巖質高邊坡穩定性分析及防護

梁文靜

（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司 貴州貴陽 550000）

1 引言

隨著國民經濟的蓬勃發展，我國的基礎建設工程也不斷在增多。而在工程建設過程中，由于工程進行填筑、開挖，往往會形成一些巖質高邊坡，這些高邊坡的穩定性一旦出現問題，會對整個工程建設帶來巨大的安全威脅。因此，必須加強對巖質高邊坡穩定性的研究分析，并采取有效的措施對其進行加固防護，保障工程的順利開展。

2 巖質高邊坡穩定性的實例分析

某省高速公路項目，是該省重要的交通干線。高速公路采用雙向四車道設計，設計汽車荷載等級為公路I級，設計行車時速為100km/h。在高速公路建設過程中，沿途主要地貌特點為山丘和河谷平原侵蝕堆積地貌，存在51處巖質高邊坡，最高深挖路塹可達61.25m（如圖1所示）。為了確保高速公路項目的順利進行，本案對部分區域的巖質高邊坡進行了穩定性分析，并制定了相關的加固防護措施。

圖1 巖質高邊坡平面總體布置圖

2.1 工程地質條件

（1）地層巖性：通過對高速公路所在區域的地質情況進行鉆探和野外地質調繪，發現該區域的巖質高邊坡的主要由坡積粉質黏土和泥盆系老虎坳組全風化-中風化泥質砂巖組成；

（2）水文情況：該地區的地勢起伏較大，很難形成地表水的聚集。地下水則主要為孔隙水和基巖裂隙水，降水為地下水的主要補給來源。地下水呈現側向滲流的形式，向溝谷進行排泄。根據詳細的鉆探勘察，本區域的地下水處于較深位置，且處于邊坡開挖面的中部位置。

2.2 邊坡穩定性分析

本高速公路工程的設計路線，從山體的中部通過，經過實際測量，左側的邊坡相對切方大，山體巖層山體巖層產狀320°∠45°，坡面為302°∠45°，視傾角為44.0°。根據對邊坡進行詳細的地質勘查，發現工程所在區域的邊坡地質主要為粉質粘土和碎石土，很容易受到雨水的侵蝕出現軟化，產生滑坡、崩塌等地質災害。

為了進一步對該區域的巖質高邊坡穩定性進行分析，將邊坡進行分級，每間隔8m左右劃分一個等級。第一級和第二級之間為坡率為1：0.75，中間的級別的坡率均為1：1，最上一級的坡率為1：1.25。根據針對順層巖質路塹邊坡破壞模式及設計對策相關研究，當邊坡傾角大于巖層傾角時，邊坡所發生的失穩破壞模式為順層滑移破壞和順層滑移拉裂破壞。如果進行工程建設過程中，對邊坡開挖，邊坡的巖層很容易出現向臨空面方面進行滑移的問題。一旦巖體的下滑力超過了其可以提供的抗剪阻力，就會導致出現滑坡、崩塌等嚴重的地質災害。因此，必須采取有效的措施對邊坡進行加固，避免給工程的建設帶來巨大的安全隱患。

圖2 邊坡開挖穩定性分析

2.3 EMU軟件分析驗算

本高速公路工程采用EMU軟件，對工程所在區域邊坡施工后的穩定性進行驗算分析（如圖2所示），當邊坡處于正常情況下，即沒有受到人工施工影響的天然狀態下，其安全系數為1.25，低于1.3，不滿足邊坡施工相關規范的要求；當邊坡處于非正常的工況下，即處于雨雪天氣下，其安全系數為1.14，仍低于1.3，同樣不滿足邊坡施工的相關規范要求。選取其中一個斷面進行力學參數的計算，并結合本工程的實際情況，確定最終該施工區域的邊坡力學指標應滿足以下要求，如表2所示。

表2 本工程巖土層的力學參數建議值表

3 巖質高邊坡防護加固設計方案

針對本工程，在進行巖質高邊坡防護加固設計方案選擇，應當充分結合工程的巖體結構特征、地形地貌特征以及地質勘查報告。本工程為了加固路塹高邊坡，采取的主要邊坡防護加固方案如下：

（1）在施工過程中，進行邊坡開挖的同時，采用錨桿格子梁、預應力錨索格子梁配合客土噴播植草的方式，對邊坡進行加固。

（2）根據地質勘查報告顯示，雨水很容易導致邊坡出現土層松軟的問題，為了降低水對其穩定性的影響，在巖質高邊坡的坡腳，設置了邊溝，在其頂部5m左右的距離設置了截水溝，并在邊坡的各級別處設置了排水溝，將降雨產生的地表水引進引流排泄。

（3）對于地下水的引流排泄，則設置了仰斜式排水管，進行引流。

3.1 邊坡分級與坡率選擇

本高速公路工程為了確保邊坡的穩定性，采用臺階式邊坡設計，邊坡每間隔8m設置分為一級，各級的坡率基本和邊坡穩定性測試的坡率一致。除第三級的平臺寬度為12m外，其他的各級平臺寬度均為2m。

3.2 邊坡防護加固

（1）一級邊坡：采用錨桿格子梁加植草進行加固防護。首先采用錨桿格子梁方式對一級邊坡進行加固，然后對于未覆蓋的區域，則通過客土噴播植草的方式，進行加固處理。

（2）二級邊坡：采用預應力錨索格子梁和植草的加固防護措施。設置單孔錨索為四束，設計錨固噸位為500kN，鎖定錨固噸位為580kN。設計的錨索長度約為28m，其中錨固部分長度約為10m，自由部分約為18m。

（3）三級、五級、六級邊坡：均采用植草的方式進行加固防護，不同點在于六級邊坡采用人字形的骨架進行植草，其余平臺采用客土噴播的方式植草。

（4）四級邊坡：采用和二級邊坡一樣的加固防護措施，不同點在于錨索的長度略有加長，將自由部分的錨索的長度延長至24m。

3.3 排水設計

本工程截水溝的設置采用M7.5漿砌片石修筑而成，并在各平臺處設置C20預制塊，底寬40cm，深度約為30cm的直角梯形排水溝。經過引流槽的作用，將平臺上的積水經過排水溝引流到截水溝或者邊坡坡腳的邊溝當中，進行排泄，避免對巖質高邊坡的穩定性產生影響。通過以上方法對工程所在區域的邊坡進行加固防護之后，借助EMU軟件進行穩定性的二次分析測算，當邊坡處于正常情況下，即沒有受到人工施工影響的天然狀態下，其安全系數為1.56，當邊坡處于非正常的工況下，即處于雨雪天氣下，其安全系數為1.52，均滿足了工程建設的相關規范要求。

4 結束語

綜上所述，本文結合實例對巖質高邊坡的穩定性進行了分析，在采用極限分析法對邊坡穩定性分析的過程中，充分考慮所在區域地質勘探結果和地形地貌特點，對邊坡不穩定的區域采用預應力錨索配合植草防護加固技術，有效的提升了巖質高邊坡的穩定性。通過EMU軟件對邊坡加固前后的檢算結果，可以很明顯的看出，邊坡的穩定性得到了大幅度的提高。因此相關企業在工程施工過程中，應科學的對邊坡的穩定性進行分析，并采取有效的措施進行加固防護，確保工程項目的順利進行。