【摘 要】 以六景至欽州港高速公路№12合同段高邊坡防護設(shè)計形式，簡要介紹了動態(tài)設(shè)計路塹高邊坡工程的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 路塹 高邊坡 動態(tài)設(shè)計

1 概述

規(guī)范一般認為，巖質(zhì)邊坡高度大于30m，土質(zhì)邊坡高度大于20m即為高邊坡。由于地質(zhì)條件的隱蔽性、復(fù)雜性以及勘探測試條件的局限性，致使地質(zhì)勘探和測試資料不可能全面揭示邊坡的本來面貌，加上施工過程中的不確定因素過多，使得這類問題的力學(xué)分析難度比較大，也很難與實際情況相符。而隨著邊坡施工的進行，地質(zhì)狀況逐漸明晰，甚至?xí)霈F(xiàn)新的未預(yù)料的地質(zhì)情況。因此按照一般的設(shè)計模式：地質(zhì)勘察—力學(xué)分析—設(shè)計—施工這樣的思路來進行高邊坡的設(shè)計是不完善的。它實際上是一種靜態(tài)的設(shè)計過程，并不能很好地適應(yīng)工程中出現(xiàn)的各種情況，有時會大大增加投資，甚至?xí)l(fā)生安全事故，造成人員傷亡和極壞的社會影響。而這正是目前很多設(shè)計人員在邊坡設(shè)計時所采用的方法，其缺陷是明顯的。路塹邊坡的穩(wěn)定性，與設(shè)計是否合理，所采用的施工方法有著密切的關(guān)系。設(shè)計是否合理，與所采用的工程措施能否與工程地質(zhì)條件相適應(yīng)有關(guān)。另一方面，在施工中運用各種手段收集有關(guān)地質(zhì)及施工工藝等相關(guān)資料，對保證邊坡的穩(wěn)定十分重要。針對六景至欽州港高速公路№12合同段路塹高邊坡工程的動態(tài)設(shè)計過程，探討高邊坡工程的一種動態(tài)設(shè)計模式。

2 工程地質(zhì)概況

根據(jù)廣西區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖，工程位于廣西南部，總體地形為北高南低，線路走廊帶內(nèi)地形變化不大，剝蝕殘丘、壟崗地形，形態(tài)多呈饅頭狀，地表溝谷平緩，橫剖面呈“U”型。線路區(qū)部欽州海灣一帶為濱海平原地貌，海拔標(biāo)高多在1.5～5.7米，局部低于海平面，地形較為平坦；地貌以剝蝕堆積殘丘、壟崗為主，地面標(biāo)高一般為8～60米，最大高程約56米，地形波狀起伏，沖溝多呈北西向發(fā)育，局部路段切割較為強烈，最大切割深度30米； 線路范圍內(nèi)巖組有砂巖、細砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖、頁巖及礫巖、石英砂巖等組成，邊坡坡體地層由強風(fēng)化層組成，穩(wěn)定性較差，邊坡開挖后易產(chǎn)生小范圍滑塌。

3 動態(tài)設(shè)計信息

由于工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性及多變性，所采用的邊坡防護工程措施不能也不可能與實際情況完全相符，這就需要在路塹邊坡開挖過程中，不斷收集邊坡的地質(zhì)資料，并將施工情況及時反饋到設(shè)計，不斷修改完善設(shè)計，以使設(shè)計更好地適應(yīng)工程的地質(zhì)條件。

3.1 周邊類似工程的設(shè)計資料和自然穩(wěn)定山體的邊坡資料

由于同一地區(qū)的地質(zhì)形成具有一定的相似性，特別是自然穩(wěn)定山體的坡度具有重要的參考價值，它是具有相似地質(zhì)的山體邊坡穩(wěn)定計算的實踐檢驗，這對設(shè)計之初確定邊坡坡度和力學(xué)分析具有重要的參考作用。此外，類似的已完工工程已經(jīng)接受了實踐的檢驗，也是初步設(shè)計必要的參考條件。

3.2 開挖施工中揭示的地質(zhì)資料

在每級邊坡的開挖過程中，首先從暴露部分的巖面獲取相關(guān)資料，它主要包括：巖性、產(chǎn)狀、節(jié)理和風(fēng)化程度。有時還需要鉆孔巖心取樣，獲取坡體深層巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，進而加深對整個坡體所處地質(zhì)條件的力學(xué)認識，有助于補充完善設(shè)計。

3.3 施工中的監(jiān)測資料

在開挖坡體的整個過程中，進行實時監(jiān)測是必要的。監(jiān)測的內(nèi)容主要有坡體位移、坡面位移、裂縫的產(chǎn)生、發(fā)展和趨向，坡體內(nèi)的巖體壓力和坡面支擋加固結(jié)構(gòu)物下的巖體壓力。這些監(jiān)測資料對于檢驗設(shè)計質(zhì)量、進一步完善設(shè)計及后續(xù)施工都有重要作用。

4 動態(tài)設(shè)計的流程

高邊坡是將地質(zhì)體的一部分改造成為人工工程，其安全穩(wěn)定性同地質(zhì)條件和人為改造（即設(shè)計與施工）的程度密切相關(guān)，而地質(zhì)條件的復(fù)雜多變，施工程序和方法受外界因素影響大，甚至地質(zhì)資料不足，盲目性設(shè)計，因此高邊坡設(shè)計是一種超前的、具有一定風(fēng)險性的預(yù)測設(shè)計。這就同人們所要求的安全穩(wěn)定之間不可避免地產(chǎn)生矛盾，為解決矛盾就需要把施工過程中不斷發(fā)現(xiàn)的新情況及時傳遞給設(shè)計，不斷修改、完善甚至重新設(shè)計，才使對立的問題統(tǒng)一起來，即動態(tài)設(shè)計。

在各級邊坡的施工中，將所有匯總資料及時地同最近作為設(shè)計依據(jù)的地質(zhì)勘探調(diào)查資料相比較，判斷是否有較大的誤差；同時，及時整理分析監(jiān)測資料，以此作為判斷合理性的重要依據(jù)。經(jīng)過比較或監(jiān)測結(jié)果表明設(shè)計具有不合理性時，均應(yīng)優(yōu)化修改設(shè)計，于是在下一級的邊坡施工中就可以采用優(yōu)化設(shè)計后的結(jié)果；若本級邊坡施工中的情況比較理想，則按預(yù)定設(shè)計進入下一級邊坡的施工，直到各級邊坡施工完成。

5 工程應(yīng)用

作者對六景至欽州港高速公路№12合同段工程的高邊坡進行了動態(tài)設(shè)計。在設(shè)計之初，經(jīng)地質(zhì)調(diào)查、周邊類似工程的對比和經(jīng)驗分析，確定了兩種方案：大開挖放坡和錨桿（索）支護。根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料建立了力學(xué)模型，其安全穩(wěn)定性均滿足要求?？紤]到經(jīng)濟性和業(yè)主方面的要求，大膽地采用了邊坡分4級開挖放坡，從下到上分為1～4級，三、四級邊坡坡比為1：0.75，高度15m；一、二級邊坡坡比為1：0.5，二級邊坡高度15m，一級邊坡高度10m。均采用漿砌片石窗孔式護面墻的方案。但在三、四級邊坡的開挖中發(fā)現(xiàn)邊坡大部分為較密實的土質(zhì)邊坡，和原先按軟質(zhì)泥巖計算的地質(zhì)情況不符，致使開挖過程中多處發(fā)生坍塌，施工受阻。說明設(shè)計時地質(zhì)和現(xiàn)有地質(zhì)不相吻合，同時對邊坡周邊的自然山體進行類比發(fā)現(xiàn)，有些與本工程坡度基本相同的自然山坡也發(fā)生了小規(guī)模的坡體崩塌。于是針對地質(zhì)狀況對設(shè)計進行了第一次修正，滿足安全穩(wěn)定性和不受用地限制的情況下，在經(jīng)濟性分析比較后，發(fā)現(xiàn)三、四級邊坡采用放坡設(shè)計優(yōu)于錨桿支護設(shè)計的經(jīng)濟性和可操作性，決定坡度改為1：1，仍采用放坡和漿砌片石窗孔式護面墻的施工方案。在進行第二級邊坡的開挖時發(fā)現(xiàn)坡面大部分為中等風(fēng)化的泥巖等軟質(zhì)巖石，有兩條斜向的破碎帶通過坡體至第一級邊坡。這是地質(zhì)資料中所沒有勘察到的新問 題。同時發(fā)現(xiàn)山體頂部出項了兩條橫向的裂縫，開挖的邊坡相續(xù)發(fā)生了小規(guī)模的崩塌掉塊塌方，數(shù)量從幾方到幾十方不等，于是二級邊坡暫停施工，加強觀測。期間除因暴雨沖刷未及防護使邊坡發(fā)生小規(guī)模的傾倒崩塌外，二、三級邊坡的位移未有大幅度的改變。經(jīng)邊坡地質(zhì)方面的專家到現(xiàn)場進行勘察，一致認為坡體應(yīng)盡早維護，防止小規(guī)模的崩塌誘發(fā)大規(guī)模的塌方。裂縫屬于前期的干縮和強烈卸荷引起的邊坡體受拉開裂，裂縫擴展到一定程度應(yīng)該能夠保持穩(wěn)定，但必須予以封閉，防止水沿此通道滲入坡體，引發(fā)事故。

施工進行到此時，天氣較為惡劣，廣西地區(qū)發(fā)生了百年一遇連綿不斷的強降雨，加之邊坡很陡，漿砌片石窗孔式護面墻已很難滿足安全的要求，在二、三、四級邊坡施工開挖揭示的地質(zhì)資料基礎(chǔ)上匯總各方資料并和周邊相似工程的邊坡進行了類比，對建立的力學(xué)模型進行了適當(dāng)?shù)男薷?，以此模型為基礎(chǔ)，進行了一、二級邊坡的設(shè)計優(yōu)化，決定首先對邊坡噴一層3cm厚的水泥砂漿，防止雨水滲入和暴雨對坡體的沖刷引發(fā)塌方，采用Φ28預(yù)應(yīng)力錨桿地梁對坡體進行加固，梁間掛網(wǎng)噴漿。二級邊坡的錨桿長12m，錨固段長8m，孔徑為Φ13cm，預(yù)應(yīng)力為150KN；一級邊坡的錨桿長8m，錨固段長6m，孔徑為Φ13cm，預(yù)應(yīng)力為120KN。經(jīng)比較，其經(jīng)濟可行性較好，優(yōu)于放坡及錨索等設(shè)計方案。

在第一級邊坡的開挖施工中，所揭示的地質(zhì)狀況與預(yù)測相符，為進一步完善模型補充了重要的資料。在一、二級邊坡的施工中正值雨季，且為廣西區(qū)百年一遇的情況，本工程經(jīng)歷了此次考驗，邊坡完好無位移、變形，裂縫穩(wěn)定無大幅度擴展，至今一年有余，說明一、二級邊坡的支護措施起到了顯著的作用。到此高邊坡的動態(tài)設(shè)計全部完成。但監(jiān)測還應(yīng)進行，及時反饋給設(shè)計進行分析，確保邊坡在以后運行中的穩(wěn)定性。