針對高邊坡設計與加固分析探討

　　摘要：在高邊坡調查、勘探和穩(wěn)定性評價中，應認識高邊坡變形的類型、性質、機制、范圍和規(guī)模，劃分出穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定性差和不穩(wěn)定級別。在高邊坡設計施工中應按一定的設計思想、技術路線、基本原則和方法指導高邊坡的設計施工。高邊坡設計尚無規(guī)范可循，如何正確認識高邊坡的特性，合理地進行勘察、評價、設計和加固，作者提出了自己的意見和建議，與同行專家討論。

　　關鍵詞：高邊坡設計，高邊坡加固

　　1問題的提出

　　一般認為高度大于30m的巖質邊坡為高邊坡,土質邊坡大于20m即為高邊坡。高邊坡的穩(wěn)定性問題在鐵路、公路、礦山和水利建設中早已存在,近年來在高速公路建設中尤其突出。高邊坡的穩(wěn)定性受控于邊坡所在巖土體的基本特性——地層巖性、地質構造、巖體結構、坡體結構及水文地質條件等,以及人為改造的程度——開挖高度、坡形和坡度。由于地質體的復雜性、多變性和不均質性,使得高邊坡設計也十分復雜,至今還作為一種特殊設計而無章可循。

　　低等級公路由于標準低,路基窄,開挖量少,高邊坡不多。但隨著山區(qū)高速公路的發(fā)展,路線等級高,路基寬,開挖量大,出現了大量高邊坡,也發(fā)生了眾多高邊坡變形和破壞,既增加了投資,又延誤了工期,甚至造成已有工程的破壞。如京珠高速公路,廣東北段高度大于30m的邊坡近300處,治理滑坡和高邊坡加固花費近8億元。某高速公路長147km,大于30m的邊坡近300處,治理滑坡和邊坡加固花費5億多元,重慶市萬州至梁平高速公路有20余公里設在砂泥巖順層地段,幾乎所有的高邊坡開挖后都發(fā)生了變形,加固邊坡花去近2億元。安徽省徽杭高速公路在開挖過程中產生大量高邊坡變形問題,成為制約投資及工期的最主要控制因素之一,如何設計使高邊坡穩(wěn)定,如何正確認識影響高邊坡穩(wěn)定性的因素已引起眾多技術人員的重視。

　　2影響高邊坡穩(wěn)定的因素分析

　　根據邊坡工程從“產生原因”到“防治對策”的總體思路和原則,我們認識高邊坡,分析高邊坡,首先應從邊坡病害的形成條件、影響因素入手,分析影響路塹高邊坡穩(wěn)定的主要因素,搞清邊坡病害的形成條件,使設計工程有的放矢,最終保證設計工程經濟合理,安全可靠。

　　概況而言,影響路塹高邊坡穩(wěn)定的因素主要可歸納為以下3個方面:

　　2.1路塹高邊坡的工程地質特征工程地質特征是判斷邊坡穩(wěn)定與不穩(wěn)定的主要內因,它包括以下幾個方面:

　　(1)地層巖性:地層巖性及其組合是構成高邊坡的物質基礎,巖性決定巖石的強度,抗風化能力,巖體結構及所能保持的邊坡高度。巖石軟弱,風化深度大,構造破碎嚴重,當切坡高度、陡度達到一定值時會發(fā)生失穩(wěn)現象。

　　(2)地質構造:地質構造決定巖層的產狀,節(jié)理裂隙的性質及發(fā)育程度,斷層破碎帶的性質等,這些因素又決定了路塹邊坡的巖體結構。受構造的影響,如高邊坡體上節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎,將嚴重影響路塹高邊坡的穩(wěn)定性,局部邊坡的穩(wěn)定主要受傾向臨空不利結構面的控制。

　　(3)邊坡巖體的風化程度:巖體風化一方面破壞了巖體的完整性,另一方面使巖石物質成份發(fā)生變化,導致巖石物理力學性質的改變,直接影響巖體的強度及構造特性,進而影響路塹邊坡的穩(wěn)定。風化程度一般分為四級,即全風化、強風化、中風化、微風化。不同的風化程度表示著巖石受改造的程度及其力學屬性的差異,同時也預示著其變形特征及主要影響變形因素的改變。如殘積層及全風化呈砂土狀巖體構成的高邊坡的穩(wěn)定性,節(jié)理裂隙已不起作用,起控制作用的是土狀巖體的強度能否支撐設計的坡度、坡高;強風化碎裂結構巖體或風化呈碎石夾砂土狀巖體,由巖體強度、破碎程度及構造面的組合及其與臨空面的關系等共同控制邊坡的穩(wěn)定性;中～微風化軟質巖石,主要由巖體結構面及巖性控制邊坡設計,中～微風化硬質巖石,主要由結構、構造面組合及其與臨空面的關系控制坡形、坡度的設計及其加固工程措施。

　　(4)水文地質條件:水是造成邊坡失穩(wěn)的重要因素,地下水軟化巖(土)體,降低其強度,增大容重而增大了下滑力,產生靜、動水壓力,產生邊坡的失穩(wěn)。坡體內具豐富的地下水,巖性軟弱,往往導致大規(guī)模變形如坡體滑坡、邊坡滑坡的產生,是否具地下水及地下水發(fā)育程度是評價邊坡穩(wěn)定的重要元素。

　　2.2路塹邊坡的設計措施

　　路塹邊坡的開挖是對自然應力狀態(tài)的重大改變,是造成邊坡失穩(wěn)的直接原因,因此路塹邊坡的設計措施是否合理是決定路塹邊坡穩(wěn)定的關鍵,它包括確定坡形、坡度、邊坡高度和防護結構的類型等。故在一定的工程地質條件下,路塹邊坡的穩(wěn)定性取決于設計措施是否與地質條件相適應。

　　2.3施工方法、工藝及施工順序

　　施工方法、工藝及施工順序對路塹邊坡的穩(wěn)定也有很大影響,故應結合不同地質條件及工程特性,在設計合理的前提下,做好施工組織,選擇有效的施工方法及工藝,尤其做好開挖與支擋工程的有機配合。如對危重病害邊坡,必須分級開挖,隨即支擋,挖一級,支擋防護一級,再向下挖。若一挖到底再防護,可能發(fā)生新的變形,增加投資及影響施工進度。又如高邊坡加固采用錨固工程,近二十年來在國內外大量應用,比較成功。但錨固工程主體為地下隱蔽工程,且工程質量與施工技術密切相關,對錨固工程施工隊伍的專業(yè)技術水平要求較高,應選擇有經驗、責任心強的施工隊伍,并加強施工質量監(jiān)督與管理,確保邊坡穩(wěn)定和結構安全。

　　除上述因素以外的其他一些次要的外在條件,如破壞植被,上部荷載情況等,均對邊坡的穩(wěn)定有一定的影響。

　　3路塹高邊坡破壞類型及其防治對策

　　路塹高邊坡的變形破壞類型有多種,從工程防治的難易和投資多少考慮,常按其變形規(guī)模和范圍分為坡體變形、邊坡變形和坡面變形。

　　(1)坡體變形:邊坡所在山體或斜坡體工程地質條件較差,有不良坡體結構或巖體結構,有貫通且延伸度長的傾向臨空的不利結構面或軟弱夾層,地下水發(fā)育,影響范圍深、邊坡高度高,會產生規(guī)模較大的滑坡、崩塌、錯落和坍塌等坡體整體失穩(wěn)變形,其范圍常超出邊坡范圍。針對此類坡體變形,結合坡形、坡度設計,必須采取工程支擋措施,如抗滑樁、預應力錨索框架、抗滑擋土墻等,用以固腳強腰,同時輔以必要的排水及減重等措施,確保坡體的穩(wěn)定。由于此類變形規(guī)模大,危害嚴重,常是邊坡穩(wěn)定性評價的重點。