國道G323 花崗巖殘積土邊坡錨固設計

黃少強

(清遠市公路管理局，廣東清遠 511510)

花崗巖殘積土邊坡土體自然狀態下往往較致密，具有較大的內摩擦角和內聚力。所以，該類邊坡坡體可提供較大的錨固力，適宜采用預應力錨固技術進行該類邊坡的加固［1］～［3］。國道G323 線改造工程連山縣吉田鎮至鷹揚關段K617+823～K618+020 段左側塹坡為典型的花崗巖殘積土邊坡。

G323 線連山吉田至鷹揚關段改造工程K617+823～K618+020 段左側邊坡位于中低山剝蝕區，該處無大的構造跡象，地下水不發育，主要為基巖裂隙水。

邊坡土體為中粗粒二長花崗巖和中粗粒斑狀云母二長花崗巖的風化殘積土。主要為黏砂土、砂土為主，局部有砂黏土，局部夾直徑不等的花崗巖硬核。

經取樣室內試驗知，土體物理力學參數為γ = 18 kN/ m3，c=39 kPa，φ=22°。

1 邊坡原設計方案

該段邊坡原設計將其視為一般土質邊坡，采用坡率法，開挖坡度采用和原自然坡度相近的工程類比方法，按照一級邊坡1∶0.75，二級及以上邊坡1∶1 的坡率開挖，每級邊坡高15～20 m，開挖后不加支護措施。

原設計方案開挖土石方較大，需大量征用林地，且需挪動邊坡上方的高壓輸電線。最高開挖里程為K617+880，該里程的斷面設計如圖1 所示。圖中標示的“不支護開挖線”是指按現行公路路基規范，不采取支擋工程時所允許的開挖線。

該設計方案存在如下問題。

(1)將邊坡視為一般均質土邊坡，忽視了坡體的部分巖體結構特征，沒有充分調動和利用邊坡本身的自穩能力。

(2)開挖后不做任何支擋工程，而只是做簡單的坡面植草，由圖1可知，該方案的開挖線仍未滿足不支護時現行公路規范所要求的開挖線，所以無法保證邊坡的長期穩定。而且實踐證明，此類邊坡在無框架情況下，坡面植草極易破壞。

2 邊坡錨固設計

一級坡采用1∶0.3 的坡率，坡高10 m;二級及以上邊坡采用1:0.5 的坡率設計，二級坡高12 m。一級邊坡坡腳采用2.2 m(地面以上1 m)高的重力式擋墻，擋墻以上采用3.2 m×3.2 m 錨桿框架;二級邊坡采用4 m×4 m 或3.2 m×3.2 m 的預應力錨索框架;三級邊坡采用3.2 m×3.2 m 的錨桿(索)框架，如圖1。

該方案開挖土石方量小，征地量小，無需挪動高壓輸電線。且該設計方案與原設計方案相比，利于坡面植草綠化。優化設計方案思路新穎，結構輕型，施工方便，與原設計方案相比可縮短工期，經過此次現場試驗驗證完善后，具有在該類邊坡中大量的推廣采用的潛力，特別是在坡頂自然橫坡陡峻或坡頂有建筑物的挖方地段，優勢更為明顯。

3 錨固設計的優越性

為了對比錨固設計方案與原設計方案，分別進行兩種設計方案的邊坡穩定性計算。采用條分法進行邊坡穩定性計算，原設計及優化設計方案的條塊劃分均如圖2 所示。采用前述的土體重度、內摩擦角和黏聚力。按式(1)及式(2)計算邊坡穩定系數，式中各符號的意義見參考文獻［4］。

原設計及優化設計方案計算結果如表1 及表2 所示。原設計方案邊坡穩定性計算(表1)中，由于最后一塊劃分面積過小(不足10 m2)，按相關規范［4］要求，取倒數第二塊的穩定系數為整個邊坡的穩定系數，為0.99。由此可見，原設計方案，邊坡雖暫時可保持穩定，但經雨季浸水或人為影響，邊坡的長期穩定不能保證，將影響公路的長期運營安全。

優化設計方案邊坡穩定性計算，如表2 所示結果，可達到1.7 左右，可見，該方案經規范施工，可保證邊坡的長期穩定，使公路長期運營安全。

圖1 邊坡開挖及加固工程斷面圖

圖2 邊坡穩定性計算示意圖

表1 原設計方案邊坡穩定性計算結果

表2 錨固設計邊坡穩定性計算結果

4 結論

錨桿和錨索組合錨固設計方案可保證邊坡的長期穩定性，而原設計方案采用緩坡比開挖使邊坡開挖面積較大、開挖高度較高，而花崗巖全風化土體抗沖刷能力較低，若坡面面積大，則容易受雨水沖刷，不利于邊坡穩定。同時緩開挖也增加了土石方開挖量、征地以及坡頂高壓電桿遷移等費用。

［1］趙曉彥.類土質邊坡特性及其錨固設計理論研［D］.成都:西南交通大學，2005

［2］余桂紅.高速公路邊坡防治錨索與地梁施工技術［J］.西部探礦工程，2001(4):128－219

［3］李林，李鎖平.朱礦東山頭滑體錨固優化研究［J］.巖石力學與工程學報，2002，21(9):1375－1377

［4］GB50330－2002 建筑邊坡工程技術規范［S］