海南中線高速某公路半路半橋路基穩(wěn)定性分析

周 娟

(海南省公路勘察設計院，海南?？?570206)

0 引言

海南中線高速(G9811)，起于?？凇⒔洺芜~、定安、屯昌、瓊中、終于樂東，全長246 km，通過海南環(huán)島高速(G98)抵達三亞。其技術標準為:雙向四車道高速公路，設計行車速度100 km/h，路基寬度26 m。

隨著路線進入丘陵地帶及山區(qū)，橋梁構造物及高邊坡逐漸增多，受到某些地形地物的限制，還設置了半路半橋路基。在邊坡上進行橋梁下部施工時，若未做好路基支護，在遇降雨或施工干擾時，極易出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)而造成事故。同時，為保證路基及橋梁在運營期的安全，對半路半橋路基邊坡變形破壞機制進行研究[1]，準確地評價其變形破壞模式[2]，進行邊坡穩(wěn)定性計算[3-5]，并設計出合理的支護方案，對降低工程造價、保證工程施工期及運營期安全具有重要意義。

1 工點概況

南呂三號大橋為屯昌境內的控制性工點之一，路線翻越埡口后連續(xù)下坡，該橋為跨越溝谷所設，橋跨結構為:右幅8×30 m，左幅11×30 m，其中左幅0號臺，1號，2號及3號墩位于半路半橋路段，橋梁墩柱樁基位于邊坡上，系梁頂距離坡底最大高度為16.1 m，左幅邊坡底部為現(xiàn)有農村水泥路;右幅路基側位于挖方段，邊坡最大高度為21.5 m。該段總體布置如圖1所示。

右線路塹按照三級邊坡進行設計，第一級邊坡坡率為1∶1.0，第二級、第三級邊坡坡率為1∶1.25。右線路基邊緣按照1∶0.25放坡至設計高程，形成橋梁下部結構施工平臺。

計算采用最危險斷面K89+840，其橫斷面布置如圖1所示。

圖1 K89+840處橫斷面布置圖（單位：cm）

2 工程地質及水文概況

2.1 地形地貌

項目位于海南島中部山地丘陵區(qū)，山系呈近南北向展布，與路線方向基本平行，區(qū)內有雨水嶺(海拔465.6 m)，嶺尾嶺(海拔462 m)及南呂嶺(海拔765 m)等山地，相對高差150 m～280 m之間。

按照成因可進一步劃分為:構造剝蝕低山丘陵地貌區(qū)(Ⅰ)、構造剝蝕崗丘地貌區(qū)(Ⅱ)及河流沖洪積地貌區(qū)(Ⅲ)。該工點即位于構造剝蝕低山丘陵地貌區(qū)，正翻越嶺尾嶺埡口。

2.2 地質構造及地層巖性

項目位于屯昌樂東背斜帶，受多字形及華夏系構造影響較大，但受印支期和燕山期巖漿巖侵入影響，工點所在區(qū)域被巨大的屯昌花崗巖侵入體所占據(jù)，原來的地層破壞無疑。該區(qū)覆蓋較厚的花崗巖殘積土，植被茂密，基巖只在河谷或陡坎處零星出露，調查中未發(fā)現(xiàn)褶皺和斷層等構造運動跡象。

區(qū)內僅發(fā)現(xiàn)第四系地層(包括第四系殘積層，第四系殘坡積層、第四系沖洪積層及第四系湖沼相沉積層)及印支期、燕山期侵入花崗巖(以花崗閃長巖為主)，各期各種巖石互相侵入，構造十分復雜。

2.3 氣象水文

項目區(qū)位于海南省中部低山丘陵區(qū)，屬熱帶海洋性季風氣候區(qū)，其特點是“春季干旱，夏季高溫高濕，夏秋多臺風，冬涼有陰雨”。多年平均氣溫為23.4℃，1月份平均氣溫16℃，絕對最低氣溫6℃;7月份平均氣溫26℃，絕對最高氣溫38℃。年平均降水量1 960 mm～2 400 mm，年平均蒸發(fā)量1 700 mm～2 000 mm，降水主要集中在夏、秋季。

地下水主要分為:花崗巖殘積層孔隙潛水、花崗巖風化裂隙潛水及花崗巖構造裂隙潛水或承壓水，各層間沒有隔水層，組成統(tǒng)一的含水層系。

2.4 工點工程地質概況

該工點在K89+400橫斷面布置路塹鉆孔兩處，橋梁樁基鉆孔一處，詳勘結果顯示，該邊坡基巖為花崗巖，覆蓋物為花崗巖殘坡積層——粘土質砂，其物理力學指標如表1所示。

表1 粘土質砂物理力學參數(shù)

工點地下水位線位于邊坡開挖線以下，埋藏較深，計算中不考慮其影響。但海南島降雨量大，計算中考慮土體浸水飽和。

3 穩(wěn)定性分析

由于本邊坡存在明顯的巖土分界面，且通過計算表明最危險圓弧滑面安全系數(shù)大于1.25。因此，設計中以巖土分界面為潛在滑面進行剩余滑坡推力計算。

3.1 穩(wěn)定性分析步驟

1)以原有穩(wěn)定邊坡為對象，反算基巖面抗剪強度參數(shù);

2)對施工期邊坡進行穩(wěn)定性分析;

3)對運營期邊坡進行穩(wěn)定性分析(不考慮橋梁樁基的荷載作用)。

3.2 滑面參數(shù)反算

地形限制，較難開展滑面抗剪強度參數(shù)原位測試，因此，給定原有穩(wěn)定邊坡安全系數(shù)為1.25，剩余滑坡推力為0，反算滑面抗剪強度參數(shù)。結果如表2所示，將其作為隨后穩(wěn)定性分析滑面強度參數(shù)。

表2 滑面抗剪強度參數(shù)

3.3 施工期邊坡穩(wěn)定性分析

設定安全系數(shù)為1.25，考慮地震及暴雨工況，計算滑坡推力，得施工期剩余滑坡推力為－45.5 kN，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.4 運營期邊坡穩(wěn)定性分析

設定安全系數(shù)為1.25，考慮地震及暴雨工況及右幅路基側車輛荷載(公路Ⅰ級)，計算滑坡推力，得運營期剩余滑坡推力為－10.2 N，邊坡基本處于極限狀態(tài)。

3.5 支護方案

根據(jù)以上分析結果，擬定了如下支護方案，如圖2所示。擋墻構造及縱、橫斷面設置不再進行詳細介紹。

圖2 K89+840處支護方案橫斷面布置圖（單位：cm）

1)右幅路基設置衡重式擋土墻。

2)邊坡底部設置折背式擋土墻。

4 工點施工

根據(jù)以上分析計算，擬定了如下施工方案。

4.1 邊坡開挖

路塹邊坡按照設計坡率進行開挖并完成防護，隨后按照1∶0.25坡率開挖并形成橋梁下部結構施工作業(yè)面，作業(yè)面寬度不小于12 m，并對下部邊坡進行適當?shù)男拚?/p>

4.2 擋墻施工

1)橋梁下部結構施工作業(yè)面開挖形成后，進行衡重式路肩擋土墻施工，保證擋墻基礎位于中風化花崗巖上。

2)樁基施工結束后，進行邊坡底部折背式擋土墻施工，保證擋墻基礎位于中風化花崗巖上。

5 結語

對海南中線高速公路一段半路半橋路基進行穩(wěn)定性分析基礎上，進行了邊坡支護方案的設計，并對施工方案做出了相應安排。

施工過程完全按照設計意圖進行，目前，橋梁下部結構已施工完成，實踐證明，對該邊坡的穩(wěn)定性分析及處置方案合理有效。

[1] 趙慧麗，康擁政，張永滿.邊坡穩(wěn)定性分析理論與方法[J].路基工程，2006(1):1-3.

[2] 陳開圣，方 琴，熊 嵐.路基邊坡穩(wěn)定性評價方法研究[J].路基工程，2009(1):26-27.

[3] 李宏波.直線滑動面法分析路基邊坡穩(wěn)定性的探討[J].路基工程，2010(6):37-39.

[4] 工程地質手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

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