高速公路邊坡工程處治設計原則與常用技術

沈群良

(浙江交工集團股份有限公司設計分公司，浙江杭州310051)

高速公路邊坡工程處治設計原則與常用技術

沈群良

(浙江交工集團股份有限公司設計分公司，浙江杭州310051)

經過20多年大規模公路建設，我國高速公路網總里程已超過10萬km。因此，土木工程領域對高速公路邊坡工程處治設計與技術的關注度不斷上升。就高速公路的邊坡滑坡問題進行了研究，并以此為基礎對邊坡工程的相關處治設計展開重點分析，同時也對常用的處治技術進行了闡述。

高速公路;邊坡工程;處治設計;技術

1 邊坡工程處治設計原則

1.1 邊坡工程極限狀態設計原則

處理好邊坡穩定性與與經濟間的平衡是設計邊坡的首要問題，以達到用最經濟的方法增強邊坡設計的可靠性與穩定性。邊坡的可靠性是其耐久性、適用性以及安全性的總稱，指的是在規定時間與條件下，邊坡及其支護結構能夠將自身整體穩定性進行保持的能力;邊坡的耐久性指的是隨著時間變化，邊坡及其支護結構在正常維護下能夠將其整體的穩定性進行維持，而且不會因為邊坡變形受到影響;邊坡的適用性指的是正常使用邊坡及其支護結構時，能完成預定的使用要求，例如邊坡在作為建筑物環境時，能夠將主體建筑物的正常使用進行維持;而邊坡的安全性指的是在正常施工、使用的邊坡及其支護結構能夠很好地承受各種荷載作用，并能在突發事件發生后保持整體穩定性。在設計邊坡工程的過程中，一般均采用極限狀態設計法，即將主體建筑物的設計基準期為邊坡設計的基準期。極限狀態設計法有兩種極限狀態，即正常使用時的極限狀態與承載能力時的極限狀態，前者指的是邊坡變形量與支護結構處于一個能夠對近鄰建筑物的耐久性和正常使用產生威脅，從而導致該建筑物無法符合結構設計年限要求的狀態;后者指的是邊坡失穩、錨固系統失效以及支擋結構的強度遭到破壞的狀態。

1.2 荷載效應原則

在分析邊坡的穩定性并進行計算的過程中，主要涉及的荷載如下:偶然荷載、可變荷載、地下水產生的滲透壓力荷載與靜水壓力等荷載、建筑物產生的附加荷載、邊坡巖土體自重荷載。應結合不同極限狀態設計的要求，取決不同荷載的代表值。可變荷載的代表值一般為其準永久值、組合值以及標準值，永久荷載的代表值一般為其標準值。根據邊坡處治結構，并結合其極限狀態進行設計，將各荷載的標準值定為荷載基本代表值。在對基準期最大荷載概率的分布進行設計時，某一分位數能夠確定各個荷載的標準值。根據荷載出現的累積持續時間確定準永久值。結構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進行短期的組合設計的荷載代表值是可變荷載的組合值。

1.3 設計計算原則

支護結構強度設計計算，其中包含立柱和擋墻基礎地基的抗壓、抗剪、局部抗壓以及地基抗壓，錨桿抗拔力;在邊坡設計中的錨桿擋墻設計工作中，需要對擋墻基礎和立柱的承載能力以及錨桿抗拔能力等進行合理的、正確的運算;在邊坡滑坡位置或者是邊坡滑塌會對四周的建筑產生一定的影響時，需要對邊坡支護整體結構的穩定性或者局部的穩定性進行計算;如果對邊坡變性有相對高的要求時，需要對邊坡實施全面的變性分析工作，并且需要以分析的結構為基礎來采取相應的變性措施，以滿足相應的需求。

1.4 信息化設計原則

一般情況下，邊坡巖土介質具有不穩定性、易變性以及復雜性，相關地質勘查數據無法對其進行準確的確定，此外，邊坡工程的設計方法以及設計理論需要以類比性以及經驗型為基礎。由此可知，邊坡設計工作無法一次就都能夠定型，其需以工程反饋的相關信息以及監控的資料為基礎，不斷進行補充和完善，此種方法也是目前邊坡設計工作中較為常用的動態設計。此種設計方法相對特別的監控方案以及施工方案，從而來保證在邊坡實際的施工過程中能夠對原有的設計進行有效的資料補充和完善。1.5邊坡設計的綜合治理原則

邊坡工程設計需要以自身的實際情況為基礎，將其和施工應用到的建筑物進行有效的結合，從而來實現綜合治理的原則。綜合治理原則需要在保證自身穩定性的基礎上，對整體的建筑物、四周的建筑的美觀度、經濟適用度等來實施優化設計工作。

2 邊坡處治技術

常見的邊坡處治技術包括以下幾種。其一，排水，截水溝。將排水溝設置在邊坡坡體內部，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，降低邊坡穩定性，一般應將截水溝設置于邊坡外緣，從而對坡外水流進行攔截。其二，防護措施。工程防護由植物防護與邊坡防護構成，前者既可穩定邊坡，又能美化路容，后者則由掛網錨噴防護、噴射素混凝土防護以及砌體封閉防護構成。其三，支擋。抗滑樁、擋墻等稱為支擋，采用支擋結構對穩定性較差的邊坡巖土實施支擋，屬于可靠性將高的處治方式，其優點在于能從本質上對邊坡的穩定性進行解決。其四，放緩邊坡。此項措施具有安全、經濟、簡易等特點，因此一般為首選方案。將邊坡不穩定的巖土層削掉后，能夠減緩邊坡的坡度，增強其穩定性。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)左側邊坡坡頂的老213國道，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，地質較差，邊坡高，且并無防護手段。對該國道山體內側進行改線，(K0+000～K0+262)共長262 m。

分析滑坡穩定性。因滑坡體的移動，K77+ 525～K77+720段左側邊坡從地表向上起拱并出現開裂現象，加之長期被雨水浸泡，其邊坡周圍已經出現了大面積的坍方現象，滑坡有逐漸往新路基移動的趨勢。此外，該段路塹與國道213距離較近，因此，在進行挖方施工時既要保障老國道的行車安全，也要確保新建路基具有較高的穩定性。

治理滑坡的措施。在該段邊坡增設排水溝與抗滑樁板墻，樁頂坡面采用四級分邊開挖的方式進行，實施預應力錨索加固，同時應用C30混凝土框格梁進行澆筑。在實施抗滑樁挖孔之前，應反壓回填K77+510～K77+735段邊坡坡腳，構建反壓護道防護。穩定邊坡錨固之后，運用掛網植草對裸露邊坡實施防護。

4 結語

高速公路邊坡較為復雜，因此應綜合運用多項技術進行加固防護。結合地形與地質特點進行處治，提升防護加固工程的安全系數，降低成本，保障施工地順利進行。此外，施工部門在處理高速公路邊坡不穩時應注重協調周邊地質環境，堅持走可持續發展道路。

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［2］鄧蕾蕾.山區高速公路邊坡穩定性分析及其防護設計［J］.公路交通科技(應用技術版)，2016，(6):118.

［3］張衛.山區高速公路邊坡失穩處治方案淺析［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。