公路擴建工程既有高邊坡防護設計

謝振安

廣東和立土木工程有限公司，廣東 廣州 511400

隨著國家經濟的快速發展，公路路網建設發展迅速，部分新建道路涉及原有道路，存在原有道路路基需拼寬的情況，同時部分早期建成通車公路，因交通量的增加，難以滿足運輸需要，也需要擴建。山區公路路基存在大量挖方邊坡，部分高邊坡原建設階段往往已分級開挖并有大量加固防護措施。該類既有高邊坡擴建的防護處治設計思路與新建項目邊坡防護設計有較大區別。為此，文章以廣東省大潮高速上徑樞紐互通原梅河高速MK47+820～MK48+160路塹左側邊坡擴建為例，介紹了公路擴建既有高邊坡防護設計思路。

1 工程概況

1.1 邊坡地質概況

MK47+820～MK48+160路塹左側邊坡為梅大高速邊坡擴建邊坡（見圖1），線路走向63°，邊坡傾向153°。該路段地處低緩丘陵，地形起伏較大，自然坡角最大約30°，邊坡后緣較高。山體植被發育，生長松樹及各種灌木、蕨類植物。邊坡地層巖性為第四系坡殘積粉質黏土、上侏羅統兜嶺組（J3dl）全—強風化板巖組成，巖體節理裂隙發育，較破碎。坡體范圍第四系覆蓋層及全風化層較薄，坡體主要為碎塊狀強風化夾中風化粉砂巖巖層，植被較發育?，F場地質調查測得板巖巖層產狀255°∠35°～55°，層面與坡面斜交；測得節理面產狀2組，分別為130∠51°、170°∠67°，為順向節理面，但角度較陡，層面及節理面情況對邊坡總體穩定性影響較小。

圖1 既有邊坡原狀航拍圖

1.2 原有邊坡情況

原梅大高速路塹高邊坡最大坡高48.9m，六級邊坡，一級邊坡采用8m高路塹擋墻，二～六級邊坡采用1∶0.75坡率，坡高8m，平臺寬度2m。二～五級邊坡采用錨桿錨索格梁加固，六級采用植草防護（見圖2）。據竣工資料顯示，梅大高速建設期該邊坡部分坡段出現淺層滑塌，邊坡破壞形式主要為覆蓋層內的圓弧形破壞和強風化淺層的楔形滑塌。目前坡體整體穩定。

圖2 竣工橫斷面圖

1.3 原設計情況

因大潮高速上徑互通立交的實施，該段路基需要改建外擴4.5m，原設計按照常規路塹挖方邊坡防護思路進行設計，對該段邊坡采用適當放坡+強加固處理。原設計按六級邊坡進行放坡，一～五級邊坡坡率為1∶1.00，六級坡率為1∶1.25，坡高均為10m，平臺寬度均為2m，放坡后最大坡高為57m。一、四級邊坡采用錨桿格梁防護，二、三級邊坡采用錨索格梁防護，五、六級邊坡采用骨架植草防護。

2 既有高邊坡針對性防護設計方案

考慮既有邊坡存在大量錨桿錨索加固及支擋工程，目前防護措施均能發揮一定錨固作用，原設計方案需全坡面拆卸支擋防護工程，造成一定程度的工程浪費。原設計方案最高開挖六級邊坡，對原邊坡擾動較大，邊坡高度增加，影響邊坡自身穩定性。同時，現有邊坡坡率較陡，平臺寬度小，原自然地形也較高陡，機械難以上坡進行開挖作業，大量土石棄方在通車高速運棄也有較大困難。而且，擴建施工期間梅大高速主線仍需通車，大規模土方開挖及錨桿錨索拆卸工程對梅大通行車輛運行造成較大安全隱患。

綜上所述，常規新建高速的路塹防護設計思路，不適用于擴建道路高邊坡防護設計，特別對于有通車需求的擴建道路，更需要采用針對性的防護方案。

2.1 穩定性分析

對MK47+900左側斷面進行穩定性分析，考慮該邊坡已殘積土及全—強風化砂巖為主，未揭露有不利結構面，采用圓弧滑動法進行計算?？紤]現有加固措施均有起作用，折減加固力按90%計算。擋墻支擋根據尺寸按300kN/m抗力計算?？紤]目前邊坡通車后一直處于穩定狀態，按現有安全系數1.18進行反算，可得滑面參數：黏聚力C=25.5kPa，內摩擦角φ=28°。按照針對性防護措施開挖加固，滿足設計規范要求。

2.2 防護思路

考慮原有措施能起錨固作用，可最大限度地利用已有措施，減少開挖，邊坡中上部原有防護措施保留，僅對邊坡坡腳進行收陡開挖，并對收陡后應力集中的坡腳進行加強錨固；在坡腳開挖前，先在上一級加強錨固做預加固；并對開挖加固做嚴格的施工控制，減少下部開挖對邊坡整體穩定的影響。

2.3 防護措施

一、二級邊坡按坡率1∶0.50、坡高8m及平臺寬度1m進行開挖；三～六級邊坡維持原狀。一級邊坡坡面設置1m厚C20混凝土護面墻；一、二級邊坡設置各設置3排預應力錨索框梁加固，錨索水平間距加密至2m，錨索長20～24m；三級邊坡原錨索框梁內采用2排錨索十字架進行預加固，錨索長度30m。對發生變更的各級邊坡采用6cm客土噴播，并完善邊坡排水措施（見圖3）。

圖3 針對擴建公路高邊坡的防護設計方案

采用以上方案實施后，比原設計方案減少開挖土石方68080m3，既有混凝土拆除量減少約50%，降低了大規模土石方開挖及措施拆除的不良影響。

2.4 施工控制措施

鑒于該變更需要將原有邊坡坡率變陡，造成局部應力集中，而且根據原梅河高速資料，在梅河高速原邊坡施工過程中出現過淺層滑塌。若開挖及防護控制不當，邊坡易發生滑塌，影響既有道路的通車安全，對邊坡施工過程中的臨時穩定要求較高，需對邊坡施工過程做嚴格控制。

（1）施工順序。優先進行三級邊坡的預加固施工；待三級邊坡加固施工完成（錨索框梁施工完成并鎖定，錨索張拉受力）后，方可對未開挖的二級邊坡進行開挖及錨索框梁的施工；二級邊坡錨索施工完成后，方可進行一級邊坡的開挖及擋墻、錨索的施工。

（2）開挖防護控制。一級邊坡開挖采用分層開挖，分層高度按6m（可施工兩級錨索高度）、4m（施工最后一級錨索）2次開挖；每層需分段開挖，分段開挖長度不超過40m，并逐段進行錨索框梁施工；待上一層錨索鎖定后，方可進行下一層的邊坡開挖及錨索施工，下一層邊坡分段開挖與上同。若在分層、分段開挖過程中，邊坡出現滑塌現象，需及時對滑塌范圍進行回填反壓，控制邊坡病害進一步發育；減小分層開挖高度（分層開挖高度按3.5m、3m、3.5m）及分段長度；然后根據邊坡錨索進行逐排進行開挖及施工，待上一排錨索張拉鎖定后，方可進行下一排的坡面及錨索的開挖施工。護面墻施工分段跳槽開挖施工，分段長度不大于5m。同時，做好臨時排水措施，嚴禁護面墻基礎積水。

3 結論

（1）對于公路擴建工程中的高邊坡防護設計，首先應了解既有邊坡的建設歷史情況，并對既有邊坡現狀做全面分析，為防護處治設計做準備。

（2）如既有邊坡處于穩定狀態，原有加固措施仍有效，防護設計思路應盡量減少對既有邊坡的擾動，充分利用既有工程作用，同時在開挖前考慮預加固。

（3）考慮公路擴建工程一般需要保持通車的特殊性，對擴建邊坡高邊坡開挖防護過程中的臨時穩定要求較高，需采用嚴格的施工控制，分層分段施工，保證施工過程安全。