国道G323 花岗岩残积土边坡锚固设计

黄少强

(清远市公路管理局，广东清远 511510)

花岗岩残积土边坡土体自然状态下往往较致密，具有较大的内摩擦角和内聚力。所以，该类边坡坡体可提供较大的锚固力，适宜采用预应力锚固技术进行该类边坡的加固［1］～［3］。国道G323 线改造工程连山县吉田镇至鹰扬关段K617+823～K618+020 段左侧堑坡为典型的花岗岩残积土边坡。

G323 线连山吉田至鹰扬关段改造工程K617+823～K618+020 段左侧边坡位于中低山剥蚀区，该处无大的构造迹象，地下水不发育，主要为基岩裂隙水。

边坡土体为中粗粒二长花岗岩和中粗粒斑状云母二长花岗岩的风化残积土。主要为黏砂土、砂土为主，局部有砂黏土，局部夹直径不等的花岗岩硬核。

经取样室内试验知，土体物理力学参数为γ = 18 kN/ m3，c=39 kPa，φ=22°。

1 边坡原设计方案

该段边坡原设计将其视为一般土质边坡，采用坡率法，开挖坡度采用和原自然坡度相近的工程类比方法，按照一级边坡1∶0.75，二级及以上边坡1∶1 的坡率开挖，每级边坡高15～20 m，开挖后不加支护措施。

原设计方案开挖土石方较大，需大量征用林地，且需挪动边坡上方的高压输电线。最高开挖里程为K617+880，该里程的断面设计如图1 所示。图中标示的“不支护开挖线”是指按现行公路路基规范，不采取支挡工程时所允许的开挖线。

该设计方案存在如下问题。

(1)将边坡视为一般均质土边坡，忽视了坡体的部分岩体结构特征，没有充分调动和利用边坡本身的自稳能力。

(2)开挖后不做任何支挡工程，而只是做简单的坡面植草，由图1可知，该方案的开挖线仍未满足不支护时现行公路规范所要求的开挖线，所以无法保证边坡的长期稳定。而且实践证明，此类边坡在无框架情况下，坡面植草极易破坏。

2 边坡锚固设计

一级坡采用1∶0.3 的坡率，坡高10 m;二级及以上边坡采用1:0.5 的坡率设计，二级坡高12 m。一级边坡坡脚采用2.2 m(地面以上1 m)高的重力式挡墙，挡墙以上采用3.2 m×3.2 m 锚杆框架;二级边坡采用4 m×4 m 或3.2 m×3.2 m 的预应力锚索框架;三级边坡采用3.2 m×3.2 m 的锚杆(索)框架，如图1。

该方案开挖土石方量小，征地量小，无需挪动高压输电线。且该设计方案与原设计方案相比，利于坡面植草绿化。优化设计方案思路新颖，结构轻型，施工方便，与原设计方案相比可缩短工期，经过此次现场试验验证完善后，具有在该类边坡中大量的推广采用的潜力，特别是在坡顶自然横坡陡峻或坡顶有建筑物的挖方地段，优势更为明显。

3 锚固设计的优越性

为了对比锚固设计方案与原设计方案，分别进行两种设计方案的边坡稳定性计算。采用条分法进行边坡稳定性计算，原设计及优化设计方案的条块划分均如图2 所示。采用前述的土体重度、内摩擦角和黏聚力。按式(1)及式(2)计算边坡稳定系数，式中各符号的意义见参考文献［4］。

原设计及优化设计方案计算结果如表1 及表2 所示。原设计方案边坡稳定性计算(表1)中，由于最后一块划分面积过小(不足10 m2)，按相关规范［4］要求，取倒数第二块的稳定系数为整个边坡的稳定系数，为0.99。由此可见，原设计方案，边坡虽暂时可保持稳定，但经雨季浸水或人为影响，边坡的长期稳定不能保证，将影响公路的长期运营安全。

优化设计方案边坡稳定性计算，如表2 所示结果，可达到1.7 左右，可见，该方案经规范施工，可保证边坡的长期稳定，使公路长期运营安全。

图1 边坡开挖及加固工程断面图

图2 边坡稳定性计算示意图

表1 原设计方案边坡稳定性计算结果

表2 锚固设计边坡稳定性计算结果

4 结论

锚杆和锚索组合锚固设计方案可保证边坡的长期稳定性，而原设计方案采用缓坡比开挖使边坡开挖面积较大、开挖高度较高，而花岗岩全风化土体抗冲刷能力较低，若坡面面积大，则容易受雨水冲刷，不利于边坡稳定。同时缓开挖也增加了土石方开挖量、征地以及坡顶高压电杆迁移等费用。

［1］赵晓彦.类土质边坡特性及其锚固设计理论研［D］.成都:西南交通大学，2005

［2］余桂红.高速公路边坡防治锚索与地梁施工技术［J］.西部探矿工程，2001(4):128－219

［3］李林，李锁平.朱矿东山头滑体锚固优化研究［J］.岩石力学与工程学报，2002，21(9):1375－1377

［4］GB50330－2002 建筑边坡工程技术规范［S］