速高边坡设计中我们不只重视前期勘察工作，对于整个施工期间所有资料的监测也非常重视，及时发现变化，汇总传递给设计，及时根据变化调整、完善、优化设计，尽量设计出合理、安全可靠、经济适用、施工方便、工艺简单、造价低的防护工程。

6　结束语

这几年边坡滑坡事件屡见不鲜，特别是2015年底深圳大型土方边坡的滑坡，更加给人类合理改造自然活动敲响警钟。本文结合增从高速一典型高边坡断面对高边坡的稳定性及加固方案进行浅析。设计者在分析、计算、设计的过程中，既要熟悉影响边坡稳定的原因，对可能出现的灾害有前期预见性，又要对边坡治理加固提出合理方案，保证边坡稳定及公路的正常运营。●

［1］雷用，郝江南，肖强.高边坡设计中的几个问题探讨［A］.贵州省岩石力学与工程学会2010年学术年会论文集［C］.2010.

［2］杨航宇，颜志平，朱赞凌等.公路边坡防护与治理［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［3］岳尚全，王清，蒋军，等.地质工程学［M］.北京：清华大学出版社，2006.