郭飛

摘要：開挖深路塹邊坡是公路路基建設(shè)的重要方式，其主要作用是對道路縱坡等標高進行控制，由于這類施工往往需要在復(fù)雜多變的地形中進行，需要施工人員合理的選擇安全防護措施和開挖方案。本文將首先介紹邊坡選路塹高邊坡優(yōu)化設(shè)計和邊坡普查內(nèi)容，然后再與相應(yīng)工程案例相結(jié)合對高邊坡穩(wěn)定性評價和優(yōu)化設(shè)計問題進行深入分析。

關(guān)鍵詞：邊坡選路塹;高邊坡;優(yōu)化設(shè)計;穩(wěn)定性評價

在工程建設(shè)過程中，能否有效控制路塹高邊坡的變形和安全穩(wěn)定性是決定能否順利完成施工的重要因素，所以，必須保證路塹高邊坡穩(wěn)定性評價準確、科學(xué)。

1、邊坡選路塹高邊坡優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容

公路施工大多都是分為不同標段進行開展，并且各個標段的施工都是由不同施工單位負責(zé)，再加上眾多數(shù)量的高邊坡以及各種各樣的地質(zhì)，會在很大程度上提升優(yōu)化設(shè)計以及施工工作的難度。在優(yōu)化邊坡選路塹高邊坡設(shè)計方面主要存在以下內(nèi)容：（1）科研單位應(yīng)該以重點邊坡篩選、設(shè)計優(yōu)化方案、高邊坡普查等工作為主要目標，與施工現(xiàn)場實際條件緊密結(jié)合，對相應(yīng)的研究工作進行開展。通過高邊坡普查的方式來了解和評價全路段高邊坡的穩(wěn)定性，并與調(diào)查結(jié)果相結(jié)合，分別對擁有好穩(wěn)定性和擁有較差穩(wěn)定性的高邊坡進行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計[1]。（2）科研單位在施工資料詳實和科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，提出合理建議對原設(shè)計方案進行優(yōu)化。結(jié)合施工資料和科研單位的建議，需要業(yè)主進行合理選擇，設(shè)計單位應(yīng)該及時進行優(yōu)化，監(jiān)理以及施工單位應(yīng)該及時監(jiān)督和開展施工過程，保證高質(zhì)量的開展施工，并在實際施工過程中有效應(yīng)用研究成果。一旦施工過程中有重大設(shè)計變更出現(xiàn)，需要業(yè)主組織專家進行評審，然后結(jié)合評審意見對相應(yīng)的設(shè)計進行優(yōu)化，在施工過程中監(jiān)理單位應(yīng)該嚴格控制施工，保證施工人員按照優(yōu)化設(shè)計方案開展施工。

另外，在施工過程中有效、快速的應(yīng)用相關(guān)科研成果，能夠為正常進行高邊坡施工提供保障，同時為公路運營的安全提供保障。在優(yōu)化高邊坡支護前，應(yīng)該嚴格開展高邊坡普查的工作，完成相應(yīng)資料的獲取，結(jié)合穩(wěn)定性評價結(jié)果和普查結(jié)果來優(yōu)化支護設(shè)計。

2、邊坡選路塹高邊坡普查

高邊坡普查是邊坡選路塹高邊坡支護優(yōu)化設(shè)計前的基礎(chǔ)性工作[3]。高邊坡普查需要以充分分析前期勘察資料為基礎(chǔ)，進一步研究高邊坡附近的地質(zhì)情況，并與研究結(jié)果相結(jié)合對開挖地段附近的巖體結(jié)構(gòu)進行重點分析，結(jié)合實際的巖土結(jié)構(gòu)和地質(zhì)情況開展實驗研究。在對邊坡穩(wěn)定性進行分類時應(yīng)該采取定量研究與定性研究相結(jié)合的方法，從而為進一步優(yōu)化設(shè)計方案提供方便，使優(yōu)化方案能夠更好的與自然條件相適應(yīng)，為施工提供有效幫助。邊坡普查的主要目的就是區(qū)分邊坡的穩(wěn)定性，從而為優(yōu)化方案的設(shè)計提供方便，并對需要重點研究的邊坡進行篩選。

3、工程案例分析

3.1 工程基本特征

這一邊坡選路塹高邊坡以薄層狀砂巖與泥質(zhì)粉砂巖為主要成分，擁有53°的坡角和地層傾角，屬于順層邊坡，原工程采用10m至12m框架錨桿防護設(shè)計。但是在開挖邊坡時破壞了諸多淺層順層，最大的裂縫出現(xiàn)20cm錯臺以及50cm寬度。針對這種情況，科研單位及時判斷巖體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，對高邊坡優(yōu)化設(shè)計進行合理指導(dǎo)。

3.2 穩(wěn)定性評價

在有效研究變形機理與過程的前提下，對信息技術(shù)、力學(xué)理論進行合理利用，利用數(shù)值模擬的方式還原高邊坡變形過程，結(jié)合模擬結(jié)果準確評價高邊坡穩(wěn)定性，在實際分析時可以采用DDA法、離散元法以及有限差分法等科學(xué)的方法。

（1）對離散元法進行利用，通過對巖石進行模擬來還原邊坡變形過程，對變形范圍進行明確。

（2）與施工現(xiàn)場實際情況相結(jié)合，完成地質(zhì)模型的構(gòu)建，以變形理論為基礎(chǔ)完成變形模式探究。當邊坡變形程度較小或未發(fā)生變形時，利用二維有限元法分析坡體內(nèi)部應(yīng)力和變形情況，對潛在滑動面進行明確。對于變形程度較大的邊坡，應(yīng)利用三維有限差分法模擬內(nèi)部應(yīng)力和變形情況，對滑動面進行明確。

（3）在評價邊坡穩(wěn)定性時，應(yīng)該對強度理論進行合理利用，保證支護設(shè)計參數(shù)處于最佳狀態(tài)，有效保障支護優(yōu)化設(shè)計的科學(xué)性。

3.3 優(yōu)化支護設(shè)計的方法

通過上述方法分析高邊坡的實際情況，能夠有效劃分邊坡變形破壞階段，結(jié)合相應(yīng)的演化過程和變形機制，實現(xiàn)支護設(shè)計的最優(yōu)化。首先，應(yīng)該結(jié)合相關(guān)規(guī)范進行初步靜力學(xué)設(shè)計，利用模擬數(shù)值深入分析工程結(jié)構(gòu)與地質(zhì)間的相互作用，與二者間相互作用的特征相結(jié)合，設(shè)計和優(yōu)化施工方案。其次，在優(yōu)化設(shè)計方案時，應(yīng)該堅持災(zāi)害控制和變形控制的思想，利用有效的支護方法控制邊坡變形的范圍，保證邊坡只能夠在合理范圍內(nèi)變形，并且需要準確驗證其穩(wěn)定性，為實際施工提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在本次工程中，結(jié)合現(xiàn)場斜剪實驗結(jié)果計算各項參數(shù)，在天然狀態(tài)下=28.5°，c=62.5KPa;在飽和狀態(tài)下=26°，c=50KPa;在自重、暴雨的情況下，擁有高達2575.342KN的推力值，所以邊坡穩(wěn)定性要求無法通過原設(shè)計方案得到滿足，需要有針對性的開展優(yōu)化設(shè)計。

通過上述分析可知，該滑面屬于上陡下緩的狀態(tài)，中部為加速的主體，會在在很大程度上制約邊坡的穩(wěn)定性。為此，可以采取以下方式對設(shè)計方案進行優(yōu)化，即通過錨桿框架實現(xiàn)表面變形控制、通過預(yù)應(yīng)力錨索實現(xiàn)潛在剪出口變形控制、通過框架梁實現(xiàn)坡面防護、通過錨索來處理夾層變形以及坡體排水等措施，使用有針對性的支護方案處理各種類型的破壞方式。以平面滑動變形來講，應(yīng)通過錨索的有效利用來控制主要滑動位置，若是滑面下方較陡，在控制時可使用錨索，若是畫面下方較緩，在控制時可使用錨拉樁;當滑動呈近圓弧形時，可以對灌注漿的支護方式進行利用，從而改變巖體土體的力學(xué)特性，同時也可以利用錨桿對邊坡變形度進行控制。

結(jié)束語：在實際邊坡選路塹高邊坡施工中，需要施工單位、設(shè)計單位、業(yè)主共同努力，有效應(yīng)用相應(yīng)的科研成果為實際施工提供有效指導(dǎo)。在優(yōu)化高邊坡設(shè)計方案時，應(yīng)該結(jié)合具體的模型進行分析，結(jié)合高邊坡穩(wěn)定性評價和施工反饋信息，反復(fù)驗證支護效果，對設(shè)計方案進行不斷優(yōu)化。另外，需要注意的是邊坡選路塹高邊坡穩(wěn)定性評價和優(yōu)化設(shè)計不僅僅是一個前期工程，還應(yīng)該與整個動態(tài)施工過程相融合，才能真正實現(xiàn)設(shè)計方案的最優(yōu)化。

參考文獻：

[1] 李建宇， 耿文林， 潘家奇，等. 路塹高邊坡穩(wěn)定性分析與支護參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究[J]. 中外公路， 2018， 38（5）：4.