李鳳嶺

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 項(xiàng)目概況

1.1 地理位置

汕湛高速公路是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“十縱五橫兩環(huán)”之“第二橫”的重要組成部分，是構(gòu)筑珠江三角洲通往粵西地區(qū)的第二通道。汕湛高速公路A1設(shè)計(jì)合同段（K0+000—K41+661.242）總體呈東北—西南走向，起自云浮市新興縣，終點(diǎn)位于陽春市松柏鎮(zhèn)。

1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本路段采用四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度100 km/h，整體式路基寬度為26 m，分離式路基寬度為13 m，橋涵設(shè)計(jì)荷載等級采用公路-Ⅰ級。

1.3 深挖路塹邊坡統(tǒng)計(jì)

深挖路塹邊坡共51處，邊坡最大高度為61.3 m，詳見表1。

表1 深挖路塹邊坡統(tǒng)計(jì)一覽表

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形、地貌

本項(xiàng)目以天堂鎮(zhèn)為界，K0+000—K27+700段以低山丘陵及山間洼地為主；K27+700—K41+66段主要為河谷平原侵蝕堆積地貌和巖溶溶蝕準(zhǔn)平原穿插少量低山丘陵。深挖路塹邊坡具體情況為K0+000—K27+700段50處，K27+700—K41+661段1處。

2.2 氣象、水文

本項(xiàng)目屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫22℃～23.2℃，無霜凍或霜期短；年均降雨量1 500～2 000 mm，多臺風(fēng)暴雨。區(qū)內(nèi)水系比較發(fā)育，河網(wǎng)密度平均0.5～0.6 km/km2，匯水面積大。沿線地下水較為發(fā)育，埋藏深度不大，主要可分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶裂隙水三大類。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震

本項(xiàng)目位于華南加里東褶皺系粵西隆起帶內(nèi)，大地構(gòu)造處于四會—吳川斷褶帶中西段，區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造多呈北東或近北東走向。

地震動峰值加速度值為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度。

2.4 地層巖性

沿線出露的地層較多，變化復(fù)雜，按從新至老排列依次為：第四系、第三系、石炭系、泥盆系、寒武系等地層，詳見表2（見19頁）。

3 深挖路塹邊坡設(shè)計(jì)[1]

3.1 深挖路塹邊坡分類

根據(jù)邊坡巖土體組成將本項(xiàng)目深挖路塹邊坡分為土質(zhì)邊坡（3處）、巖質(zhì)邊坡（7處）和土石混合二元結(jié)構(gòu)邊坡（41處）三大類，見圖1。

表2 地層巖性及其主要工程地質(zhì)問題

圖1 邊坡巖土類型統(tǒng)計(jì)

3.2 設(shè)計(jì)方法及內(nèi)容

基于邊坡設(shè)計(jì)的基本原則和常用方法，結(jié)合本項(xiàng)目的工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中采用工程地質(zhì)類比法和數(shù)值分析計(jì)算法相結(jié)合的綜合分析設(shè)計(jì)方法。

3.2.1 工程地質(zhì)類比法

主要參考周邊地區(qū)“羅陽高速”、“江羅高速”、“廣梧高速”等項(xiàng)目及當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有工程的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合地質(zhì)、水文及坡體結(jié)構(gòu)狀態(tài)對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)思路為：地形較緩時，放坡減載；地形陡峭時，為避免“薄皮刷坡”，采用“弱削方、強(qiáng)支擋”的設(shè)計(jì)方案。

3.2.1.1 坡型

邊坡總體采用臺階式坡型設(shè)計(jì)方案，分級高度8～12 m，各級臺階之間設(shè)置緩沖平臺，寬度分別為2 m、4 m、6 m及 8m。

3.2.1.2 坡率

本項(xiàng)目中深挖路塹邊坡以“土石混合二元結(jié)構(gòu)邊坡”及“巖質(zhì)邊坡”為主，占總量的94%。當(dāng)邊坡處在全、強(qiáng)風(fēng)化地層中，坡率設(shè)計(jì)較緩，采用1∶1～1∶1.25；中風(fēng)化巖層和碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層中坡率采用 1∶0.75，詳見表3。

表3 坡高、坡率參照表

3.2.2 數(shù)值分析計(jì)算法[2]

數(shù)值分析計(jì)算法是在工程地質(zhì)類比評估結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值分析的方法，計(jì)算邊坡的穩(wěn)定程度或穩(wěn)定系數(shù)，以定量計(jì)算結(jié)果輔助定性分析和評價。

首先應(yīng)根據(jù)風(fēng)化程度、巖層產(chǎn)狀、貫通節(jié)理面產(chǎn)狀、地下水水位及發(fā)育程度、巖體膠結(jié)物質(zhì)、泥質(zhì)含量等主要因素確定邊坡失穩(wěn)破壞模式。確定合理的破壞模式之后，再對潛在滑動面進(jìn)行分析判斷，并進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，完善坡型坡率設(shè)計(jì)，設(shè)置合理的支擋加固措施。

計(jì)算過程中除考慮正常工況外，部分高邊坡還應(yīng)對非正常工況（飽和狀態(tài)）下的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。飽和狀態(tài)參數(shù)選取，應(yīng)根據(jù)邊坡高度、地質(zhì)條件、匯水面積、巖土體滲透性等多種因素綜合考慮。重點(diǎn)復(fù)雜邊坡計(jì)算取值時采用較大的折減系數(shù)；坡高較小、地質(zhì)條件較好的常規(guī)路塹高邊坡可適當(dāng)提高折減幅度，然后在此基礎(chǔ)上按天然狀態(tài)穩(wěn)定系數(shù)K＞1.2控制，暴雨工況采用穩(wěn)定系數(shù)K＞1.1進(jìn)行復(fù)核。

3.2.2.1 計(jì)算方法選取的原則

a）規(guī)模較大的碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡采用變化Bishop法計(jì)算。

b）可能產(chǎn)生支線破壞的邊坡采用平面滑動面解析法進(jìn)行計(jì)算。

c）可能產(chǎn)生折線形破壞的邊坡采用不平衡推力法計(jì)算。

d）結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巖質(zhì)邊坡，可配合采用赤平投影法和實(shí)體比例投影法分析及楔形滑動面法進(jìn)行計(jì)算。

3.2.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

本項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)值分析計(jì)算時，主要采用的巖土體力學(xué)參數(shù)指標(biāo)如表4所示。

表4 巖土體力學(xué)參數(shù)建議值

3.2.2.3 數(shù)值分析計(jì)算結(jié)果

對工程類比法定性分析得出的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行數(shù)值分析驗(yàn)算后得出如下結(jié)論：未進(jìn)行防護(hù)支擋情況下，51處深挖路塹邊坡中，穩(wěn)定邊坡14處，基本穩(wěn)定邊坡25處，欠穩(wěn)定邊坡12處。

3.2.3 防護(hù)加固設(shè)計(jì)

通過以上分析判斷，可確定邊坡的安全系數(shù)、穩(wěn)定狀態(tài)及其發(fā)展趨勢。以此為依據(jù)，對不同狀態(tài)下的邊坡進(jìn)行有針對性的防護(hù)加固設(shè)計(jì)。防護(hù)加固應(yīng)遵循“減載、固腳、強(qiáng)腰、排水、綠化”的設(shè)計(jì)原則。防護(hù)措施的選擇應(yīng)該簡單有效，經(jīng)濟(jì)合理，不但要滿足設(shè)計(jì)要求，還應(yīng)考慮施工的難易程度、材料的價格及儲量，施工進(jìn)度等多方面因素。

3.2.3.1 穩(wěn)定邊坡

K27+140—K27+255左側(cè)為穩(wěn)定性邊坡，縱向長度115.0 m，高度35.3 m，分為4級。該段邊坡防護(hù)加固措施：1級邊坡（坡率1∶1）采用客土噴播植草護(hù)坡；2、3級邊坡（坡率1∶1）采用人字型骨架植草防護(hù)加固；4級邊坡（坡率1∶1.25）采用CF生態(tài)網(wǎng)防護(hù)，如圖2。

圖2 穩(wěn)定狀態(tài)邊坡典型段落

3.2.3.2 基本穩(wěn)定邊坡

K16+660—K16+772左側(cè)為基本穩(wěn)定性邊坡，縱向長度112.0 m，高度35.6 m，分為4級。該段邊坡防護(hù)加固措施：1級邊坡（坡率1∶1）采用錨桿格子梁防護(hù)，錨桿長度11.5 m；2、3級邊坡（坡率1∶1）采用人字型骨架植草防護(hù)；4級邊坡（坡率1∶1.25）采用CF生態(tài)網(wǎng)防護(hù)，如圖3。

圖3 基本穩(wěn)定狀態(tài)邊坡典型段落

3.2.3.3 欠穩(wěn)定邊坡

ZK9+280—ZK9+440左側(cè)為欠穩(wěn)定性邊坡，縱向長度160.0 m，高度55.8 m，分為6級。該段邊坡防護(hù)加固措施：1級邊坡（坡率1∶0.75）采用錨桿格子梁加固，錨桿長9.0 m；2級邊坡（坡率1∶0.75）采用預(yù)應(yīng)力錨索格子梁加固，錨索長26.0 m；3級邊坡（坡率1∶1）采用客土噴播植草護(hù)坡；4級邊坡（坡率1∶1）采用預(yù)應(yīng)力錨索格子梁加固，錨索長28.0 m；5級邊坡（坡率1∶1）采用人字型骨架植草防護(hù)；6級邊坡（坡率1∶1.25）則采用CF生態(tài)網(wǎng)防護(hù)，如圖4（見22頁）。

4 結(jié)語

深挖路塹邊坡的安全穩(wěn)定在高速公路的建設(shè)與運(yùn)營中都起著至關(guān)重要的作用。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)因地制宜，充分考慮影響邊坡穩(wěn)定的各種因素，不僅要對邊坡的坡型坡率、防護(hù)加固形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，還應(yīng)對高邊坡的防排水、動態(tài)監(jiān)測等內(nèi)容引起足夠的重視。

圖4 欠穩(wěn)定狀態(tài)邊坡典型段落