高速公路邊坡工程處治設(shè)計(jì)原則與常用技術(shù)

沈群良

(浙江交工集團(tuán)股份有限公司設(shè)計(jì)分公司，浙江杭州310051)

高速公路邊坡工程處治設(shè)計(jì)原則與常用技術(shù)

沈群良

(浙江交工集團(tuán)股份有限公司設(shè)計(jì)分公司，浙江杭州310051)

經(jīng)過(guò)20多年大規(guī)模公路建設(shè)，我國(guó)高速公路網(wǎng)總里程已超過(guò)10萬(wàn)km。因此，土木工程領(lǐng)域?qū)Ω咚俟愤吰鹿こ烫幹卧O(shè)計(jì)與技術(shù)的關(guān)注度不斷上升。就高速公路的邊坡滑坡問(wèn)題進(jìn)行了研究，并以此為基礎(chǔ)對(duì)邊坡工程的相關(guān)處治設(shè)計(jì)展開(kāi)重點(diǎn)分析，同時(shí)也對(duì)常用的處治技術(shù)進(jìn)行了闡述。

高速公路;邊坡工程;處治設(shè)計(jì);技術(shù)

1 邊坡工程處治設(shè)計(jì)原則

1.1 邊坡工程極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則

處理好邊坡穩(wěn)定性與與經(jīng)濟(jì)間的平衡是設(shè)計(jì)邊坡的首要問(wèn)題，以達(dá)到用最經(jīng)濟(jì)的方法增強(qiáng)邊坡設(shè)計(jì)的可靠性與穩(wěn)定性。邊坡的可靠性是其耐久性、適用性以及安全性的總稱，指的是在規(guī)定時(shí)間與條件下，邊坡及其支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒆陨碚w穩(wěn)定性進(jìn)行保持的能力;邊坡的耐久性指的是隨著時(shí)間變化，邊坡及其支護(hù)結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)下能夠?qū)⑵湔w的穩(wěn)定性進(jìn)行維持，而且不會(huì)因?yàn)檫吰伦冃问艿接绊?邊坡的適用性指的是正常使用邊坡及其支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，能完成預(yù)定的使用要求，例如邊坡在作為建筑物環(huán)境時(shí)，能夠?qū)⒅黧w建筑物的正常使用進(jìn)行維持;而邊坡的安全性指的是在正常施工、使用的邊坡及其支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠很好地承受各種荷載作用，并能在突發(fā)事件發(fā)生后保持整體穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)邊坡工程的過(guò)程中，一般均采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，即將主體建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為邊坡設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法有兩種極限狀態(tài)，即正常使用時(shí)的極限狀態(tài)與承載能力時(shí)的極限狀態(tài)，前者指的是邊坡變形量與支護(hù)結(jié)構(gòu)處于一個(gè)能夠?qū)徑ㄖ锏哪途眯院驼Ｊ褂卯a(chǎn)生威脅，從而導(dǎo)致該建筑物無(wú)法符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限要求的狀態(tài);后者指的是邊坡失穩(wěn)、錨固系統(tǒng)失效以及支擋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度遭到破壞的狀態(tài)。

1.2 荷載效應(yīng)原則

在分析邊坡的穩(wěn)定性并進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，主要涉及的荷載如下:偶然荷載、可變荷載、地下水產(chǎn)生的滲透壓力荷載與靜水壓力等荷載、建筑物產(chǎn)生的附加荷載、邊坡巖土體自重荷載。應(yīng)結(jié)合不同極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的要求，取決不同荷載的代表值。可變荷載的代表值一般為其準(zhǔn)永久值、組合值以及標(biāo)準(zhǔn)值，永久荷載的代表值一般為其標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)邊坡處治結(jié)構(gòu)，并結(jié)合其極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將各荷載的標(biāo)準(zhǔn)值定為荷載基本代表值。在對(duì)基準(zhǔn)期最大荷載概率的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，某一分位數(shù)能夠確定各個(gè)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)荷載出現(xiàn)的累積持續(xù)時(shí)間確定準(zhǔn)永久值。結(jié)構(gòu)承受兩種及以上的可變荷載，并按照其正常使用與承受能力的極限狀態(tài)進(jìn)行短期的組合設(shè)計(jì)的荷載代表值是可變荷載的組合值。

1.3 設(shè)計(jì)計(jì)算原則

支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，其中包含立柱和擋墻基礎(chǔ)地基的抗壓、抗剪、局部抗壓以及地基抗壓，錨桿抗拔力;在邊坡設(shè)計(jì)中的錨桿擋墻設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)擋墻基礎(chǔ)和立柱的承載能力以及錨桿抗拔能力等進(jìn)行合理的、正確的運(yùn)算;在邊坡滑坡位置或者是邊坡滑塌會(huì)對(duì)四周的建筑產(chǎn)生一定的影響時(shí)，需要對(duì)邊坡支護(hù)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性或者局部的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算;如果對(duì)邊坡變性有相對(duì)高的要求時(shí)，需要對(duì)邊坡實(shí)施全面的變性分析工作，并且需要以分析的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)來(lái)采取相應(yīng)的變性措施，以滿足相應(yīng)的需求。

1.4 信息化設(shè)計(jì)原則

一般情況下，邊坡巖土介質(zhì)具有不穩(wěn)定性、易變性以及復(fù)雜性，相關(guān)地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的確定，此外，邊坡工程的設(shè)計(jì)方法以及設(shè)計(jì)理論需要以類比性以及經(jīng)驗(yàn)型為基礎(chǔ)。由此可知，邊坡設(shè)計(jì)工作無(wú)法一次就都能夠定型，其需以工程反饋的相關(guān)信息以及監(jiān)控的資料為基礎(chǔ)，不斷進(jìn)行補(bǔ)充和完善，此種方法也是目前邊坡設(shè)計(jì)工作中較為常用的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。此種設(shè)計(jì)方法相對(duì)特別的監(jiān)控方案以及施工方案，從而來(lái)保證在邊坡實(shí)際的施工過(guò)程中能夠?qū)υ械脑O(shè)計(jì)進(jìn)行有效的資料補(bǔ)充和完善。1.5邊坡設(shè)計(jì)的綜合治理原則

邊坡工程設(shè)計(jì)需要以自身的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，將其和施工應(yīng)用到的建筑物進(jìn)行有效的結(jié)合，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)綜合治理的原則。綜合治理原則需要在保證自身穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，對(duì)整體的建筑物、四周的建筑的美觀度、經(jīng)濟(jì)適用度等來(lái)實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

2 邊坡處治技術(shù)

常見(jiàn)的邊坡處治技術(shù)包括以下幾種。其一，排水，截水溝。將排水溝設(shè)置在邊坡坡體內(nèi)部，以保障雨水能夠順暢且盡早排出坡體，防止其破壞邊坡穩(wěn)定性。此外，為避免邊坡外部的水流入坡體，沖刷坡面，降低邊坡穩(wěn)定性，一般應(yīng)將截水溝設(shè)置于邊坡外緣，從而對(duì)坡外水流進(jìn)行攔截。其二，防護(hù)措施。工程防護(hù)由植物防護(hù)與邊坡防護(hù)構(gòu)成，前者既可穩(wěn)定邊坡，又能美化路容，后者則由掛網(wǎng)錨噴防護(hù)、噴射素混凝土防護(hù)以及砌體封閉防護(hù)構(gòu)成。其三，支擋?？够瑯?、擋墻等稱為支擋，采用支擋結(jié)構(gòu)對(duì)穩(wěn)定性較差的邊坡巖土實(shí)施支擋，屬于可靠性將高的處治方式，其優(yōu)點(diǎn)在于能從本質(zhì)上對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行解決。其四，放緩邊坡。此項(xiàng)措施具有安全、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)易等特點(diǎn)，因此一般為首選方案。將邊坡不穩(wěn)定的巖土層削掉后，能夠減緩邊坡的坡度，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。其五，加固。加固通常包含土釘加固、錨桿加固、注漿加固等手段。

3 云南小磨高速公路工程分析

處在小磨高速公路挖方段(K77+525～K77+ 720段)左側(cè)邊坡坡頂?shù)睦?13國(guó)道，其橫向距離只有110 m，該段邊坡屬于含礫石高液限粘土，高度為3～5 m，地質(zhì)較差，邊坡高，且并無(wú)防護(hù)手段。對(duì)該國(guó)道山體內(nèi)側(cè)進(jìn)行改線，(K0+000～K0+262)共長(zhǎng)262 m。

分析滑坡穩(wěn)定性。因滑坡體的移動(dòng)，K77+ 525～K77+720段左側(cè)邊坡從地表向上起拱并出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，加之長(zhǎng)期被雨水浸泡，其邊坡周圍已經(jīng)出現(xiàn)了大面積的坍方現(xiàn)象，滑坡有逐漸往新路基移動(dòng)的趨勢(shì)。此外，該段路塹與國(guó)道213距離較近，因此，在進(jìn)行挖方施工時(shí)既要保障老國(guó)道的行車安全，也要確保新建路基具有較高的穩(wěn)定性。

治理滑坡的措施。在該段邊坡增設(shè)排水溝與抗滑樁板墻，樁頂坡面采用四級(jí)分邊開(kāi)挖的方式進(jìn)行，實(shí)施預(yù)應(yīng)力錨索加固，同時(shí)應(yīng)用C30混凝土框格梁進(jìn)行澆筑。在實(shí)施抗滑樁挖孔之前，應(yīng)反壓回填K77+510～K77+735段邊坡坡腳，構(gòu)建反壓護(hù)道防護(hù)。穩(wěn)定邊坡錨固之后，運(yùn)用掛網(wǎng)植草對(duì)裸露邊坡實(shí)施防護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

高速公路邊坡較為復(fù)雜，因此應(yīng)綜合運(yùn)用多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行加固防護(hù)。結(jié)合地形與地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行處治，提升防護(hù)加固工程的安全系數(shù)，降低成本，保障施工地順利進(jìn)行。此外，施工部門在處理高速公路邊坡不穩(wěn)時(shí)應(yīng)注重協(xié)調(diào)周邊地質(zhì)環(huán)境，堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展道路。

［1］胡海洋.淺談高速公路邊坡垮塌處治方法［J］.四川水泥，2016，(4):13.

［2］鄧?yán)倮?山區(qū)高速公路邊坡穩(wěn)定性分析及其防護(hù)設(shè)計(jì)［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2016，(6):118.

［3］張衛(wèi).山區(qū)高速公路邊坡失穩(wěn)處治方案淺析［J］.華東公路，2015，(5):60－61.

U416.1

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1008－3383(2017)04－0064－02

2016－10－03

沈群良(1982－)，男，浙江杭州人，工程師，研究方向:土木工程。