维普资讯 http://www.cqvip.com 曼墨…曼 ．墼塑…………………………………………………………… 亘 某高 速公路路堑边坡稳定性分析及 加固支护设计 陈科平 （中南大学地学与环境工程学院） 摘要以某高速公路路堑边坡支护加固为例，用软件计算和瑞典条分法分析了该边坡的稳定性，根据边 坡周边环境，综合考虑多方因素后，提出用预应力锚索＋抗滑桩进行加固支护。 关键词边坡支护加固预应力锚索抗滑桩 １ 工程概况 某高速公路Ｋ５０＋０１０—１７５左侧需切方并将 形成一最大高度约４０ｍ的路堑边坡。根据已得到 的地质资料和路线设计，该路堑地段处于长期风化、 切割、剥蚀的低山丘陵地貌区，原始山丘坡角度一般 为４０。，部分４５。一５０。，相对高差约９７ｍ。该路堑段 图２ Ｋ５０＋０１０～１７５边坡地质剖面图 横切在山腰地区，长约１００ｍ（图１）。根据地质资料 和路线设计，该路堑地段处于长期风化、切割、剥蚀 的低山丘陵地貌区，经雨水的浸泡和挖方造成的卸 荷作用，该边坡很容易产生破坏。由于该高速公路 等级为一级，如果该边坡发生破坏，将会造成重大的 经济损失、甚至会产生很严重的不良社会影响，这引 应力失稳，将产生倾向路基的不对称应力沿软弱结 构面扩张蠕变。在水作用下，易使边坡产生滑塌或 崩塌等地质灾害。 （２）水文地质情况：本路堑段水体不发育，地下 水主要为第四系孔隙水，贮存于上部第四系耕植土 层中，受大气降水补给，其透水性、富水性弱，下部存 在基岩风化裂隙水，水量相对较贫，富水性、透水性 起了当地各级政府部门及相关职能部门的高度重 视，决定对该边坡进行永久性治理。 较差，对混凝土无腐蚀作用。 （３）地震效应：据查中国地震动参数区划图 （２００１年版）以及《江西省地震动参数区划分图》 （２００３年），工程区场地地震基本烈度为Ⅵ，地震加 速度为０．０５ｇ。 ３边坡稳定性分析 Ｊ 通过对其岩土工程勘察报告进行的详细分析， 图１边坡地质平面图 坡高大约３０ｍ以上的岩石以黑色泥质类岩石为主， 挖方后形成的边坡为土质边坡。中间层的强风化板 岩结构大部分已破坏，但裂隙很发育，同时，此边坡 ２工程地质条件 （１）工程地质情况：经地质钻探揭露，坡体上覆 土层（含碎石层）厚度约２—８ｍ，下伏基岩风化层较 厚，约４—６ｍ（Ｋ５０＋１００左２０ｍ钻孑Ｌ １４ｍ深见弱风 地下水主要为第四系地下水，贮存于上部第四系耕 植土层中，受大气降水补给，其透水性、富水性弱，但 该边坡顶部的上覆地层已被开挖，大气降水必定会 渗透到强风化层中，从而影响边坡的稳定。下部存 化基层），岩体破碎，节理裂隙发育（１２０。＜６９。，１８５。 ＜５７。，２８０。＜４０。，图２）。路基开挖后，临空面边坡 ［收稿日期］２００６－９—０７ 在基岩风化裂隙水，但是水量相对较贫，富水性、透 水性都较差，所以，该边坡滑动方式应该为通过强风 ６３ 维普资讯 http://www.cqvip.com 垦雪 …………………………………………Ｇ…ＥＯ…ＴＥＣ…ＨＮ…ＩＣＡ…Ｌ ＥＮ…ＧＩ…ＮＥＥ…ＲＩＮ…Ｇ Ｗ…ＯＲ…ＬＤ…ＶＯ…Ｌ １…０…Ｎｏ．２． 表Ｉ瑞典条分法计算表 分带号ｉ ’ ｓｉｎ ＝Ｏ．Ｉ ｃｏ靴ｉ：Ｉ一０．Ｉｆ ×ｓｉｎａｉ ×ＣＯ￥Ｏｔ‘ 圳 ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ 枷 帅 Ｏ．３ Ｏ．２ Ｏ．２ Ｏ．Ｏ Ｏ．１ ５ ｍ 勰 ” Ｏ．２ ５ １ ６ ４ ３ ２ ５ ８ Ｏ ２ ９ Ｏ １ Ｏ．３ Ｏ．４ Ｏ．５ Ｏ．６ Ｏ．７ Ｏ．８ ０．９ １．Ｏ 化层的圆弧滑动。强风化板岩的内摩擦角为２３。， 凝聚力为６０ｋＰａ。强风化板岩倾角为３０。，倾向 ８ ９ ９ Ｏ ９ ９ ８ ８ ７ ６ ５ ４ ３ Ｏｍ ，． ３１０。。该斜坡坡角为４０。，根据斜坡变形地质力学 构面粘聚力（ｋＰａ）；ｈ 为第ｉ条土的高度（ｍ）；ｂ为 土条的宽度（ｍ）；Ｇ 为第ｉ条土的重量（ｋＮ）；Ｏ／ 为 第ｉ段圆弧的切线与水平线的夹角（。）。由上式得 模式，当层状体斜坡的相对软弱面的倾角小于等于 该坡坡角时，此边坡的主要变形模式为滑移一弯曲 形，可能的破坏模式为顺层转动形滑坡。根据现场 地形地貌，选取最典型断面进行稳定性计算。计算 到改变坡的安全系数Ｆｓ＝１．１１。同时采用“同济启 明星边坡稳定分析计算软件ＳＬＯＰＥ １．０”对该边坡 多个典型断面进行稳定性分析，发现计算该边坡稳 定性系数在１．０５～１．１６之间。根据《建筑边坡工程 中，分别针对不同的荷载组合进行分析。按费伦纽 ５０３３０—２００２），详细请见表２。 ８ ２ ２ ３ Ｏ １ Ｏ ６ ９ ５ ５ ９ ２ ３ ８ —Ｌ ｍ 孤 技术规范》（ＧＢ 斯方法确定出假定的危险滑动面，在将滑动面条分， 通过瑞典条分法计算其安全系数， 值（表ｌ、图３）。 表２边坡稳定安全性系数表 ５ ８ ４ ３ ４ ７ ５ ２ ８ ２ ６ ４ ７ ７ Ｏ一 ＆Ｈ ∞ ｍ 狮 从表２得到，圆弧滑动法计算的一级边坡其安 全系数应为Ｆ ＝１．３０。该边坡通过手算与软件计 算，其安全性系数 均小于１．３０。因此，该边坡处 图３瑞典条分法示意图 于不稳定稳定，为了保证该边坡在今后公路的施工 过程中和公路的使用过程中不发生破坏，应该对其 采取有效的支护措施，以确保边坡及坡顶、坡脚处建 由上图知：圆弧ＡＣ圆心角＝９９。，圆弧半径Ｒ＝ ６０．５４ｍ，】，＝２０ｋＮ・ｍ～，ｃ＝６０ｋＰａ， ＝２３。，ｂ＝ ０．１，Ｒ＝６０．５４ｍ。 （构）筑物和生命财产的安全。 ４边坡加固支护设计… ＝１０４６ｍ ．计算弧长 ｃ：ＡＣ＝卫 ！ ４．１边坡设计的原则 本工程边坡设计遵循以下原则：１）设计必须充 分保证边坡本身及边坡周边环境的安全；２）在保证 边坡安全的前提下，进行多种支护方案的技术经济 分析论证；优化设计方案，尽量减少支护工程量，以 Ｆ。＝ ｔａｎ￣ｂＥＧｃｏｓａｆ＋ｃ∑ｆｌ ｔａｎ￣ｂＥＴｂｈ ｃｏｓ０ｃ ＋ｃ∑ｆｆ ∑Ｇ Ｓｉｎａ ＝ — Ｅ＇ｙｂｈｉ ｓｉｎａ ¨ ２０×６．０５４×∑＾ ｓｉｎ０ｃ …‘ 上式中： 为边坡安全系数；咖为结构面内摩 擦角（。）；】，为岩土体天然重度（ｋＮ・ｍ ）；ｃ为结 ６４ 达到尽可能降低工程造价的目的；３）设计不仅考虑 支护工程施工的可行和方便，还应兼顾后续工程如 维普资讯 http://www.cqvip.com ＿土壬 …篓 量一墨 翌…………．………………………………………………………………………………………… 童 虽 ｉｌｌｉ 路面施工的可行、方便；４）设计应考虑方便信息化 施工，便于边坡监测和变形控制。 ４．２边坡设计 根据场地岩土条件，综合考虑周边环境及边坡 高度等因素，切方后边坡支护方案，不宜采用重力式 挡墙。同时，需要严格控制边坡的变形，保证边坡安 全，又要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等综 合因素的实际出发，满足施工进度的要求，同时还 须考虑支护结构造价的合理性，经过多方案综合考 。 照 图５锚索大样图 虑和反复比较，选取预应力锚索＋抗滑桩进行支护， 并辅以表面排水。根据本工程特点，经理论计算，并 结合现场实际情况制定加固方案（图４）及参数如下： 图４边坡加固支护剖面图 （１）抗滑桩设计：采用人工挖孔方桩，桩的断面 尺寸１ｍ×２ｍ，桩心距３．０ｍ，桩长１５ｍ；单桩的配筋 为：桩身配筋２８ ５，加强筋８咖１２，箍筋 ＠２００， 桩芯砼强度等级Ｃ２５。 （２）锚索设计：在每根抗滑桩顶端设置一道预应力 锚索，预应力锚索采用郇１５．２（７× √ ＝１８６０／Ｎ・ ｍｌｎ ）高强度低松弛无粘结钢绞线，每根锚索设计吨 位４５０ｋＮ，预紧力为５０ｋＮ，对应采用ＸＭ１５—４型锚具。 孔径１３０ｍｍ。锚索横向间距３．０ｍ。锚索总长为 １４．０ｍ，其中自由段８ｍ，锚固段６ｍ，水泥浆强度等级为 Ｍ３０，锚索注浆压力１—２１￣ａ（图５）。 （３）桩顶冠梁设计：桩顶圈梁的断面尺寸规格 为１８００ｍｍ×６００ｍｍ，配筋为１４担５，箍筋６６＠２００， 混凝土等级为Ｃ２５。 ・（４）边坡顶地面硬化及设置排水沟：把边坡底 部的裂缝用水泥砂浆掺水玻璃嵌缝，以及加强边坡 壁及边坡底部的排水，防止雨水渗入浸泡边坡。 ５加固效果 经验算，加固后的边坡稳定性安全系数Ｋ在 １．３９—１．５１之间，体现了该支护设计的经济性。边 坡监测自抗滑桩与锚索施工期间开始，测得边坡各 项监测累计最大值为：最大位移量为１７ｍｍ，最大沉 降量为１４ｍｍ，锚索拉力最大拉力为４６５ｋＮ。边坡位 移、沉降及锚索拉力经过半年的变化已基本趋于稳 定，并且都在设计允许的范围内，表明边坡支护体系 处于良好的工作状态。 ６结束语 通过对该边坡加固支护成功经验的总结，可以 得到如下几点结论： （１）该路堑边坡永久性支护采用预应力锚索＋ 抗滑桩支护结构，经济合理，技术可靠，经过半年的 监测表明边坡安全稳定，完全满足设计要求。 （２）施工中应建立健全监测制度，随时提供有 关支护和边坡内部岩土体变形信息，以便及时掌握， 调整施工顺序，确保工程安全施工。 （３）在边坡支护加固工程中应根据边坡周边环境 不同，结合自身的工程经验采用不同支护及其参数，因 地制宜，可以有效减少工程造价及节约边坡支护空间。 （４）永久性锚索的防腐耐久性应充分重视，且 对锚头部份进行密封防腐处理。 参考文献 ［１］ 重庆市建设委员会．建筑边坡工程技术规范（ＧＢ５０３３０— ２００２）．北京：中国建筑工业出版社出版，２００２． ［２］ 黄阳才，范景伟．开挖边坡的稳定性研究．成都科技大学学报， １９９５，８２９（１）：８１—８６． ［３］姜德义．边坡稳定性分析与滑坡防治．重庆：重庆大学出版社，２ＯＯ５． ［４］ 张友良，冯义庭，范建海，等．抗滑桩与滑坡体相互作用的研 究．岩石力学与工程学报，２００２，２１（６）：８３９—８４２． 作者通讯地址：湖南长沙中南大学地学院ｌｌ６ 邮编：４１００８３