對公路邊坡支護設計的分析

劉軍

深圳市勘察研究院有限公司

摘要：隨著我國社會經濟也在不斷發展和進步，人們生活水平的提高，大量的公路建設不斷涌現，使得公路的邊坡問題不斷出現。本文主要結合工程實際對公路邊坡支護設計的探析。

關鍵詞：公路；邊坡支護；設計

一、邊坡概述

1路塹邊坡的類型

路塹邊坡分為土質邊坡和巖質邊坡。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路塹邊坡高度大于15m，巖石挖方邊坡高度超過30m。

2 設計原則

公路塹邊坡設計應遵循安全性、適用性、經濟性和耐久性的原則。結合自然地理、工程水文地質及環境條件，從邊坡穩定、排水、防護以及環境綠化技術等方面進行綜合設計。邊坡工程可分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態兩類極限狀態。

1）承載能力極限狀態下基本組合的荷載效應設計值：

式中：——按永久荷載標準值計算的荷載效應值；

——按永久荷載分項系數；

——可變荷載分項系數；

——可變荷載組合系數。

2）正常使用極限狀態下荷載效應標準值：

式中：——按永久荷載標準值計算的荷載效應值；

——按可變荷載標準值計算的荷載效應值；

——可變荷載組合系數。

3設計方法及內容

3.1設計方法

3.1.1工程地質比擬法，從自然穩定坡的調查中尋找可供比擬的坡形、坡率和坡高。

3.1.2經驗對比法，以類似地質條件下穩定的人工邊坡作參考設計新的邊坡。

3.1.3力學計算法：①選擇符合坡體結構和破壞模式的計算方法對設計的坡形進行穩定性計算，調整坡形或增加防護支擋工程以達到合理的設計；②邊坡工程設計中必須進行支護結構強度計算，包括錨桿抗力，立柱、擋板、擋墻及其基礎的抗壓、抗彎、抗剪和局部抗壓承載力均應滿足要求；③在錨桿擋墻設計中，必須進行錨桿抗拔承載力和立柱與擋墻基礎的地基承載力驗算；④當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，應對邊坡工程進行支護結構整體或局部穩定性驗算；⑤如果對邊坡變形有較高的要求時，應對邊坡變形進行分析，并根據分析結果采取有效的措施控制變形量，使之滿足規定要求。

3.2設計內容

路塹邊坡設計包括坡形坡率設計、防護工程設計和排水系統設計。

3.2.1對于路塹挖方高邊坡，一般采用臺階狀坡形，臺階高度8～10m，臺階（卸荷平臺）寬度不宜小于2m；對巖層順傾地段的高邊坡，當巖層傾角大于40°時，可采用順層面刷方，但當傾角較緩時，不宜順層刷方，應采取防護工程設計；

3.2.2對計算評價不穩定和欠穩定的邊坡必須設置一定的防護加固工程措施，常用的如擋土墻、抗滑樁、預應力錨索抗滑樁、預應力錨索框架、錨桿框架等，可根據邊坡的具體情況單獨或組合使用；

3.2.3邊坡坡頂、坡面、坡腳和邊坡中部平臺應設置地表排水系統；當邊坡有積水濕地、地下水滲出或地下水露頭時，應根據實際情況設置地下水滲溝、邊坡滲溝或仰斜式排水孔或在上游沿垂直地下水流向設置攔截地下水的排導設施。

二、公路高邊坡支護設計實例

1 工程概況

某山體支護面積2980m2，自然邊坡較陡，因道路擴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方案，在確保邊坡穩定的基礎上，以技術先進、經濟合理的設計方案，體現生態防護的思想，并采用植物進行防護。

2 錨桿的適用范圍及其工作機理

錨桿支護是近年發展起來的用于土體開挖和邊坡穩定的一種新的擋土技術，具有施工速度快、用料省、造價低等優點，適用于建筑深基坑工程和市政公路的邊坡支護工程，它較多地用作土體開挖的臨時支護，也可作為永久性擋土結構。

由于土體抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可忽略不計，故自然土坡只能以較小的高度（即臨界高度）直立存在。當土坡直立高度超過臨界值、坡頂面超載較大或其它環境因素發生變化（如土體含水量改變）時，將引起土坡的失穩。為此常采用支擋結構承受側壓力并限制其變形發展，這屬于常規的被動制約機制的支擋結構。錨桿則是在土體內增設一定長度與分布密度的錨固體，提高土體強度，增強土坡自身穩定性，屬于主動制約機制的支擋體系。

錨桿的抗拔試驗結果表明，其拔出時的滑移產生在錨桿側面緊貼錨固體

的界面土膜處，對于采用一次壓力灌漿的錨桿，它在不同土質中的界面摩阻

力實測值 t 見表 1。

表1 錨桿在不同土質中的界面摩阻力t

土類名稱 t（kPa）

粘土 130～180

弱膠結砂土 90～150

粉質粘土 65～100

粉土 50～55

雜填土 35 ～40

3支護設計

本邊坡按三級放坡，第 1、2 級邊坡采用錨桿框架加固，框架內用三維網植草防護，第 3 級邊坡采用三維網植草。

3.1 設計參數

第 1、2 級邊坡高度各為 10m，坡度分別為 1∶0.5和 1∶0.75，第 3 級邊坡坡度為 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級鋼筋，鉆孔直徑110mm，采用強度20MPa以上的水泥砂漿注漿，壓力≥0.5MPa；面層結構采用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，其平面布置如圖1所示。錨桿框架體系設計以本工程K11+920橫斷面為例。

圖1 錨桿框架立面圖

3.2土層信息（見表2）