某高速公路深挖路塹邊坡病害處治設計

劉小強

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

1 項目概況

1.1 工程概況

某高速公路于1996年建成通車，運營20余年。養護部門于2015年7月9日發現該高速公路K381+554—K381+601段路塹坡頂出現裂縫。該段深挖路塹邊坡設三級，最大邊坡高度25 m。原設計坡率及支護形式為：

a）邊坡坡率 第一級邊坡坡率為1∶0.75，高度10 m；二級邊坡坡率為1∶0.75，高度為10 m；第三級邊坡坡率為1∶0.75，高度4.5 m。平臺采用漿砌片石，厚20 cm，第一級平臺寬2.5 m，第二級平臺寬2 m。

b）支護形式 第一級邊坡采用漿砌片石擋土墻防護，二、三級邊坡均采用護面墻防護；第一級邊坡長140 m，第二級邊坡長124 m，第三級邊坡長92 m。

圖1 項目區現狀

1.2 工程地質概況

1.2.1 地形地貌

項目區位于太行山脈地貌區，山勢陡峻，高差懸殊大，地形復雜。

1.2.2 地層巖性

本段路塹邊坡地層巖性主要以強-弱風化砂、泥巖為主，強-弱風化狀，粒狀或泥質結構，層狀構造，節理裂隙很發育，巖體破碎。

1.2.3 地震

地震動峰值加速度為0.05g，相當于地震基本烈度Ⅵ度區。地震動反應譜特征周期0.35 s。

2 邊坡裂縫現狀及原因分析

2.1 裂縫現狀

第三級邊坡頂部產生一條裂縫，長度為47 m（對應樁號K381+554—K381+601），寬度為20 cm。第二級邊坡護面墻出現一條裂縫，長度25 m（對應樁號 K381+560—K381+585），寬度 3～5 cm。第一級邊坡護面墻局部出現破損。

圖2 裂縫現狀

2.2 裂縫產生原因分析

第二、三級邊坡主要以強風化砂巖、泥巖為主，裂隙發育，巖體破碎，結構面結合程度差。受降雨影響，地表水從節理裂隙滲入坡體，坡體自身含水量增大，下滲水軟化坡體中的風化泥巖，強度降低，導致二、三級邊坡出現裂縫。

第一級邊坡護面墻由于砂漿強度不足、砂漿填充不飽滿等施工缺陷造成局部破損。

3 裂縫處治設計

3.1 設計原則

a）設計方案應考慮現場情況，保證施工期間公路運營安全。

b)設計方案應經濟合理、安全可靠、保護環境。

3.2 設計方案

a）第二級邊坡護面墻增加錨索框架防護，坡率為1∶0.75，框架在坡面法向方向尺寸4 m×4 m，設2排錨索。三級邊坡卸載至裂縫處，坡面鋪筑50 cm 6%灰土，同時采用SNS主動防護網防護。

b）為完善排水系統，拆除第二、三級邊坡混凝土平臺，重新鋪筑混凝土平臺截水溝，第三級邊坡頂部設置混凝土截水溝，邊坡坡面匯水通過設置急流槽將其排除。

c）K381+546—K381+622段第一級邊坡護面墻局部破損段，先拆除破損段，然后重新砌筑，邊坡坡率維持現有坡率不變。

4 邊坡穩定性計算

4.1 滑坡推力計算

采用傳遞系數法進行滑坡推力計算[1]，選取K381+572典型橫斷面，結合坡頂裂縫及坡面裂縫確定潛滑面位置，選擇天然重度平均值γ=24 kN/m3，c=10 kPa，穩定安全系數介于 0.98～1.02，反算 φ，結合附近滑坡抗剪強度參數取值經驗，綜合分析，本滑坡取c=10 kPa，φ=13°。不考慮地震力作用影響，安全系數Ks按《公路路基設計規范》取1.30，計算的邊坡下滑力為775.8 kN。

圖4 K381+572斷面滑坡推力計算斷面（單位：cm）

4.2 綜合處治后穩定性計算[2]

第二級邊坡采用框架預應力錨索框架防護，第三級邊坡卸載至裂縫位置。錨索縱橫向間距均為4.0 m，錨索長度分別為15 m、17.5 m。錨索采用6根φ15.24高強度低松弛的預應力鋼絞線，鋼絞線強度為1 860 MPa，錨索錨固端長度均為10.0 m，錨索設計錨固力為1 080 kN，同時卸載第三級平臺至裂縫位置處。根據理正巖質邊坡穩定性分析軟件采用擴展Sarma法計算，經處治后計算的邊坡穩定安全系數為1.358。

圖5 K381+572斷面錨索處治計算圖（單位：cm）

5 施工注意事項

a）開工前做好臨時防護及安全警示工作，防止施工時石塊滑落影響交通。

b）施工期間做好臨時排水措施，防止雨水沿裂縫進入坡體。同時做好邊坡臨時支撐，防止拆除護面墻時次生災害的發生。

c）局部護面墻拆除應從上至下，從大樁號至小樁號隔段進行。錨索框架施工過程中坡率與高度不滿足設計要求的段落采用C30素混凝土澆筑。

d）合理安排筑路機械作業時間，減輕噪聲影響。及時清理施工現場，完成一段就清理一段，不得在公路兩側堆棄各種雜物，做到文明施工，確保行車安全。

e）為確保施工質量，施工單位應建立相應的全面質量管理體系，嚴格工序管理，加強施工人員的素質和施工設備的配套完善，以保證優質高效地進行施工。

6 結語

本文以某高速公路裂縫處治設計工程為例，分析了邊坡裂縫產生的原因，通過滑坡推力計算，提出了錨索+卸載+灰土層隔水的綜合處治方案，為類似的病害工程提供參考。已通車高速深挖邊坡在日常運營中應加強巡查，確保邊坡防護及綜合排水設施完善，避免雨水滲漏對邊坡穩定的影響，如有裂縫及排水設施損壞等情況應及時維修加固，確保公路運營安全。