摘要 沿海地區(qū)受雨水沖刷等自然條件影響，廣泛存在全風化巖質邊坡，此類地區(qū)的公路挖方高邊坡設計施工存在潛在失穩(wěn)風險。在人工開挖或降雨作用下，風化巖質高邊坡極限平衡被打破，邊坡沿風化薄弱面發(fā)生滑塌，威脅路塹邊坡施工建設。該文提出“深化調查—復核初步設計方案—優(yōu)化施工圖設計—動態(tài)調整設計施工”的技術原則，以某沿海地區(qū)沿線風化高邊坡為典型實例，在對項目沿線高邊坡地質環(huán)境全面認識的基礎上，利用工程地質勘察資料，確定風險最高的高邊坡工點，并展開重點分析，總結加固后全風化巖質邊坡穩(wěn)定特性，證明支護方案的可靠性。

關鍵詞 巖質高邊坡；全風化；動態(tài)優(yōu)化；穩(wěn)定加固

中圖分類號 U417.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0065-03

0 引言

花崗巖在我國沿海地區(qū)分布廣泛，特別是沿海地區(qū)潮濕炎熱、海浪雨水沖刷的氣候條件使得花崗巖風化加劇，風化花崗巖厚度一般可達15～20 m，局部地區(qū)超過30 m。全風化花崗巖經歷了一定變質作用后，絕大部分物質風化為黏土礦物顆粒。因氣候濕熱，接近地表的部分受水的淋濾作用，稍具膠結狀態(tài)，并形成網紋結構，土質較堅硬，由于風化程度不同，即使是同一巖性的花崗巖，也表現(xiàn)出較大的差異性[1-2]。

沿海地區(qū)經濟發(fā)展較快，道路修建工程頻繁，工程建設中在降雨條件下由全風化花崗巖構成的邊坡失穩(wěn)常有發(fā)生。為保證高邊坡的穩(wěn)定性，常常采取設置多級邊坡、放緩邊坡坡率等方法[3-9]，但工程中若盲目地放緩邊坡坡率、采用加固措施，則可能無法充分利用花崗巖的強度，造成邊坡沖刷侵蝕加深，誘發(fā)邊坡穩(wěn)定性降低，甚至造成嚴重的工程事故，增加工程造價。因此，急需解決在沿海地區(qū)全風化花崗巖高邊坡開挖設計難題。該文以沿海地區(qū)巖質全風化高邊坡為背景開展全風化邊坡穩(wěn)定性研究，為類似工程提供參考與借鑒。

1 沿海地區(qū)水文概況

某沿海地區(qū)邊坡施工區(qū)域屬亞熱帶海洋性氣候。年平均氣溫21.8～22.4℃，7月份最熱，日最高氣溫38.5℃，1月份日最低氣溫2.5℃。區(qū)內雨量充沛，多年平均降雨量達1 788～2 272 mm，雨季集中在4～9月，占總降雨量的80%。7～11月為臺風季節(jié)，臺風風力達8級以上，陣風達12級以上，伴隨有暴雨、暴潮和巨浪。

沿海地區(qū)雨量充沛，特別是雨季及臺風季節(jié)，集中降雨量大，平原區(qū)內地表水排泄不暢，圍堤內易形成內澇，丘陵地區(qū)地表徑流強勁，沖刷較為嚴重，對道路路基、邊坡具有一定的破壞性。

2 高邊坡工程區(qū)穩(wěn)定性判斷

詳勘階段勘察資料表明，沿線上覆土層主要為第四系殘坡積層粉質黏土、礫質黏性土，下伏基巖為燕山期花崗巖。其中第四系坡積粉質黏土呈紅褐色和黃褐色，主要由黏粉粒組成，土質較均勻，土層厚度2.40～4.60 m。第四系殘積礫質黏性土主要成分為黏粉粒，土質不均勻，含石英顆粒，土層厚度6.10～8.10 m。燕山期花崗巖呈灰色，主要礦物成分為石英、長石及黑云母，中粗粒結構，塊狀構造，主要為全風化花崗巖，局部風化不均，夾中風化層。

根據工程地質調繪成果，高邊坡坡體第四系覆蓋層及全風化層較厚，坡體表面分布花崗巖殘積土，且花崗巖全風化層多呈土狀，在原始狀態(tài)下強度較高，但一經擾動，強度急劇降低，遇水易產生崩塌或滑坡等不良地質現(xiàn)象。

根據鉆探揭示和現(xiàn)場工程地質調查，高邊坡自然狀態(tài)下整體穩(wěn)定性較好，邊坡開挖后，破壞了邊坡土體的原有平衡狀態(tài)，山體的應力重新分布，導致坡腳應力集中。同時，坡腳地帶形成了高陡的臨空面，降低了坡體的抗滑能力，提供了邊坡變形空間，在大氣降雨的作用下，特別是受暴雨沖刷下，孔隙水壓力會增大，邊坡自重增加，巖（土）體結構面的抗剪強度將顯著降低，可能因坡腳應力集中和巖土強度不足而產生沿相對軟弱面（順向的節(jié)理面、風化界面）的坍塌滑動變形或圓弧形滑動變形，而形成沿節(jié)理面發(fā)育的楔形滑動。

3 高邊坡動態(tài)設計施工原則

針對該項目高邊坡工程，該文提出“深化調查—復核初步設計方案—優(yōu)化施工圖設計—動態(tài)調整設計施工”的技術原則，優(yōu)化開挖邊坡坡率、驗算坡體穩(wěn)定性、完善設計治理方案、全程控制施工工藝及質量、加強特殊坡段施工監(jiān)測、實現(xiàn)信息化動態(tài)反饋。

首先，在沿線高邊坡的地質環(huán)境有較全面的認識的基礎上，對公路沿線每處高邊坡進行調查評估，定性分析判斷高邊坡開挖后發(fā)生滑坡的風險，再運用定量計算方法分析滑坡規(guī)模、影響范圍，為高邊坡滑塌防治及加固設計提供依據。

其次，收集高速公路沿線整體區(qū)域自然地形地貌、工程地質、水文氣象等資料，合理分析并利用工程勘察鉆探資料，結合當地的高邊坡勘察設計經驗及項目周邊已建與在建的邊坡勘察設計成果，選擇分布廣泛且有代表性的土層物理、力學指標作為方案設計的計算依據，對初步設計方案進行復核。

最后，在深化調查及復核初步設計的基礎上，對沿線可能會產生重大滑坡風險的重要邊坡進行標注，對標注的重要邊坡進行針對式勘察、設計，著重論證高邊坡加固的設計方法、設計原則，并校核設計方案，進一步對施工用地計劃、工程用料規(guī)劃加以嚴格控制，提出適合于該項目的經濟可靠邊坡加固施工方案，確保在設計基礎上從施工準備、施工工藝、處治效果、運營維護等施工各個階段對邊坡的加固方案深入細化。

由于每個現(xiàn)場巖土體構成存在較大差異性，在重點高邊坡勘察與施工階段需逐個進行地質特征確認，結合施工過程中的監(jiān)測數據，優(yōu)化完善設計方案，進行動態(tài)調整。深入分析與前期設計差異較大高邊坡，查明差異產生的原因。

4 典型高邊坡開挖穩(wěn)定性分析

依據設計施工原則，在對項目沿線高邊坡的地質環(huán)境全面認識的基礎上，利用工程地質勘察資料，確定風險最高的高邊坡工點并展開重點分析。

該高邊坡工點出露地層為殘積粉質黏土、全風化層花崗巖，由于邊坡基本以全風化層為主，認定邊坡為土質或類土質邊坡，沿海暴雨沖刷土質、類土質開挖后易發(fā)生滑塌，初步對高邊坡采用五級坡開挖，一級坡與二級坡采用四束錨索支護，一級坡錨索長度為30 m，二級坡錨索長度為35 m，錨索框架采用C25混凝土澆筑，三至五級邊坡采取坡面防護。對典型高邊坡分工況計算：（1）令工況Ⅰ為正常工況，邊坡處于天然狀態(tài)；（2）令工況Ⅱ為暴雨工況，邊坡經受暴雨或連續(xù)降雨；（3）令工況Ⅲ為地震工況，邊坡承受地震等荷載作用；（4）令工況Ⅳ為地震與暴雨耦合工況，這時邊坡處于暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài)及地震等荷載共同作用。邊坡設計方案需滿足安全系數要求，正常工況安全系數1.3，暴雨工況安全系數1.15，地震工況安全系數1.15，暴雨加地震工況安全系數1.05。

采用GEO軟件應用Bishop法對該全風化花崗巖高邊坡加固方案進行驗算，表1為勘察階段獲取巖土體參數，分步開挖計算結果如下。

經計算邊坡設計方案整體穩(wěn)定，計算結果如圖1所示。邊坡工程是一項地質工程，由于地質條件變化復雜，且隨著環(huán)境條件變化難以預測，特別在沿海地區(qū)，受降雨沖刷影響，地表水徑流路徑可能會發(fā)生較大程度的改變，同時滲流深度可能加大，使得邊坡出現(xiàn)大范圍滑塌的可能性提高。為保證高邊坡的穩(wěn)定及施工安全，首先將坡體頂部截水溝在雨季前施工完成，整體施工應避開雨季，嚴格保證開挖一級防護一級，嚴禁邊坡開挖后長時間雨淋日曬，避免工程巖體性能惡化。

邊坡錨固工程具有隱蔽性，施工技術難度較大，但是邊坡加固工程的關鍵，確保錨索進入中風化巖體錨固段不小于2.0 m。錨固施工先進行錨索施工，再進行錨索框架施工，當錨固體及錨索框架強度達到設計強度80%時，最后進行錨索張拉與鎖定。錨索安裝傾角為20°，以利于錨索穿過更多的層面。對邊坡兩邊開挖后形成的臨空三角體，可根據實際情況在側面自然坡面上增設隨機錨索、掛網或進行其他防護。對于錨索框架，當邊坡兩側不夠做完整的一片框架時，可根據實際坡形做半片框架或其他方式進行處理。對較破碎巖體，施工時應下套管，成孔施工，必要時需二次注漿，確保錨索注漿壓力滿足設計要求。

邊坡開挖后應及時變形監(jiān)測，特別要加強施工安全監(jiān)測，邊坡加固施工完成后一年內仍要對治理效果進行檢查監(jiān)測，確保數據精度及達到預測預報的目的。

5 結論

道路工程高邊坡設計施工風險高、難度大，在沿海地區(qū)受水文條件影響，高邊坡治理難度極大。結合因地制宜、就地取材、綜合處治的思路，提出“深化調查—復核初步設計方案—優(yōu)化施工圖設計—動態(tài)調整設計施工”的高邊坡治理技術原則，有效解決了高邊坡設計、施工難點，不僅提高了施工的安全度，也降低了工程造價，不僅為道路工程高邊坡設計施工提供了借鑒，也可為其他復雜地質條件高邊坡支護提供參考。

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收稿日期：2024-02-22

作者簡介：馬聲剛（1983—），男，本科，高級工程師，研究方向：路基、邊坡施工。