龙岩城区至高新园区城际快速通道三期K19+020.767～K19+450.432段高边坡防护设计分析

林锋旺

（龙岩交通建设集团有限公司，福建龙岩364000）

0 引言

随着经济的持续发展，国家对公路的建设越来越重视，各地的公路交通路网也不断完善。但由于我国的地形非常复杂，每个地方的地形差异较大，从而决定了防护方式各式各样。边坡防护一直以来都是公路中让人较为头痛的问题，特别是山区公路的高边坡处理，因此，选用哪种防护方式，保证高边坡防护方案设计的合理性、经济性特别重要。

1 工程地质条件

龙岩城区至高新园区城际快速通道三期K19+020.767～K19+450.432 段高边坡主要为剥蚀丘陵地貌，局部为冲洪积沟谷地貌，未见有不良地质作用。

2 现场情况及稳定性分析

K19+020.767～K19+450.432 左侧边坡最高约38m，为土质边坡，见图1，边坡风化层较厚，自然边坡坡面现冲刷沟槽，上覆坡积含角砾粉质黏土3～5m，粉砂岩残积黏性土分布厚度大约13～20m，下覆砂土状～碎块状闪长岩，其中部分段落分布有闪长岩残积黏性土，为高液限土。由于边坡岩土性质较差，边坡开挖后稳定性较差，根据稳定性计算结果如图2所示（经计算，K19+020.767～K19+450.432 左侧边坡开挖后加固前整体稳定性小于1.20，不满足规范要求），为保证边坡稳定，需要进行必要的加固处理[1]。

图1 边坡现场实景

图2 K19+226.290 断面加固前（稳定性计算）

3 拟定设计方案

K19+020.767～K19+450.432 左侧边坡最高五级，各级边坡设计坡率及防护加固工程措施为：

第一级1∶1.0～1∶1.25，采用挡墙支挡；

第二级1∶1.0～1∶1.5，采用预应力锚索框架加固；

第三级1∶1.25～1∶1.5，采用预应力锚索框架加固；

第四级1∶1.5，采用拱形骨架植喷草（植乔）防护；

第五级1∶1.5，采用拱形骨架植喷草（植乔）防护。

4 高边坡计算

根据《公路路基设计规范》(JTG D30—2015)，边坡稳定系数指标（见表1）

表1 边坡稳定安全系数指标

4.1 挡墙计算

经计算各组合最不利结果：

4.1.1 滑移的验算过程

假设安全系数为最低，此时设定抗滑力、滑移力参数分别为148.991、47.362，单位为kN。可以确定为：Kc=3.146＞1.300。

同样的安全系数，分别拟定滑移的抗滑力系数、滑移力系数为148.708、76.778，单位为kN。确定地基的土层水平向滑移力计算参数结果为：Kc2=1.937＞1.300[2]。

4.1.2 倾覆的验算过程

仍旧拟定此次验算中的安全系数为一般概况，此时的抗倾覆力矩参数（kN·m）、倾覆力矩（kN·m）分别为705.690、158.76。通过验算计算结果可以得到KO=4.445＞1.500 的结果。

4.1.3 地基验算

此次对工程中地基验算条件按最不利组合1（为一般情况），验算结果基底合力偏心距，地基墙趾、墙踵处、地基平均承载力均满足相关要求。

4.1.4 对墙底截面、台顶截面强度进行验算

此次对工程中墙底截面、台顶截面强度验算条件按最不利组合1（为一般情况），验算结果均满足强度的要求。

4.2 框架梁计算

4.2.1 该项目8m 高预应力锚索横梁上部纵筋配筋面积为1256(mm2)，下部纵筋配筋面积1256(mm2)，均满足计算结果配筋要求。

4.2.2 该项目8m 高坡率1∶1.0、1∶1.25，预应力锚索竖梁上部纵筋配筋面积为1017.36(mm2)，下部纵筋配筋面积为1884（mm2)，均满足计算结果配筋要求[3]。

4.3 稳定性计算结果（表2）

表2 K19+020.767～K19+450.432 左侧边坡

加固后正常工况下边坡安全系数均满足规范要求大于等于1.20 的要求，非正常工况下安全系数均满足规范要求大于等于1.10 的要求（见图3）。

图3 K19+226.290 断面加固后

因此，边坡加固后稳定性系数满足规范要求，该技术方案可行。

5 确定设计方案

其一，根据地质报告，K19+180 桩号坡顶附近存在有较多中风化块石，应先对该处块石进行清除；第一级1∶1.0～1∶1.25，采用4m 高C20 片混凝土挡墙支挡；第二级1∶1.0～1∶1.5，采用8m 高4 孔4 束预应力锚索框架加固；第三级1∶1.25～1∶1.5，采用8m 高4孔4 束预应力锚索框架加固（见图4），第四级1∶1.5，采用拱形骨架植喷草（植乔）防护，第五级1∶1.5，采用拱形骨架植喷草（植乔）防护。

图4 K19+020.767～K19+450.432 左侧边坡（K19+226.290 断面设计图）

其二，第二阶、第三阶边坡预应力锚索框架中锚索钻孔孔径∅130mm，4 束钢绞线锚索；要求封锚时锚具外侧钢绞线切割后留置长度不小于5cm，该工程设计考虑控制第二阶边坡锚索锚固段的钻孔方式，分析这一部分土质情况，确定其中砂土状强风化泥质粉砂岩的分布约为12m。之后，分析第三段的锚固段情况，确定存在≮12m 的粉砂岩残积黏性土。采用孔底多次返浆液或者劈裂注浆工艺确保锚固力。

其三，在边坡第一级设置间距5m 的排水平孔，孔深15m，上仰角8～15o。

其四，平台采用C20 混凝土硬化12cm 厚，边坡平台外倾角度4%，外侧距离坡顶0.85m 设C25 现浇挡水埂。

其五，未采用挡墙及预应力锚索框架加固区域即边坡裸露区域，采用拱形骨架植喷草（植乔）防护，预应力锚索框架内采用液压客土喷草（植乔）绿化防护。

6 结语

龙岩城区至高新园区城际快速通道三期K19+020.767～K19+450.432 段高边坡防护设计方案已经通过专家的充分论证，目前已在有条不紊的施工中，通过施工时数据观测和实际情况看，处理效果良好，边坡稳定性好，可为山区类似项目提供一定的设计及施工参考。