某公路变质砂岩深路堑边坡加固设计探讨

2023-08-11安徽省综合交通研究院股份有限公司安徽合肥市230000

石河子科技 2023年4期

（安徽省综合交通研究院股份有限公司，安徽合肥市，230000）魏远

（安徽省交通规划设计研究总院院股份有限公司，安徽合肥市，230000）汪刚

某公路位于皖南丘陵山区，区域地势总体自西向东逐渐增高，沿线地形起伏较大。项目K13+305～K13+405 右挖方边坡设计最大挖深30.91m，总体开挖长度100m。原始地形起伏较大，植被茂密，自然坡上缓下陡。边坡地层岩性从上往下分别为碎石土、强～中风化变质砂岩。碎石土约3.5～7.5m，其下为强风化变质砂岩，厚为5.0～8.0m，下伏为中风化变质砂岩，自然边坡坡度约为34°，现在边坡整体稳定。因公路建设需要，对自然边坡经切削后，需进行边坡稳定性分析，并对边坡进行加固设计。

1 边坡地质概况

K13+305～K13+405 右挖方边坡，现状边坡坡度30～35°，切坡坡向210°，现状边坡稳定，未见崩塌、滑坡等不良地质现象。边坡岩性为志留系中上统太平群细砂岩、粉砂岩，石英砂岩，基岩大部裸露，地表覆盖厚度较大，碎石土层约3.5～7.5m，其下为强风化变质砂岩，层厚5.0～8.0m，下伏为中风化变质砂岩。

路线走向299°，岩层坡向337°∠62°，发育三组节理：节理1：25°∠74°,节理2：280°∠84°,节理3：37°∠80°,节理4：162°∠57°。

赤平投影分析：路堑边坡为反倾边坡，节理1和节理2 与岩层成反倾，节理3 与节岩层成大角度相交，边坡整体稳定，因节理裂隙较发育，节理1 和节理2、节理3和层理面分别组成楔形体，且强风化层较厚，可能发生局部楔形体滑动[1]。K13+305～K13+405结构面赤平投影图如图1所示。

图1 K13+305～K13+405结构面赤平投影图

2 边坡稳定性评价

边坡稳定性计算是野外调查级室内（外）试验基础上，了解边坡岩性组成及力学参数，结合所在区的形特征和与路堑关系，分析边坡基本变形特征、范围和破坏模式，运用极限平衡原理，计算边坡的稳定系数。本次计算理论主要采用《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）中推荐的简化Bishop分析法[2]。

2.1 计算参数的选定

该边坡计算参数主要依据地勘资料提供参数，勘察中做好边坡结构面的现场调查工作，现场确定结构面的软、硬类型、结合程度及裂隙发育程度，选取有代表性岩石做抗压试验，同时进行相关的反演分析，综合得出岩体参数如表1[3]。

表1 岩土力学参数

2.2 边坡设计坡率

K13+305～K13+405右挖方边坡设计最大挖深30.91m，根据地层岩性，通过周边地区路堑边坡调查，采用工程类比法，本次初步拟定分为四级边坡，第一、二级边坡高度为8m，坡率为1：0.75,第三级边坡高度8m，坡率为1：1.00，第四级边坡高度为7.1m，边坡坡率为1：1.50。

2.3 计算工况的选定

根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）规定，边坡稳定性计算应分为以下三种工况：①正常工况：边坡处于天然状态下的工况；②非正常工况Ⅰ：边坡处于暴雨或连续降雨状态下的工况；③非正常工况Ⅱ：边坡处于地震等荷载作用状态下的工况。本次计算主要进行正常工况及非正常工况Ⅰ下的两种工况的计算。

2.4 定性验算

根据边坡的切割形态的工点勘察资料选取K13+344断面作为典型计算断面，建立相应模型，对边坡不同工况下，加固前后稳定性进行验算，具体计算模型如图2[4]。

图2 分步开挖（正常工况）

通过对边坡进行分级开挖工况分析如图3[5]，边坡的稳定性系数在逐步下降，潜在滑塌范围也是逐步增加，计算结果显示，边坡全部开挖后稳定性系数降低至1.209，边坡整体稳定性较好。暴雨工况下边坡的整体稳定性系数为1.178。鉴于边坡节理裂隙发育严重，存在两组楔形节理，强风化层开挖后不支护，长时间可能产生局部垮塌，因此对第3级强风化层采用锚杆框架加强支护，锚杆长度为9m，设计锚固力为150Kn/m，经计算支护后边坡安全系数提升至1.225，满足规范要求[6~8]。