县道123东延线改建项目K13+752高边坡防护设计研究
2020-05-11陈桃峰
陈桃峰
(福州路信公路设计有限公司 福建福州 350001)
0 引言
随着我国对海西关注度的逐步提高,加强海西建设支持的力度不断加大,公路改建项目逐渐增多。公路改建项目通常需要对沿线山体进行削切,往往一段公路便会形成了许多高边坡[1]。近年来,我国对公路沿线的生命安全防护工程愈加重视。公路改建项目高边坡防护是公路周边环境设计的重要一环,对构建公路生命安全防护带起着重要作用。
本文对县道123东延线改建项目K13+752高边坡进行分析,提出合理的生态防护方案,应用理正边坡综合治理软件对边坡稳定性进行计算,验证方案的可行性。
1 工程概况
X123东廷线闽清北站至东桥朱山段公路工程(B标),现有路面为6m宽水泥路面,弯多路陡,路况较差,技术标准低(原有道路按四级公路标准修建)。X123东廷线作为东桥镇通往闽清县唯一的联系通道,既有过境交通亦是区内交通干道。项目的改建将显著改善路侧容宽,理顺道路纵坡,为乡镇的居民提供良好的行车环境。K13+732~K13+800段右侧边坡该边坡最高约30m,由于边坡附近存在滑塌体,且上层岩质差,稳定性较差,为保证边坡稳定,需要按照二级边坡工程”进行防护设计。
2 地质概况
根据钻孔揭示和测绘资料表明,地层从上到下厚度依次约为:2.4m粉质粘土、4m全风化花岗岩、底基层为碎块状强风化花岗岩。
粉质粘土(坡积):灰黄色,稍湿,可-硬塑,以粘粉粒为主,干强度中等,切面粗糙,韧性高,局部含有少量碎石、砾石等,坡积成因,局部表层被利用为耕土。本层主要分布在丘陵区,标准贯入试验锤击数实测值为8~16击,平均值为10.50击,标准值为9.23击;修正值为8.00~15.60击,平均值为10.34击,标准值为9.10击。层顶埋深0.0~0.80m,层顶标高887.31~955.58m,厚度0.50~2.20m,平均厚度1.25m,工程性能一般。
全风化花岗岩:岩芯呈散体状,粘性较差,手搓易散。标准贯入试验锤击数实测值为30~49击,平均值为38.11击,标准值为36.99击;修正值为25.20~41.60击,平均值为33.21击,标准值为32.50击。层顶埋深0.0~9.50m,层顶标高874.17~953.38m,厚度1.60~18.40m,平均厚度7.06m,工程性能较好。
砂土状强风化花岗岩:粘性差,砂感较强,手搓易散,岩芯多呈砾砂状。标准贯入试验锤击数实测值为51~95击,平均值为59.33击,标准值为57.64击;修正值为35.60~84.70击,平均值为45.59击,标准值为44.12击。层顶埋深0.00~18.90m,厚度0.7~17.0m,工程性能较好。
3 防护设计
根据本项目的边坡形态及地质结构,本着生态防护贯彻“最大限度恢复自然景观”的现代设计理念。对该段边坡采用生态防护设计方案:削坡+坡脚挡土墙+预应力锚索框架+排水工程+坡面绿化。边坡防护设计方案如图1所示。
图1 边坡防护设计标准横断面
3.1 削坡
根据地质情况结合原有地貌,本段边坡采用台阶式边坡放坡坡率如下:第一阶采用1:0.5的放坡坡率,边坡高度8m,台阶宽度2m;第二阶采用1:0.5的放坡坡率,边坡高度10m,台阶宽度2m;第三阶采用1:0.75的放坡坡率放至现状地面线。
3.2 坡脚挡土墙
挡土墙在路堑边坡中的主要作用是对路堑边坡进行稳定,对塌方、滑坡现象进行预防,其中重力式挡土墙是比较常见的一种[2]。本段边坡坡脚第一阶8m采用重力式挡土墙对边坡坡脚进行加固。
3.3 预应力锚索框架[3]
第二阶及第三阶采用锚杆框架+植草皮护坡。为增强坡体稳定性,对削坡剖面采用预应力锚索框架防护,保证坡体上部安全。锚杆框架采用3m×2.5m网格梁,锚索钻孔孔径150mm,采用6束钢绞线,长度为22m,锚固段长10m。框架采用C30混凝土浇筑,竖肋基础先铺垫5cm厚混凝土垫层,再进行钢筋制安。框架内植草皮,减少雨水冲刷坡面和地表水渗入坡体,起到防止水土流失的作用同时投建构建绿色生态美化环境。
3.4 截排水
3.4.1 截水天沟
在削坡坡顶外5m设置浆砌片石截水沟,及时截留降雨形成的山体地表水,防止防止其流入坡体内对坡面进行冲刷破坏,并通过急流槽、排水沟将汇集雨水引到公路沿线排水系统。
3.4.2 泄水管
在护脚挡土墙处设置泄水管,以及时排除挡土墙墙后渗水及山体地下水。
3.4.3 边沟
在边坡坡脚设置路侧边沟,及时排除路面雨水,防止坡脚积水,造成路基及挡墙地基浸水软化。
4 高边坡稳定计算
通过理正边坡综合治理软件能够对高边坡、复杂边坡进行整体建模,可以对边坡进行多种治理手段布置,如挡墙、格梁、锚杆锚索和填挖方等。根据项目地层结构及防护设计方案,利用理正边坡综合治理软件对本段边坡进行整体建模,采用简化Bishop法对边坡进行稳定性计算[4]。
图2 边坡稳定计算结果
由计算图示可得出如下结论:设置护脚挡土墙对边坡稳定起到较大影响,其能有效降低边坡稳定计算高度。本段高边坡最不利滑弧参数如下:圆心(33.22067,-15.51646),半径 45.82966,安全系数 1.26796。安全系数满足规范要求,防护方案可行。
5 结语
公路改建项目是将来我国公路建设的重中之重,而其中的高边坡设计更是设计要点,通过本段边坡防护设计方案的设计计算情况,提出如下几点建议:
(1)公路改建项目高边坡处理宜采用护脚挡土墙提高边坡稳定性。
(2)采用理正边坡综合治理软件能够对高边坡防护方案进行有效模拟,计算方法满足规范要求,计算速度快,有助于对边坡方案进行多方案比选分析。
(3)采用预应力锚索框架+植草皮的边坡防护措施能有效改善边坡稳定系数,提升公路生态环境,对构建公路生命安全防护带起到良好作用。