高速公路高边坡优化设计—分析

张姝婷

[摘 要]文章以贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高边坡为研究背景，对坡体结构类型进行了总结，对边坡变形破坏模式进行了分析，从而更好的做好优化设计，有利于该标段高速公路高边坡的稳定。

[关键词]高速公路，高边坡，优化设计

中图分类号：U417.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0202-01

1 工程概况

贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段由中交一公局公路勘察设计院有限公司设计，路线全长27.51km，采用双向四车道高速公路标准，设计时速80km/时，在公路沿线，有多处岩质边坡大于30m，这就需要对其采用高边坡设计方案，确保边坡的稳定性。

2 坡体结构类型

坡体结构是构成坡体的不同岩层及各种结构而（层而、片理而、断层而、节理而、接触而、不整合而等）的产状、分布及其与边坡临空而之间的关系。坡体结构控制着边坡变形类型和性质。坡体类型可分为土质边坡和类土质边坡、岩石边坡、二元结构边坡3类，对岩石边坡，又可进一步划分为近水平层状结构、顺倾层状结构、反倾层状结构、碎裂状结构和块状结构。贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路边坡中各种结构类型均有存在，表明其坡体结构的复杂性，结合岩性与坡体结构将该段坡体结构分为以下几类。

2.1土质边坡、类土质边坡

工程地质特征是判断边坡稳定与不稳定的主要内因，了解土质边坡的类型至关重要。由坡积、残积土层及全风化岩构成的土质边坡、类土质边坡，上部为坡残积层和全风化层，下部为强风化岩、断层破碎带等。土质边坡岩体结构而对边坡稳定己不起控制作用，控制稳定的是岩土的强度和含水状态，其破坏主要是坍塌与近圆弧滑而的滑动破坏。类土质边坡的稳定性既受岩土强度控制，又受软弱结构而（层而、节理而、片理而、断层而等）控制，变形类型有坍塌、圆弧形滑动及折线形滑而滑动等。贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路土质边坡、类土质边坡共有18处，占全段高边坡总数的14.29%。

2.2岩质边坡

岩质边坡，即边坡主体由岩石组成，上部残坡层和全风化层较薄，中部为强风化呈碎块状岩体，下部为弱一微风化岩体，其风化破碎程度呈正常接触或渐变，岩质边坡的稳定性主要受不利结构而控制，贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路主要为岩质边坡，据调查岩质边坡92处，占全段高边坡总数的73%。

2.3二元结构边坡

该类边坡上部为较厚的残坡积层和下部为弱或微风化的岩体，两者在开挖后的边坡上出露高度相差不多，多沿不同岩性的接触或风化界而发生变形。贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路二元结构边坡共有27处，占调查评估咨询边坡总数的21.4%.

3 高边坡优化设计模式

由于大都由不同的施工单位同时施工，高边坡数量多，为高边坡的施工安全管理和优化设计的实施带来一定困难。往往造成科研与设计脱节、设计与施工脱节，科研成果不能快速反映到施工图设计和高边坡施工中。针对这一现状，探索一套行之有效的高边坡优化设计模式，对高边坡的优化设计及安全施工等都具有重要的意义。

本文在借鉴其他边坡工程的基础上，针对贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路高边坡的复杂性及防治难度大等特点，建立与之对应的高边坡优化设计模式，主要内容如下：

（1）通过高边坡普查初步确定贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路沿线高边坡的基本情况，定性评价全线高边坡稳定性，对稳定性较好的高边坡提出设计优化建议；筛选出地质条件复杂、稳定性差、治理难度大的高边坡进行重点研究；这种思路可以概括为“全而普查，重点研究”。

（2）在这种模式中要求科研单位、设计单位、业主、施工、监理等全而合作，信息及时沟通、反馈。科研单位通过对重点边坡的科学研究，提供详实的资料（主要包括边坡的基本信息、稳定性评价结果、变形破坏机理、变形监测等），为业主和勘察设计单位提供优化设计的基础资料和有针对性的建议。这种模式保证了科研成果快速地应用到边坡治理工程中，对高边坡的正常施工和安全运营起到重要作用。

（3）对确定的重点高边坡宜采用“变破坏机理研究一稳定性评价一边坡安全监测一边坡支护”的思路进行优化设计，其中安全监测应该作为一项长期任务进行。

3 高速公路高边坡优化设计注意事项

3.1 详细的地质资料是设计的前提

高边坡是将地质体的一部分改造成为人为工程，其稳定性受控于地质条件和人为改造的程度，设计的高速公路边坡只有符合岩土体的地层岩性、结构、构造、风化程度及强度特征，才能保持稳定，否则就会发生变形。

3.2 高边坡设计是风险性设计

地质资料的不足使设计依据不充分，存在某种盲目性。地质条件的复杂多变难以勘察清楚也使设计具有风险性。自然斜坡是在漫长的地质历史过程中形成的，人工边坡则是在几个月的时间内开挖形成，从而改变了坡体的应力状态，因此开挖后坡体松变形、地表水下渗是必然要发生的，如何控制在允许的范围内，人们对自然的认识还有差距，因而也具有风险性。

3.3 高边坡设计应该是动态的

由于种种条件的限制，开挖前对边坡的地质情况难以了解清楚，设计也难以完全符合实际。因此要把地质工作延伸到施工过程中，随着开挖暴露，进一步了解地质条件的变化，进行设计的调整或变更，即所谓“动态设计，信息化施工”。

3.4 高边坡设计对施工程序和方法应提出严格要求

高速公路高边坡变形破坏，既有设计上的原因，也有施工程序和方法不当的原因。如雨季施工大量雨水渗入坡体软化软弱面；不分层开挖、逐级支挡防护，而一挖到底造成边坡变形；大药量爆破造成岩体破碎、软弱面松动，甚至滑坡等。因此在设计文件中对施工程序和方法应提出严格的要求。

4 结论

（1）通过高边坡普查确定贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高边坡及滑坡共126处，126处高边坡按变形规模和范围分为坡体变形、边坡变形和坡而变形，分别阐述了每一类变形模式的特点。 （2）贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路高边坡按坡体结构可分为土质边坡和类土质边坡、岩质边坡、二元结构边坡3类，对岩质边坡，又可进一步划分为近水平层状结构、顺倾层状结构、反倾层状结构、碎裂状结构和块状结构。 （3）按高边坡的变形破坏模式可分为危岩及崩塌地段边坡破坏模式、土质和类土质边坡的破坏模式、顺倾岩质边坡的破坏模式、破碎岩石边坡的破坏模式和不利结构而组合的楔体破坏模式。（4）针对贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路高边坡的复杂性及防治难度大的特点，建立与之对应的高边坡优化设计模式，确定了“全而普查，重点研究”的思路，筛选了其中10处高边坡为重点研究对象。（5）对确定的重点高边坡宜采用“变破坏机理研究一稳定性评价一边坡安全监测一边坡支护”的思路进行优化设计，并对每项内容做了简要的介绍和说明。

参考文献：

[1] 程良奎. 岩土锚固[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2] 乔东华，唐然. 某高速公路边坡动态优化设计[J].中外公路.2007（03）.