對(duì)公路邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)的分析

劉軍

深圳市勘察研究院有限公司

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)也在不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們生活水平的提高，大量的公路建設(shè)不斷涌現(xiàn)，使得公路的邊坡問(wèn)題不斷出現(xiàn)。本文主要結(jié)合工程實(shí)際對(duì)公路邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)的探析。

關(guān)鍵詞：公路；邊坡支護(hù)；設(shè)計(jì)

一、邊坡概述

1路塹邊坡的類型

路塹邊坡分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡。按高度分為一般路塹邊坡和深挖路塹高邊坡：一般土質(zhì)邊坡高度不大于15m、巖石挖方邊坡高度不大于30m視為一般路塹邊坡；深挖路塹高邊坡是指土質(zhì)路塹邊坡高度大于15m，巖石挖方邊坡高度超過(guò)30m。

2 設(shè)計(jì)原則

公路塹邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)遵循安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性的原則。結(jié)合自然地理、工程水文地質(zhì)及環(huán)境條件，從邊坡穩(wěn)定、排水、防護(hù)以及環(huán)境綠化技術(shù)等方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。邊坡工程可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類極限狀態(tài)。

1）承載能力極限狀態(tài)下基本組合的荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值：

式中：——按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；

——按永久荷載分項(xiàng)系數(shù)；

——可變荷載分項(xiàng)系數(shù)；

——可變荷載組合系數(shù)。

2）正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值：

式中：——按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；

——按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；

——可變荷載組合系數(shù)。

3設(shè)計(jì)方法及內(nèi)容

3.1設(shè)計(jì)方法

3.1.1工程地質(zhì)比擬法，從自然穩(wěn)定坡的調(diào)查中尋找可供比擬的坡形、坡率和坡高。

3.1.2經(jīng)驗(yàn)對(duì)比法，以類似地質(zhì)條件下穩(wěn)定的人工邊坡作參考設(shè)計(jì)新的邊坡。

3.1.3力學(xué)計(jì)算法：①選擇符合坡體結(jié)構(gòu)和破壞模式的計(jì)算方法對(duì)設(shè)計(jì)的坡形進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，調(diào)整坡形或增加防護(hù)支擋工程以達(dá)到合理的設(shè)計(jì)；②邊坡工程設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，包括錨桿抗力，立柱、擋板、擋墻及其基礎(chǔ)的抗壓、抗彎、抗剪和局部抗壓承載力均應(yīng)滿足要求；③在錨桿擋墻設(shè)計(jì)中，必須進(jìn)行錨桿抗拔承載力和立柱與擋墻基礎(chǔ)的地基承載力驗(yàn)算；④當(dāng)邊坡位于滑坡地段或邊坡的滑坍可能影響周圍的建筑物時(shí)，應(yīng)對(duì)邊坡工程進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)整體或局部穩(wěn)定性驗(yàn)算；⑤如果對(duì)邊坡變形有較高的要求時(shí)，應(yīng)對(duì)邊坡變形進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果采取有效的措施控制變形量，使之滿足規(guī)定要求。

3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容

路塹邊坡設(shè)計(jì)包括坡形坡率設(shè)計(jì)、防護(hù)工程設(shè)計(jì)和排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.2.1對(duì)于路塹挖方高邊坡，一般采用臺(tái)階狀坡形，臺(tái)階高度8～10m，臺(tái)階（卸荷平臺(tái)）寬度不宜小于2m；對(duì)巖層順傾地段的高邊坡，當(dāng)巖層傾角大于40°時(shí)，可采用順層面刷方，但當(dāng)傾角較緩時(shí)，不宜順層刷方，應(yīng)采取防護(hù)工程設(shè)計(jì)；

3.2.2對(duì)計(jì)算評(píng)價(jià)不穩(wěn)定和欠穩(wěn)定的邊坡必須設(shè)置一定的防護(hù)加固工程措施，常用的如擋土墻、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索框架、錨桿框架等，可根據(jù)邊坡的具體情況單獨(dú)或組合使用；

3.2.3邊坡坡頂、坡面、坡腳和邊坡中部平臺(tái)應(yīng)設(shè)置地表排水系統(tǒng)；當(dāng)邊坡有積水濕地、地下水滲出或地下水露頭時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置地下水滲溝、邊坡滲溝或仰斜式排水孔或在上游沿垂直地下水流向設(shè)置攔截地下水的排導(dǎo)設(shè)施。

二、公路高邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例

1 工程概況

某山體支護(hù)面積2980m2，自然邊坡較陡，因道路擴(kuò)建而需挖除部分山體。

為減少挖方及棄方工程量，在深挖方路段邊坡采用錨桿框架支護(hù)方案，在確保邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，以技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案，體現(xiàn)生態(tài)防護(hù)的思想，并采用植物進(jìn)行防護(hù)。

2 錨桿的適用范圍及其工作機(jī)理

錨桿支護(hù)是近年發(fā)展起來(lái)的用于土體開(kāi)挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的擋土技術(shù)，具有施工速度快、用料省、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，適用于建筑深基坑工程和市政公路的邊坡支護(hù)工程，它較多地用作土體開(kāi)挖的臨時(shí)支護(hù)，也可作為永久性擋土結(jié)構(gòu)。

由于土體抗剪強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度幾乎可忽略不計(jì)，故自然土坡只能以較小的高度（即臨界高度）直立存在。當(dāng)土坡直立高度超過(guò)臨界值、坡頂面超載較大或其它環(huán)境因素發(fā)生變化（如土體含水量改變）時(shí)，將引起土坡的失穩(wěn)。為此常采用支擋結(jié)構(gòu)承受側(cè)壓力并限制其變形發(fā)展，這屬于常規(guī)的被動(dòng)制約機(jī)制的支擋結(jié)構(gòu)。錨桿則是在土體內(nèi)增設(shè)一定長(zhǎng)度與分布密度的錨固體，提高土體強(qiáng)度，增強(qiáng)土坡自身穩(wěn)定性，屬于主動(dòng)制約機(jī)制的支擋體系。

錨桿的抗拔試驗(yàn)結(jié)果表明，其拔出時(shí)的滑移產(chǎn)生在錨桿側(cè)面緊貼錨固體

的界面土膜處，對(duì)于采用一次壓力灌漿的錨桿，它在不同土質(zhì)中的界面摩阻

力實(shí)測(cè)值 t 見(jiàn)表 1。

表1 錨桿在不同土質(zhì)中的界面摩阻力t

土類名稱 t（kPa）

粘土 130～180

弱膠結(jié)砂土 90～150

粉質(zhì)粘土 65～100

粉土 50～55

雜填土 35 ～40

3支護(hù)設(shè)計(jì)

本邊坡按三級(jí)放坡，第 1、2 級(jí)邊坡采用錨桿框架加固，框架內(nèi)用三維網(wǎng)植草防護(hù)，第 3 級(jí)邊坡采用三維網(wǎng)植草。

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

第 1、2 級(jí)邊坡高度各為 10m，坡度分別為 1∶0.5和 1∶0.75，第 3 級(jí)邊坡坡度為 1∶1.25。錨桿采用方形布置，豎向和水平間距均為 2.0m，為 f 32，HRB335級(jí)鋼筋，鉆孔直徑110mm，采用強(qiáng)度20MPa以上的水泥砂漿注漿，壓力≥0.5MPa；面層結(jié)構(gòu)采用300×400的C25鋼筋混凝土框架梁組成，錨桿端部錨固于框架梁之內(nèi)，其平面布置如圖1所示。錨桿框架體系設(shè)計(jì)以本工程K11+920橫斷面為例。

圖1 錨桿框架立面圖

3.2土層信息（見(jiàn)表2）