混合岩风化层深路堑边坡处治设计

袁宏成

摘要：混合岩风化层在我国多个省份有大面积分布，该地层未扰动前比较致密、承载力较高，扰动后强度迅速降低、软化、崩解，自稳性差。基于边坡稳定性分析，结合工程实际，从稳定性和经济性等方面对某混合岩深路堑边坡的处治提出“陡坡率+强支挡”的深路堑边坡加固处治方案，对类似工程有一定的参考和借鉴作用。

关键词：边坡；稳定性分析；混合岩；路堑

0   引言

公路边坡稳定性处于动态发展，对降雨量、开挖支护流程等要求较为严格。本文基于边坡稳定性分析，结合工程实际，从稳定性和经济性等方面对某混合岩深路堑边坡的处治提出“陡坡率+强支挡”的深路堑边坡加固处治方案。在开挖环节按照要求采取加固措施，以促进公路工程稳定性，提高工程安全系数。

1   工程概况

高州市潘洲大道北连接线工程，按照市政快速路及一级公路标准设计，主线按双向八车道+辅道双向四车道的标准进行建设，设计速度为80km/h，路基宽40m。场区属粤西低山丘陵地貌，山体由第四系残坡积层（Q₄^el+dl）黏性土及寒武系（∈bc）混合岩构成。

现状山体较高大，形态复杂，山坡较陡峭，地形起伏变化大。线路切割的山体呈陡坡状，山坡自然坡度约在25～42°，山坡植被发育。拟深挖路堑段位于高州市山美街道境内，线路呈约170°走向，经过处地形陡峭，挖方地段位于道路K33+420～K33+860左侧，长度约460m，最大边坡高度约50m。

2   工程地质条件

滑坡区属大陆型中亚热带季风湿润气候区，年内受季风影响大，冬季干燥寒冷，夏季潮湿酷热，年温差较大，春夏之间、为冷暖气流交替过渡地带，造成梅雨天气，降雨主要集中每年的在4～9月，易造成洪涝灾害。

根据本次钻探结果，结合地面地质调查，场址区上覆第四系残坡积层（Q₄^el+dl）下伏寒武系（∈bc）混合岩。场址区钻探揭示地层由新至老描述如下。

粉质黏土（Q₄^el+dl）：灰黄色、黄褐色、灰白色，由碎屑岩风化残积而成，可塑、硬塑-坚硬状，干强度高，韧性强，切面较光滑，稍有油脂光泽，无摇振反应。各钻孔均有揭露，工程地质性质一般。

全风化混合岩（∈bc）：灰黑色、灰白色，岩石完全风化，岩芯呈土状，局部夹强风化岩块。各钻孔均有揭露，揭露厚度约9.70～10.90m，工程地质性质一般。

强风化土状混合岩（∈bc）：灰黑色、灰白色，条带状构造，裂隙发育，岩芯呈半岩半土状，用手易掰碎。揭露厚度7.30～21.90m，工程性质一般。

根据地质调绘，结合区域地质资料，场址区范围内未见明显断裂构造形迹，本次勘察过程中，未发现断裂构造和新构造运动痕迹。

场区位于山坡上部，地表无长年性水流，仅在在雨季有短暂地表径流，雨季雨量充沛，地表径流对坡面坡脚的冲刷较大。地下水由上部土层孔隙潜水和深部基岩裂隙水组成，含水量较小，其补给来源主要靠大气降水的入渗补给，以沿裂隙渗流形式或受地形切割排出地表，动态变化受季节控制明显。本次勘察结果显示，场区地下水稳定水位埋深在6.0～15.5m。

根据结合原位测试结合现场实际情况，依据有关规范、规程，结合本地区的工程经验，现推荐各主要岩土层的力学指标如表1所示。

3   边坡开挖方案及其稳定性分析

3.1  边坡开挖方案

根据道路K33+420～K33+860段开挖情况，选取K33+700作为典型断面进行稳定性计算分析。由于左侧边坡岩土体主要为混合岩全-强风化层，依据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015），采用Bishop法计算边坡在正常工况下的稳定性。

边坡开挖方案有3种。边坡开挖方案1：将边坡分为6级坡，坡率分别为1：1、1：1、1：1.25、1：1.25、1：1.5、1：1.5，边坡平台宽度为2m。边坡开挖方案1如图1所示。

边坡开挖方案2：将边坡分为6级坡，坡率分别为1：1、1：1.25、1：1.25、1：1.25、1：1.25、1：1.5，其中第3級平台宽度为6m，其他边坡平台宽度为2m。边坡开挖方案2如图2所示。

边坡开挖方案3：设置8m高桩板墙，边坡分2级坡，其上边坡坡率分别为1：1、1：1坡，边坡平台宽度为2.0m。边坡开挖方案3如图3所示。

3.2   边坡稳定性分析

对以上3种边坡开挖方案进行稳定性计算，计算结果如表2所示。相关规范规定，一级公路在天然状态下，路堑边坡稳定性系数不应小于1.20。从表2可以看出，按设计坡率进行开挖后，在没有采取加固措施的情况下，方案1和方案2边坡的稳定性系数均不满足规范要求。相比较而言，在边坡坡率放缓、平台加宽的情况下，边坡的稳定性系数得到了明显提高。在采取合适的加固措施后，边坡的稳定性均能满足规范要求。

4   提高边坡开挖稳定性策略

边坡开挖过程中，防护措施的选择，对提高开挖过程的边坡稳定性具有重要意义。应对边坡开挖稳定性设计条件进行确定，评价坡体状态，不断优化设计方案，控制工程造价，确保边坡施工稳定性。在确保工期前提下，以施工效率高、投资产出比高为原则选择适当支护方式。防护设计以“固脚强腰”为主，坡面防护一般采用骨架植草的方式，以发挥植被防护边坡效果，增强边坡稳定性。

针对混合岩边坡，应根据工程实践采取科学的分级开挖、稳定措施，提高工程的可靠性。混合岩风化层地质结构较为复杂，为了提高施工可靠性和安全性，局部地段可采用强支挡如锚杆、锚索进行加固。

施工过程中，应选择适当施工期，加强施工过程中排水管控，及时开挖及时支护，提高对边坡现场施工的变形监测，减少不必要损失。

全面分析混合岩风化层地质特征，针对边坡采取预加固防护措施，有利于规避施工过程中存在的塌方、滑坡等边坡灾害，提高边坡稳定性，合理控制工程造价成本，为后续相同地质条件施工提供了理论指导基础。

5   边坡加固方案比选

5.1   方案1和方案2比较

由于堑顶地形平缓，呈反坡趋势，边坡坡率放缓，导致增设宽平台后，方案1边坡高度为51.5m，方案2边坡高度为49.5m。两方案边坡开挖高度基本一致，最高边坡断面征地宽度增加约11.2m。但方案1需要对第2、3、4级边坡采取锚固措施，方案2仅需对第2、5级边坡采取锚固措施。方案1锚固工程量大，同时边坡坡率放缓，设置宽平台，边坡的自稳性也相对较好。

5.2   方案2与方案3比较

采用强支挡方案可使边坡高度降低为26.5m。因采用桩板墙加固，加固工程量较大，但征地宽度和开挖土石方大幅降低，对山体的开挖扰动影响较小，对自然环境的破坏也较小。

5.3   确定最终方案

对3种方案的加固工程量、征地数量以及开挖土石方数量等进行综合比选，K33+420～K33+860段左侧路堑边坡如采用方案3开挖加固，总体造价略高，但考虑本项目废方数量较大，K33+420～K33+860段边坡如放坡开挖，占地大，对环境的破坏也较大。因此综合比选之后，对本段边坡推荐采用桩板墙+预应力锚索加固的设计方案。

6   结束语

混合岩风化层强度较低，遇水容易軟化，该类地质情况下的深路堑边坡极易诱发工程滑坡。本文基于边坡稳定性分析，结合工程实际，从稳定性和经济性等方面对某混合岩深路堑边坡的处治提出“陡坡率+强支挡”的深路堑边坡加固处治方案。在开挖环节按照要求采取加固措施，以促进公路工程稳定性，提高工程安全系数。

根据地形和地质条件，在K33+420～K33+860段路堑边坡，采用桩板墙+预应力锚索框架梁+框架梁内喷播植草的处治方式，不仅可有效对边坡进行加固，同时满足了生态设计的要求。在无法采用缓边坡大开挖且地下岩层能有效提供锚固力地段，可采取陡坡率+强支挡方案。同时，为了保证工程安全，实际施工时应采用“动态设计法”，通过施工坡体的变形监测情况指导施工，必要时可对设计内容作适当调整。

参考文献

[1] 《公路路基设计规范》JTG D30-2015[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

[2] 《公路路基施工技术规范》JTG/T 3610-2019[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司，2019。

[3] 《铁路路基支挡结构设计规范》TB 10025-2019[S].北京：中国铁道出版社，2019.

[4] 潘洲大道北连接线初步设计勘察报告[R].中国公路工程咨询集团有限公司，2021.