对公路边坡支护设计的分析

刘军

深圳市勘察研究院有限公司

摘要：随着我国社会经济也在不断发展和进步，人们生活水平的提高，大量的公路建设不断涌现，使得公路的边坡问题不断出现。本文主要结合工程实际对公路边坡支护设计的探析。

关键词：公路；边坡支护；设计

一、边坡概述

1路堑边坡的类型

路堑边坡分为土质边坡和岩质边坡。按高度分为一般路堑边坡和深挖路堑高边坡：一般土质边坡高度不大于15m、岩石挖方边坡高度不大于30m视为一般路堑边坡；深挖路堑高边坡是指土质路堑边坡高度大于15m，岩石挖方边坡高度超过30m。

2 设计原则

公路堑边坡设计应遵循安全性、适用性、经济性和耐久性的原则。结合自然地理、工程水文地质及环境条件，从边坡稳定、排水、防护以及环境绿化技术等方面进行综合设计。边坡工程可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类极限状态。

1）承载能力极限状态下基本组合的荷载效应设计值：

式中：——按永久荷载标准值计算的荷载效应值；

——按永久荷载分项系数；

——可变荷载分项系数；

——可变荷载组合系数。

2）正常使用极限状态下荷载效应标准值：

式中：——按永久荷载标准值计算的荷载效应值；

——按可变荷载标准值计算的荷载效应值；

——可变荷载组合系数。

3设计方法及内容

3.1设计方法

3.1.1工程地质比拟法，从自然稳定坡的调查中寻找可供比拟的坡形、坡率和坡高。

3.1.2经验对比法，以类似地质条件下稳定的人工边坡作参考设计新的边坡。

3.1.3力学计算法：①选择符合坡体结构和破坏模式的计算方法对设计的坡形进行稳定性计算，调整坡形或增加防护支挡工程以达到合理的设计；②边坡工程设计中必须进行支护结构强度计算，包括锚杆抗力，立柱、挡板、挡墙及其基础的抗压、抗弯、抗剪和局部抗压承载力均应满足要求；③在锚杆挡墙设计中，必须进行锚杆抗拔承载力和立柱与挡墙基础的地基承载力验算；④当边坡位于滑坡地段或边坡的滑坍可能影响周围的建筑物时，应对边坡工程进行支护结构整体或局部稳定性验算；⑤如果对边坡变形有较高的要求时，应对边坡变形进行分析，并根据分析结果采取有效的措施控制变形量，使之满足规定要求。

3.2设计内容

路堑边坡设计包括坡形坡率设计、防护工程设计和排水系统设计。

3.2.1对于路堑挖方高边坡，一般采用台阶状坡形，台阶高度8～10m，台阶（卸荷平台）宽度不宜小于2m；对岩层顺倾地段的高边坡，当岩层倾角大于40°时，可采用顺层面刷方，但当倾角较缓时，不宜顺层刷方，应采取防护工程设计；

3.2.2对计算评价不稳定和欠稳定的边坡必须设置一定的防护加固工程措施，常用的如挡土墙、抗滑桩、预应力锚索抗滑桩、预应力锚索框架、锚杆框架等，可根据边坡的具体情况单独或组合使用；

3.2.3边坡坡顶、坡面、坡脚和边坡中部平台应设置地表排水系统；当边坡有积水湿地、地下水渗出或地下水露头时，应根據实际情况设置地下水渗沟、边坡渗沟或仰斜式排水孔或在上游沿垂直地下水流向设置拦截地下水的排导设施。

二、公路高边坡支护设计实例

1 工程概况

某山体支护面积2980m2，自然边坡较陡，因道路扩建而需挖除部分山体。

为减少挖方及弃方工程量，在深挖方路段边坡采用锚杆框架支护方案，在确保边坡稳定的基础上，以技术先进、经济合理的设计方案，体现生态防护的思想，并采用植物进行防护。

2 锚杆的适用范围及其工作机理

锚杆支护是近年发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术，具有施工速度快、用料省、造价低等优点，适用于建筑深基坑工程和市政公路的边坡支护工程，它较多地用作土体开挖的临时支护，也可作为永久性挡土结构。

由于土体抗剪强度较低，抗拉强度几乎可忽略不计，故自然土坡只能以较小的高度（即临界高度）直立存在。当土坡直立高度超过临界值、坡顶面超载较大或其它环境因素发生变化（如土体含水量改变）时，将引起土坡的失稳。为此常采用支挡结构承受侧压力并限制其变形发展，这属于常规的被动制约机制的支挡结构。锚杆则是在土体内增设一定长度与分布密度的锚固体，提高土体强度，增强土坡自身稳定性，属于主动制约机制的支挡体系。

锚杆的抗拔试验结果表明，其拔出时的滑移产生在锚杆侧面紧贴锚固体

的界面土膜处，对于采用一次压力灌浆的锚杆，它在不同土质中的界面摩阻

力实测值 t 见表 1。

表1 锚杆在不同土质中的界面摩阻力t

土类名称 t（kPa）

粘土 130～180

弱胶结砂土 90～150

粉质粘土 65～100

粉土 50～55

杂填土 35 ～40

3支护设计

本边坡按三级放坡，第 1、2 级边坡采用锚杆框架加固，框架内用三维网植草防护，第 3 级边坡采用三维网植草。

3.1 设计参数

第 1、2 级边坡高度各为 10m，坡度分别为 1∶0.5和 1∶0.75，第 3 级边坡坡度为 1∶1.25。锚杆采用方形布置，竖向和水平间距均为 2.0m，为 f 32，HRB335级钢筋，钻孔直径110mm，采用强度20MPa以上的水泥砂浆注浆，压力≥0.5MPa；面层结构采用300×400的C25钢筋混凝土框架梁组成，锚杆端部锚固于框架梁之内，其平面布置如图1所示。锚杆框架体系设计以本工程K11+920横断面为例。

图1 锚杆框架立面图

3.2土层信息（见表2）