道路工程邊坡設計實踐分析

董世龍

（保定市城市設計院，河北 保定 071000）

1 邊坡穩定性分析

土壤和巖石地層的詳細勘察對于適當評估邊坡穩定性至關重要，并且本身的物理力學性質是邊坡穩定性分析的直接輸入參數。重要的是要尋求存在的任何土層薄弱層及滑裂面，因為地層的這些物理力學性質可以推斷邊坡的穩定性。了解現場地層的地質性質以及對這些地層歷史成因的了解是評估邊坡穩定性的關鍵因素。

在工程實踐中，應根據不同的實際工程情況采用不同的抗剪強度指標，邊坡結構物短期施工較快，在短期穩定性分析中應獲得不排水抗剪強度參數；結構施工周期長，加載速度慢，在長期穩定性分析中應獲得排水剪切強度參數。實際邊坡工程加荷情況及巖土的情況相當復雜，結構物在建設及使用期間會產生不同的沉降過程，不可單純的采用實驗室的試驗數據去核算邊坡穩定，還應與實際的工程經驗結合起來。

2 地下水狀況評估

對邊坡質量內部和下方的地下水狀況進行詳細評估也是關鍵的一步。根據地層和地下水條件的地質復雜性，可能需要在斜坡內部和下方的多個位置和深處詳細的壓力測量數據。必須評估和解決坡面可能的滲漏問題。在某些情況下，可能需要詳細的流網分析。

如果滲漏從坡面出來，土壤管涌的可能性也應該被評估為邊坡穩定性失效機制，特別是在高度可侵蝕的淤泥和沙子中。如果地下水季節變化，應對土壤中的地下水進行長期監測。如果地下水水位往往對重大降雨事件有聯系，應長期對地下水位進行檢測，并且還應考慮收集整理現場降雨數據。

3 設計方法

目前研究邊坡穩定性的方法有定性類方法與定量類方法，定性類方法主要有過程機制分析法和工程地質類比法，定量類方法主要有極限平衡法和有限元等數值方法。目前在工程中廣為應用的是傳統極限平衡法及有限原法等。道路工程的邊坡設計的極限平衡法有瑞典條分法、簡化的Bishop 法、Janbu 法、Spencer 法或其他常用的邊坡穩定性分析方法。極限平衡法思路是假定邊坡的巖土體破壞是由于邊坡內產生了滑動面，坡體沿滑動面滑動，滑動面是人為確定的，計算滑動面上的隔離體的穩定性以確定邊坡的穩定情況。在實際工程應用中應使用至少兩種極限平衡方法并相互比較，以確保準確評估斜坡的安全水平。

有限單元法(FEM)在邊坡巖土體的穩定性分析中得到應用，也是目前最廣泛使用的一種數值分析方法。有限元法的優點是適用處理非線性、非勻質和復雜邊界等問題，可以計算每一個單元的應力及變形后，確定破壞區的位置，再講局部破壞與邊坡整體結合起來，求出滑動面位置，推算得到安全系數。

快速拉格朗日法(FLAC 法)基本原理與離散單元法相似，適用非勻質和復雜邊界條件邊坡問題求解，不但可以處理大變形邊坡，還能模擬巖體沿某一軟弱面滑動。FLAC 法還可以計算錨桿、擋墻、抗滑樁等防護加固措施的穩定性。

4 邊坡實例設計

本次設計邊坡位于阜東新區道路兩側邊坡。阜東新區建設用地面積約5.1 平方公里，位于河北省保定市西部，太行山東麓，北緯38 度9 分-39 度7 分，東經113 度45 分-114 度31 分之間。

氣象屬于大陸性氣候。年平均氣溫12.6℃，極端最高氣溫41.2℃，極端最低氣溫-19℃。平均霜期242 天。最大凍土深度為53 厘米。全縣多年平均年降水量在581mm 左右，平均蒸發量為2213mm。

項目區地勢地貌為土石山區，屬于脊嶺地貌，地形極為復雜，境內山巒起伏，溝壑縱橫，地形復雜多樣。地勢自北向南降低，山地坡度一般大于25 度。地表下30m 深度范圍內按其成因年代、巖性、土體工程地質性質可將地基土分為人工堆積土(Qhml)、新近沉積土(Qh )、基巖層(Ar2)。

本次設計邊坡為山區地塊平整后的填方區邊坡，邊坡高度5～30 米。邊坡填土為勻質碎石土，根據規范要求分層碾壓，碾壓厚度按30cm 一層，道路部分采用強夯處理。

填土為碎石土重度19KN/m3，內摩擦角為40°，粘聚力為3Kpa，邊坡采用分級放坡，每級8 米，設2 米寬邊坡平臺，坡度取1：1.75。

邊坡計算采用Bishop 法，采用理正巖土進行計算，僅計算最不利的最高邊坡穩定性，經計算得到總的下滑力為160.160KN，總的抗滑力為304.324kN，滑動安全系數為1.900，邊坡穩定。

因此邊坡采用分級放坡，坡度1：1.75，為防止雨水沖刷邊坡，邊坡采用拱形骨架植物護坡，無需加設其他邊坡防護措施。

5 結語

邊坡作為道路工程施工過程中的重要內容，極大地影響著道路的功能和應用。加強邊坡設計的科學性與合理性可以從根本上保證邊坡施工的質量。本文對邊坡設計的內容、要點及方法進行了總結與分析，以期進一步改善邊坡防護質量。