高速公路高邊坡優(yōu)化設(shè)計—分析

張姝婷

[摘 要]文章以貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高邊坡為研究背景，對坡體結(jié)構(gòu)類型進行了總結(jié)，對邊坡變形破壞模式進行了分析，從而更好的做好優(yōu)化設(shè)計，有利于該標(biāo)段高速公路高邊坡的穩(wěn)定。

[關(guān)鍵詞]高速公路，高邊坡，優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：U417.12 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0202-01

1 工程概況

貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段由中交一公局公路勘察設(shè)計院有限公司設(shè)計，路線全長27.51km，采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計時速80km/時，在公路沿線，有多處巖質(zhì)邊坡大于30m，這就需要對其采用高邊坡設(shè)計方案，確保邊坡的穩(wěn)定性。

2 坡體結(jié)構(gòu)類型

坡體結(jié)構(gòu)是構(gòu)成坡體的不同巖層及各種結(jié)構(gòu)而（層而、片理而、斷層而、節(jié)理而、接觸而、不整合而等）的產(chǎn)狀、分布及其與邊坡臨空而之間的關(guān)系。坡體結(jié)構(gòu)控制著邊坡變形類型和性質(zhì)。坡體類型可分為土質(zhì)邊坡和類土質(zhì)邊坡、巖石邊坡、二元結(jié)構(gòu)邊坡3類，對巖石邊坡，又可進一步劃分為近水平層狀結(jié)構(gòu)、順傾層狀結(jié)構(gòu)、反傾層狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)。貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路邊坡中各種結(jié)構(gòu)類型均有存在，表明其坡體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，結(jié)合巖性與坡體結(jié)構(gòu)將該段坡體結(jié)構(gòu)分為以下幾類。

2.1土質(zhì)邊坡、類土質(zhì)邊坡

工程地質(zhì)特征是判斷邊坡穩(wěn)定與不穩(wěn)定的主要內(nèi)因，了解土質(zhì)邊坡的類型至關(guān)重要。由坡積、殘積土層及全風(fēng)化巖構(gòu)成的土質(zhì)邊坡、類土質(zhì)邊坡，上部為坡殘積層和全風(fēng)化層，下部為強風(fēng)化巖、斷層破碎帶等。土質(zhì)邊坡巖體結(jié)構(gòu)而對邊坡穩(wěn)定己不起控制作用，控制穩(wěn)定的是巖土的強度和含水狀態(tài)，其破壞主要是坍塌與近圓弧滑而的滑動破壞。類土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性既受巖土強度控制，又受軟弱結(jié)構(gòu)而（層而、節(jié)理而、片理而、斷層而等）控制，變形類型有坍塌、圓弧形滑動及折線形滑而滑動等。貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路土質(zhì)邊坡、類土質(zhì)邊坡共有18處，占全段高邊坡總數(shù)的14.29%。

2.2巖質(zhì)邊坡

巖質(zhì)邊坡，即邊坡主體由巖石組成，上部殘坡層和全風(fēng)化層較薄，中部為強風(fēng)化呈碎塊狀巖體，下部為弱一微風(fēng)化巖體，其風(fēng)化破碎程度呈正常接觸或漸變，巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性主要受不利結(jié)構(gòu)而控制，貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路主要為巖質(zhì)邊坡，據(jù)調(diào)查巖質(zhì)邊坡92處，占全段高邊坡總數(shù)的73%。

2.3二元結(jié)構(gòu)邊坡

該類邊坡上部為較厚的殘坡積層和下部為弱或微風(fēng)化的巖體，兩者在開挖后的邊坡上出露高度相差不多，多沿不同巖性的接觸或風(fēng)化界而發(fā)生變形。貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路二元結(jié)構(gòu)邊坡共有27處，占調(diào)查評估咨詢邊坡總數(shù)的21.4%.

3 高邊坡優(yōu)化設(shè)計模式

由于大都由不同的施工單位同時施工，高邊坡數(shù)量多，為高邊坡的施工安全管理和優(yōu)化設(shè)計的實施帶來一定困難。往往造成科研與設(shè)計脫節(jié)、設(shè)計與施工脫節(jié)，科研成果不能快速反映到施工圖設(shè)計和高邊坡施工中。針對這一現(xiàn)狀，探索一套行之有效的高邊坡優(yōu)化設(shè)計模式，對高邊坡的優(yōu)化設(shè)計及安全施工等都具有重要的意義。

本文在借鑒其他邊坡工程的基礎(chǔ)上，針對貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路高邊坡的復(fù)雜性及防治難度大等特點，建立與之對應(yīng)的高邊坡優(yōu)化設(shè)計模式，主要內(nèi)容如下：

（1）通過高邊坡普查初步確定貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路沿線高邊坡的基本情況，定性評價全線高邊坡穩(wěn)定性，對穩(wěn)定性較好的高邊坡提出設(shè)計優(yōu)化建議；篩選出地質(zhì)條件復(fù)雜、穩(wěn)定性差、治理難度大的高邊坡進行重點研究；這種思路可以概括為“全而普查，重點研究”。

（2）在這種模式中要求科研單位、設(shè)計單位、業(yè)主、施工、監(jiān)理等全而合作，信息及時溝通、反饋?？蒲袉挝煌ㄟ^對重點邊坡的科學(xué)研究，提供詳實的資料（主要包括邊坡的基本信息、穩(wěn)定性評價結(jié)果、變形破壞機理、變形監(jiān)測等），為業(yè)主和勘察設(shè)計單位提供優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)資料和有針對性的建議。這種模式保證了科研成果快速地應(yīng)用到邊坡治理工程中，對高邊坡的正常施工和安全運營起到重要作用。

（3）對確定的重點高邊坡宜采用“變破壞機理研究一穩(wěn)定性評價一邊坡安全監(jiān)測一邊坡支護”的思路進行優(yōu)化設(shè)計，其中安全監(jiān)測應(yīng)該作為一項長期任務(wù)進行。

3 高速公路高邊坡優(yōu)化設(shè)計注意事項

3.1 詳細的地質(zhì)資料是設(shè)計的前提

高邊坡是將地質(zhì)體的一部分改造成為人為工程，其穩(wěn)定性受控于地質(zhì)條件和人為改造的程度，設(shè)計的高速公路邊坡只有符合巖土體的地層巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、風(fēng)化程度及強度特征，才能保持穩(wěn)定，否則就會發(fā)生變形。

3.2 高邊坡設(shè)計是風(fēng)險性設(shè)計

地質(zhì)資料的不足使設(shè)計依據(jù)不充分，存在某種盲目性。地質(zhì)條件的復(fù)雜多變難以勘察清楚也使設(shè)計具有風(fēng)險性。自然斜坡是在漫長的地質(zhì)歷史過程中形成的，人工邊坡則是在幾個月的時間內(nèi)開挖形成，從而改變了坡體的應(yīng)力狀態(tài)，因此開挖后坡體松變形、地表水下滲是必然要發(fā)生的，如何控制在允許的范圍內(nèi)，人們對自然的認識還有差距，因而也具有風(fēng)險性。

3.3 高邊坡設(shè)計應(yīng)該是動態(tài)的

由于種種條件的限制，開挖前對邊坡的地質(zhì)情況難以了解清楚，設(shè)計也難以完全符合實際。因此要把地質(zhì)工作延伸到施工過程中，隨著開挖暴露，進一步了解地質(zhì)條件的變化，進行設(shè)計的調(diào)整或變更，即所謂“動態(tài)設(shè)計，信息化施工”。

3.4 高邊坡設(shè)計對施工程序和方法應(yīng)提出嚴格要求

高速公路高邊坡變形破壞，既有設(shè)計上的原因，也有施工程序和方法不當(dāng)?shù)脑?。如雨季施工大量雨水滲入坡體軟化軟弱面；不分層開挖、逐級支擋防護，而一挖到底造成邊坡變形；大藥量爆破造成巖體破碎、軟弱面松動，甚至滑坡等。因此在設(shè)計文件中對施工程序和方法應(yīng)提出嚴格的要求。

4 結(jié)論

（1）通過高邊坡普查確定貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高邊坡及滑坡共126處，126處高邊坡按變形規(guī)模和范圍分為坡體變形、邊坡變形和坡而變形，分別闡述了每一類變形模式的特點。 （2）貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路高邊坡按坡體結(jié)構(gòu)可分為土質(zhì)邊坡和類土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡、二元結(jié)構(gòu)邊坡3類，對巖質(zhì)邊坡，又可進一步劃分為近水平層狀結(jié)構(gòu)、順傾層狀結(jié)構(gòu)、反傾層狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)。 （3）按高邊坡的變形破壞模式可分為危巖及崩塌地段邊坡破壞模式、土質(zhì)和類土質(zhì)邊坡的破壞模式、順傾巖質(zhì)邊坡的破壞模式、破碎巖石邊坡的破壞模式和不利結(jié)構(gòu)而組合的楔體破壞模式。（4）針對貴州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段第四合同段高速公路高邊坡的復(fù)雜性及防治難度大的特點，建立與之對應(yīng)的高邊坡優(yōu)化設(shè)計模式，確定了“全而普查，重點研究”的思路，篩選了其中10處高邊坡為重點研究對象。（5）對確定的重點高邊坡宜采用“變破壞機理研究一穩(wěn)定性評價一邊坡安全監(jiān)測一邊坡支護”的思路進行優(yōu)化設(shè)計，并對每項內(nèi)容做了簡要的介紹和說明。

參考文獻：

[1] 程良奎. 巖土錨固[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] 喬東華，唐然. 某高速公路邊坡動態(tài)優(yōu)化設(shè)計[J].中外公路.2007（03）.