淺析碎裂結(jié)構(gòu)路塹巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與治理設(shè)計(jì)

黃樂(lè)友

（貴陽(yáng)建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司　貴州貴陽(yáng)　550000）

淺析碎裂結(jié)構(gòu)路塹巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與治理設(shè)計(jì)

黃樂(lè)友

（貴陽(yáng)建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司貴州貴陽(yáng)550000）

將某地段典型的破裂型路塹巖質(zhì)邊坡作為主要研究對(duì)象，針對(duì)此邊坡破壞及發(fā)展趨勢(shì)，提出其破壞模式，在此基礎(chǔ)上，充分利用不平衡推力法，評(píng)價(jià)此邊坡的實(shí)際穩(wěn)定性。在此之后，通過(guò)削坡、錨固以及設(shè)置擋墻等方法的運(yùn)用，妥善處理邊坡，旨在為邊坡治理提供更為有效的方法。

破裂結(jié)構(gòu)路塹；巖質(zhì)邊坡；穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；治理設(shè)計(jì)

在山區(qū)等地質(zhì)復(fù)雜區(qū)修建公路的過(guò)程中，時(shí)常會(huì)碰到破裂型巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)的情況。同時(shí)，由于針對(duì)這種邊坡的認(rèn)識(shí)與研究還不夠深入，而且對(duì)邊坡治理方面的判斷未能達(dá)到定量的標(biāo)準(zhǔn)，使得邊坡失效的情況出現(xiàn)了明顯增多的態(tài)勢(shì)。在實(shí)際情況中，破裂型巖質(zhì)邊坡極易被人們所忽略，這是因?yàn)榇祟?lèi)邊坡從破壞到最終坡面的形成，需要經(jīng)歷一段時(shí)間，在應(yīng)力場(chǎng)變化結(jié)束以后，才會(huì)被人們所發(fā)現(xiàn)，并且受到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，如果邊坡失穩(wěn)，將會(huì)帶來(lái)不同程度的滑坡現(xiàn)象，使得后續(xù)治理工作變得尤為困難。為此，在公路施工中，必須對(duì)破裂型巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與治理等問(wèn)題給予高度的重視，根據(jù)邊坡的實(shí)際情況，制定完善的治理方案，進(jìn)而從根本上預(yù)防邊坡失穩(wěn)情況的發(fā)生，確保公路施工和使用安全。

1　破裂型巖質(zhì)邊坡破壞及發(fā)展過(guò)程

自公路路塹實(shí)施開(kāi)挖以來(lái)，邊坡在按照原有設(shè)計(jì)方案規(guī)定進(jìn)行放坡時(shí)，曾出現(xiàn)了兩次規(guī)模較大的滑塌事故。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上一次出現(xiàn)滑塌的位置在起坡線上。后緣滑塌陡坎的鉛直高度為3.0m，水平錯(cuò)動(dòng)達(dá)到了1.0m，裂縫的寬度保持在0.1～ 1.0m以內(nèi)，無(wú)規(guī)律分布?；瑒?dòng)面坡度在40°左右，主要滑動(dòng)方向270°，和邊坡的傾角幾乎相同。剪出口的實(shí)際高程為：900～915m，滑體的主要構(gòu)成為粉質(zhì)粘土。通過(guò)對(duì)此邊坡的進(jìn)一步研究證實(shí)，其具有發(fā)生滑動(dòng)的可能，而且跡象已經(jīng)十分明顯。邊坡出現(xiàn)滑動(dòng)的根本原因在于坡率等安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮實(shí)際情況，數(shù)據(jù)儲(chǔ)備稍有不足，并且邊坡的治理方法較為單一，無(wú)法起到良好的加固效果。

2　破裂型巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

為確保評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，在對(duì)上述邊坡進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)選用不平衡推理法，結(jié)合其破壞形式與規(guī)律，決定選用圓弧形模式進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算公式如下所示：

式中：Ri代表抗滑力；Nt代表法線反力；Ti代表切線反力；Lt代表滑動(dòng)面的實(shí)際長(zhǎng)度；ci代表巖土粘結(jié)強(qiáng)度；φi代表內(nèi)摩擦角。

巖體與滑動(dòng)面的各項(xiàng)基本參數(shù)可通過(guò)試驗(yàn)得出，表1所示為各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)。為確保穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果的可靠性，在計(jì)算過(guò)程中還需綜合考慮天然與飽水狀況，如表2所示。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析得知，邊坡在進(jìn)行治理前的天然穩(wěn)定系數(shù)為1.05，飽水穩(wěn)定系數(shù)為1.01，由此可得邊坡條分圖，如圖1所示。由此可以判斷，此邊坡正處在失穩(wěn)的臨界范圍之內(nèi)，若此時(shí)受到外界因素的干擾，如降雨、施工擾動(dòng)等，隨時(shí)有可能出現(xiàn)失穩(wěn)破壞[1]。此外，考慮到坡腳此時(shí)并未達(dá)到預(yù)期高程，還需進(jìn)行開(kāi)挖一定的深度，所以必須對(duì)邊坡進(jìn)行綜合治理，確保后續(xù)開(kāi)挖安全，防止其出現(xiàn)失穩(wěn)破壞[2]。

表1　力學(xué)指標(biāo)

表2　邊坡治理前的計(jì)算結(jié)果

圖1　治理前邊坡分條圖

3　破裂型巖質(zhì)邊坡治理設(shè)計(jì)

根據(jù)破裂型巖質(zhì)邊坡的實(shí)際特點(diǎn)，不推薦使用傳統(tǒng)的設(shè)置抗滑樁與預(yù)應(yīng)力錨索等方法，而是運(yùn)用削坡、錨固以及設(shè)置擋墻的方法進(jìn)行治理，并在邊坡中設(shè)計(jì)完善的排水系統(tǒng)[3]。這樣一來(lái)，不僅可以起到揚(yáng)長(zhǎng)避短的效果，提高邊坡的穩(wěn)定性，還可以起到良好的治理作用，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為簡(jiǎn)單，并且經(jīng)濟(jì)合理。在治理的過(guò)程中，錨固與擋墻設(shè)置通?？捎砂踩禂?shù)要求確定。結(jié)合技術(shù)規(guī)范，邊坡主要受到外層軟弱帶的影響，若邊坡處在滑坡地段，可能發(fā)生的滑塌現(xiàn)象會(huì)對(duì)公路施工與使用造成較大的安全威脅，故將此邊坡的安全等級(jí)確定為一級(jí)[4]。同時(shí)，在綜合考慮滑動(dòng)模式與設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定此邊坡在達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后的安全系數(shù)應(yīng)保持在1.35。

3.1計(jì)算實(shí)施削坡后邊坡推力

通過(guò)對(duì)邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)情況的主要產(chǎn)生原因的分析，為有效控制邊坡失穩(wěn)發(fā)展趨勢(shì)，決定繼續(xù)進(jìn)行放坡，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合治理，如圖2所示。

圖2　治理后邊坡分條圖

經(jīng)過(guò)多次計(jì)算，在削坡治理完成后，邊坡在天然狀態(tài)下可穩(wěn)定保持的系數(shù)為1.24，在飽水狀態(tài)下可穩(wěn)定保持的系數(shù)為1.15，如表3所示。

表3　治理后邊坡穩(wěn)定系數(shù)

本次邊坡治理實(shí)際工況屬于飽水狀態(tài)，按照一級(jí)邊坡治理要求，邊坡穩(wěn)定狀態(tài)下的安全系數(shù)需達(dá)到1.35，因此，在削坡治理方法以外，還需結(jié)合其他治理措施，如：錨固、擋土墻或格構(gòu)等，以此符合一級(jí)邊坡的治理要求。通過(guò)計(jì)算得知，此邊坡在當(dāng)前工況下的剩余滑動(dòng)力數(shù)值為3025kN/m。

3.2治理工程布置

此邊坡主要治理措施為：削坡、錨固、設(shè)置擋土墻與格構(gòu)。

3.2.1削坡減載

結(jié)合邊坡中已經(jīng)出現(xiàn)的滑動(dòng)跡象區(qū)域的地質(zhì)條件與特點(diǎn)，此次削坡治理設(shè)計(jì)的邊坡實(shí)際坡度應(yīng)控制在40°左右，將削坡區(qū)域分為12級(jí)，并按平臺(tái)法執(zhí)行削坡施工。具體范圍是：從公路路基開(kāi)始一直到坡頂，每級(jí)平臺(tái)的寬度均保持在2m左右。

3.2.2錨固工程

錨固工程所用錨桿為直徑小于25mm的砂漿錨桿，錨桿需具備足夠的粘性特征，鋼筋選用Ⅱ級(jí)螺紋鋼，長(zhǎng)度保持在10～15m之間，為預(yù)防內(nèi)部端點(diǎn)連接成一個(gè)相通的集中應(yīng)力區(qū)域，在每一級(jí)的削坡面下方都需設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)度在15m左右的錨桿，其他區(qū)域使用的錨桿長(zhǎng)度可以在10m左右，錨桿布置按照2m×2m的形式。通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算得知，此邊坡在當(dāng)前工況下的剩余滑動(dòng)力數(shù)值為3025kN/m。按照錨桿設(shè)計(jì)間距，單個(gè)錨桿的錨固力必須達(dá)到190kN，以滿足相應(yīng)技術(shù)規(guī)范的要求[5]。

3.2.3格構(gòu)護(hù)坡

格構(gòu)按3m×3m的形式布置，縱斷面的設(shè)置格局為：40cm× 40cm，橫梁屬于圓弧形，半徑大小為1.6m；斷面的設(shè)置格局為：30cm×40cm，格構(gòu)均由新鮮的巖石構(gòu)成，砂漿選用M10，側(cè)面與頂面需用砂漿涂抹均勻，砂漿選用M15，格構(gòu)在邊坡上的設(shè)置深度必須超過(guò)15cm，縱向接縫之間的距離不得小于15m，接縫的寬度為20mm。

3.2.4護(hù)坡?lián)鯄?/p>

護(hù)坡?lián)鯄Φ脑O(shè)置范圍是K41+170～352，從坡腳處的路基開(kāi)始向上延伸8m。擋墻由漿砌石砌筑而成，底面的寬度需達(dá)到0.6m，頂面的寬度為0.4m，塊石選用Mu30，砂漿選用M715。護(hù)坡上每隔10m需設(shè)置一個(gè)接縫，接縫寬度為30mm，運(yùn)用插入軟木條的方式進(jìn)行隔離。

3.2.5排水系統(tǒng)

邊坡上各級(jí)平臺(tái)都需設(shè)置排水溝，水溝由漿砌石、平臺(tái)合圍而成，水溝外側(cè)塊石選用Mu30，砂漿選用M10，水溝內(nèi)側(cè)需均勻涂抹砂漿，選用M15。排水溝中，每間隔10m需設(shè)置一個(gè)接縫，接縫的寬度為15mm，并向其中灌注瀝青。此外，在邊坡錨固區(qū)中還需設(shè)置多條排水管路。

4　總結(jié)

（1）針對(duì)破裂型巖質(zhì)邊坡而言，在進(jìn)行治理的過(guò)程中，必須對(duì)邊坡的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究掌握，然后提出與其相適應(yīng)的邊坡破壞模式，并對(duì)推力進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，進(jìn)而為邊坡治理工程提供完善的依據(jù)。

（2）在對(duì)邊坡進(jìn)行加固設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)綜合分析所選措施的優(yōu)劣勢(shì)。從破裂型巖質(zhì)邊坡的角度來(lái)講，不推薦運(yùn)用傳統(tǒng)方法，應(yīng)著重考慮使用削坡、錨固、格構(gòu)以及擋墻等方式，并設(shè)置完善的排水系統(tǒng)。

（3）邊坡治理過(guò)程中，必須加強(qiáng)推力驗(yàn)算，結(jié)合過(guò)去成功案例，對(duì)坡體實(shí)際情況進(jìn)行分析，只有其整體強(qiáng)度切實(shí)滿足應(yīng)力需求，并且安全儲(chǔ)備充分時(shí)，才有可能達(dá)到理想的邊坡治理加固效果。

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[2]賈致榮，郭忠印，房建國(guó)，等.濟(jì)青高速公路南線路塹邊坡動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].公路，2012（12）：17～21.

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U418.5

A

1673-0038（2015）38-0299-02

2015-9-1

黃樂(lè)友（1984-），男，漢族，山東菏澤人，工程師，主要從事巖土工程勘察邊坡工程支護(hù)設(shè)計(jì)工作。