彭選德

（四川恒盛路橋勘察設(shè)計(jì)有限公司）

進(jìn)入到21 世紀(jì)，我國的經(jīng)濟(jì)增長促進(jìn)了公路事業(yè)的發(fā)展，在大規(guī)模的公路工程建設(shè)中，邊坡工程的穩(wěn)定性和設(shè)計(jì)方案逐漸受到了人們的關(guān)注，巖土邊坡的破壞不僅會(huì)造成災(zāi)害，也會(huì)影響到公路功能的發(fā)揮。而高邊坡的穩(wěn)定性受到巖土體特性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、水文、人為改造程度、開挖高度、坡形、等因素的影響，同時(shí)地質(zhì)體復(fù)雜、多變、不均質(zhì)等因素也增加了高邊坡的設(shè)計(jì)的難度。由此可見，對(duì)高邊坡的穩(wěn)定性作出準(zhǔn)確分析從而動(dòng)態(tài)優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)方案已成為公路建設(shè)中高度重視的問題，本篇文章將對(duì)其進(jìn)行分析介紹。

1 工程實(shí)例

選取某處位于山區(qū)的公路為研究對(duì)象，該公路所在區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖性多種多樣，受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，巖石節(jié)理裂隙已經(jīng)發(fā)育，風(fēng)化程度不一，水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件都很復(fù)雜。路塹邊坡最大高程為1650 米，相對(duì)高度差為50米，高度增加10 米為一個(gè)坡級(jí)，坡率為1：0.75，該公路共有5 個(gè)坡級(jí)，每級(jí)坡腳預(yù)留3 米寬的馬道及平臺(tái)截水溝；道路高邊坡的地層從上之下依次為粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r及中風(fēng)化巖灰?guī)r，具體巖土物理力學(xué)參數(shù)見表1；

土質(zhì) 彈性模量/Mpa 厚度/m 重度（kN） 粘聚力/kPa 內(nèi)摩擦角 粉質(zhì)粘土 15 4 21 21 15 強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r 35 17 22 32 21 中風(fēng)化泥灰?guī)r 67 11 27 60 25

2 公路高邊坡動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

公路施工多是分為不同的標(biāo)段，由于施工單位不同，同時(shí)地質(zhì)復(fù)雜、高邊坡數(shù)量較多，常使高邊坡的安全及設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方面出現(xiàn)問題，因此必須對(duì)高邊坡實(shí)施動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)并認(rèn)真落到實(shí)處，使科研成果更快速、更有效的應(yīng)用到施工中，促進(jìn)高邊坡施工的順利進(jìn)行，確保公路運(yùn)營的安全性；以下主要介紹高邊坡動(dòng)態(tài)優(yōu)化的主要內(nèi)容。

1、設(shè)計(jì)或科研單位必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，以“高邊坡普查-提出動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)建設(shè)-篩選重點(diǎn)邊坡”為指導(dǎo)思想，首先通過普查高邊坡，對(duì)高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，對(duì)于穩(wěn)定性好的高邊坡給予動(dòng)態(tài)優(yōu)化建議，再對(duì)穩(wěn)定性差、地質(zhì)復(fù)雜的高邊坡給予重點(diǎn)研究。重點(diǎn)邊坡應(yīng)對(duì)施工過程加以跟蹤，并對(duì)巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，再采用定性、定量相結(jié)合的方法研究邊坡的穩(wěn)定性，從而提出科學(xué)合理的支護(hù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化建設(shè)。

2、設(shè)計(jì)或科研單位在設(shè)計(jì)之初應(yīng)以科學(xué)研究和現(xiàn)場(chǎng)資料為基礎(chǔ)，為業(yè)主或相關(guān)單位提出合理性意見。將設(shè)計(jì)或科研單位及施工現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)資料作為依據(jù)，業(yè)主必須進(jìn)行決策，設(shè)計(jì)單位必須快速動(dòng)態(tài)優(yōu)化，監(jiān)理單位和施工單位則要對(duì)施工過程給予監(jiān)督指導(dǎo)，確保工程能夠高質(zhì)量完成，確保研究成果的使用效果。如果設(shè)計(jì)中出現(xiàn)較大的變故，需要對(duì)其進(jìn)行評(píng)審，這就需要業(yè)主組織專業(yè)人士來完成評(píng)審，并以該意見作為依據(jù)實(shí)施動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并由監(jiān)理單位管控施工，確保實(shí)際施工真正的按照設(shè)計(jì)方案來開展。

3 高邊坡普查

高邊坡普查是人們對(duì)公路高邊坡實(shí)施支護(hù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)前的基礎(chǔ)性工作，所謂高邊坡普查指的是以前期勘察資料分析為基礎(chǔ)，在對(duì)高邊坡四周的地質(zhì)進(jìn)行深入勘探，并以勘探結(jié)果作為依據(jù)實(shí)施更進(jìn)一步的調(diào)查研究，隨后重點(diǎn)分析需要開挖地段的周邊巖體結(jié)構(gòu)，再以分析得知的地質(zhì)狀況及巖土結(jié)構(gòu)為依據(jù)開展研究。相關(guān)分析必須結(jié)合定性研究與定量研究來進(jìn)行分類，對(duì)設(shè)計(jì)方案實(shí)施動(dòng)態(tài)優(yōu)化，從而達(dá)到更科學(xué)、更合理、更適合的設(shè)計(jì)，并以此為施工指導(dǎo)。實(shí)施該項(xiàng)工作的主要目的在于區(qū)分邊坡的穩(wěn)定性，從而為動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供更好的依據(jù)，并篩選出重點(diǎn)邊坡。

4 重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

以地質(zhì)學(xué)角度出發(fā)，對(duì)巖石高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)就是研究導(dǎo)致邊坡變形破壞的機(jī)制，利用數(shù)值模擬的方法模擬巖體高邊坡被破壞的過程，再以模擬結(jié)果為依據(jù)評(píng)價(jià)高邊坡的穩(wěn)定性。變形穩(wěn)定性分析主要采取變形理論與強(qiáng)度理論的穩(wěn)定性分析相結(jié)合的方法，形成建立在模擬控制基礎(chǔ)上的巖體高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，從而提出有效的控制方法。高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及支護(hù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿于整個(gè)高邊坡施工階段，從而形成動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)過程。以高邊坡的實(shí)際特征為依據(jù)，判斷其破壞模式，一般分為結(jié)構(gòu)面控制型和最大剪應(yīng)力面控制型。在支護(hù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)上，引薦強(qiáng)度穩(wěn)定性分析方法，計(jì)算出必要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，為了更好的驗(yàn)證的支護(hù)效果，可對(duì)支護(hù)的結(jié)構(gòu)與邊坡之間所形成的作用關(guān)系來完成，從而不斷的完善并動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

以地質(zhì)狀況的角度出發(fā)，前文提及的案例公路，部分區(qū)域已出現(xiàn)破碎結(jié)構(gòu)，同時(shí)呈現(xiàn)層狀，經(jīng)過勘測(cè)，有50%的邊坡出現(xiàn)傾倒變形現(xiàn)象，造成這一現(xiàn)象的主要因素為巖體結(jié)構(gòu)，另外部分折斷面則是受到巖體特征的影響。

5 高邊坡支護(hù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)原則。在設(shè)計(jì)高邊坡支護(hù)方案時(shí)，安全等級(jí)應(yīng)為一級(jí)，所采用的穩(wěn)定性方法為圓弧滑動(dòng)條分法，高邊坡的安全穩(wěn)定系數(shù)大于等于1.3，錨桿抗拔安全系數(shù)應(yīng)為2。施工原則應(yīng)以預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害為第一原則，確保施工人員的人身安全為第一要?jiǎng)?wù)，施工流程應(yīng)堅(jiān)持以人為本，同時(shí)降低施工對(duì)環(huán)境的破壞。

2、分析邊坡穩(wěn)定性及計(jì)算。文中案例工程的高邊坡巖土層為粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化泥灰?guī)r，勘察地質(zhì)過程中，并未發(fā)現(xiàn)有重大安全隱患的斷裂構(gòu)造地質(zhì)現(xiàn)象。其中最大厚度的高邊坡巖土層為泥灰?guī)r，其厚度在17m 左右，從而判斷邊坡失穩(wěn)的形態(tài)可能會(huì)促使坡體沿著潛在的破裂面而滑動(dòng)。改變高邊坡的坡度是影響高邊坡穩(wěn)定性的主要因素，這樣既能提高穩(wěn)定性，降低土石方的重量，還能增加安全性。放坡需從坡頂開始依次放坡至坡腳，坡率應(yīng)為1：1，再分別計(jì)算不同階段的安全系數(shù)。錨桿支護(hù)的位置也是非常重要的影響因素，在選擇錨桿支護(hù)時(shí)，可以改變錨桿的位置，再對(duì)錨桿所處位置的總體穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行計(jì)算。文中案例工程的預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)鉆直徑為150mm，采用15 根鋼絞線，傾角設(shè)置為25°。從上往下將第一級(jí)的錨固段長度設(shè)為20 米，自由段長度為8 米；第二級(jí)及第三級(jí)錨固段長度應(yīng)為22 米，自由段長度為11 米。方形骨架護(hù)坡的位置也會(huì)對(duì)高邊坡的穩(wěn)定性造成影響，對(duì)于降雨較多，受氣候影響不利建設(shè)高邊坡的地方，可以采用方形骨架。為確保后期施工及公路實(shí)際使用中不會(huì)受到雨水沖刷的影響，加固了高邊坡的坡面及坡腳，同時(shí)結(jié)合草木種植的方法不僅提高了邊坡的穩(wěn)定性也增加了美觀性。

6 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國高速公路的修建速度及數(shù)量驟增，受到地形的影響，很多山區(qū)公路的修建存在很大安全問題。因此，在修建公路時(shí)必須以實(shí)際情況為依據(jù)，對(duì)坡體巖土的地形地貌、地層巖性、結(jié)構(gòu)、地下水等進(jìn)行針對(duì)性的研究，從而對(duì)高邊坡的穩(wěn)定性給予評(píng)價(jià)分析，選擇合理穩(wěn)定的設(shè)計(jì)方案，確保邊坡的安全性。