國道G323 花崗巖殘積土邊坡錨固設(shè)計

黃少強

(清遠市公路管理局，廣東清遠 511510)

花崗巖殘積土邊坡土體自然狀態(tài)下往往較致密，具有較大的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力。所以，該類邊坡坡體可提供較大的錨固力，適宜采用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)進行該類邊坡的加固［1］～［3］。國道G323 線改造工程連山縣吉田鎮(zhèn)至鷹揚關(guān)段K617+823～K618+020 段左側(cè)塹坡為典型的花崗巖殘積土邊坡。

G323 線連山吉田至鷹揚關(guān)段改造工程K617+823～K618+020 段左側(cè)邊坡位于中低山剝蝕區(qū)，該處無大的構(gòu)造跡象，地下水不發(fā)育，主要為基巖裂隙水。

邊坡土體為中粗粒二長花崗巖和中粗粒斑狀云母二長花崗巖的風(fēng)化殘積土。主要為黏砂土、砂土為主，局部有砂黏土，局部夾直徑不等的花崗巖硬核。

經(jīng)取樣室內(nèi)試驗知，土體物理力學(xué)參數(shù)為γ = 18 kN/ m3，c=39 kPa，φ=22°。

1 邊坡原設(shè)計方案

該段邊坡原設(shè)計將其視為一般土質(zhì)邊坡，采用坡率法，開挖坡度采用和原自然坡度相近的工程類比方法，按照一級邊坡1∶0.75，二級及以上邊坡1∶1 的坡率開挖，每級邊坡高15～20 m，開挖后不加支護措施。

原設(shè)計方案開挖土石方較大，需大量征用林地，且需挪動邊坡上方的高壓輸電線。最高開挖里程為K617+880，該里程的斷面設(shè)計如圖1 所示。圖中標示的“不支護開挖線”是指按現(xiàn)行公路路基規(guī)范，不采取支擋工程時所允許的開挖線。

該設(shè)計方案存在如下問題。

(1)將邊坡視為一般均質(zhì)土邊坡，忽視了坡體的部分巖體結(jié)構(gòu)特征，沒有充分調(diào)動和利用邊坡本身的自穩(wěn)能力。

(2)開挖后不做任何支擋工程，而只是做簡單的坡面植草，由圖1可知，該方案的開挖線仍未滿足不支護時現(xiàn)行公路規(guī)范所要求的開挖線，所以無法保證邊坡的長期穩(wěn)定。而且實踐證明，此類邊坡在無框架情況下，坡面植草極易破壞。

2 邊坡錨固設(shè)計

一級坡采用1∶0.3 的坡率，坡高10 m;二級及以上邊坡采用1:0.5 的坡率設(shè)計，二級坡高12 m。一級邊坡坡腳采用2.2 m(地面以上1 m)高的重力式擋墻，擋墻以上采用3.2 m×3.2 m 錨桿框架;二級邊坡采用4 m×4 m 或3.2 m×3.2 m 的預(yù)應(yīng)力錨索框架;三級邊坡采用3.2 m×3.2 m 的錨桿(索)框架，如圖1。

該方案開挖土石方量小，征地量小，無需挪動高壓輸電線。且該設(shè)計方案與原設(shè)計方案相比，利于坡面植草綠化。優(yōu)化設(shè)計方案思路新穎，結(jié)構(gòu)輕型，施工方便，與原設(shè)計方案相比可縮短工期，經(jīng)過此次現(xiàn)場試驗驗證完善后，具有在該類邊坡中大量的推廣采用的潛力，特別是在坡頂自然橫坡陡峻或坡頂有建筑物的挖方地段，優(yōu)勢更為明顯。

3 錨固設(shè)計的優(yōu)越性

為了對比錨固設(shè)計方案與原設(shè)計方案，分別進行兩種設(shè)計方案的邊坡穩(wěn)定性計算。采用條分法進行邊坡穩(wěn)定性計算，原設(shè)計及優(yōu)化設(shè)計方案的條塊劃分均如圖2 所示。采用前述的土體重度、內(nèi)摩擦角和黏聚力。按式(1)及式(2)計算邊坡穩(wěn)定系數(shù)，式中各符號的意義見參考文獻［4］。

原設(shè)計及優(yōu)化設(shè)計方案計算結(jié)果如表1 及表2 所示。原設(shè)計方案邊坡穩(wěn)定性計算(表1)中，由于最后一塊劃分面積過小(不足10 m2)，按相關(guān)規(guī)范［4］要求，取倒數(shù)第二塊的穩(wěn)定系數(shù)為整個邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，為0.99。由此可見，原設(shè)計方案，邊坡雖暫時可保持穩(wěn)定，但經(jīng)雨季浸水或人為影響，邊坡的長期穩(wěn)定不能保證，將影響公路的長期運營安全。

優(yōu)化設(shè)計方案邊坡穩(wěn)定性計算，如表2 所示結(jié)果，可達到1.7 左右，可見，該方案經(jīng)規(guī)范施工，可保證邊坡的長期穩(wěn)定，使公路長期運營安全。

圖1 邊坡開挖及加固工程斷面圖

圖2 邊坡穩(wěn)定性計算示意圖

表1 原設(shè)計方案邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

表2 錨固設(shè)計邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

4 結(jié)論

錨桿和錨索組合錨固設(shè)計方案可保證邊坡的長期穩(wěn)定性，而原設(shè)計方案采用緩坡比開挖使邊坡開挖面積較大、開挖高度較高，而花崗巖全風(fēng)化土體抗沖刷能力較低，若坡面面積大，則容易受雨水沖刷，不利于邊坡穩(wěn)定。同時緩開挖也增加了土石方開挖量、征地以及坡頂高壓電桿遷移等費用。

［1］趙曉彥.類土質(zhì)邊坡特性及其錨固設(shè)計理論研［D］.成都:西南交通大學(xué)，2005

［2］余桂紅.高速公路邊坡防治錨索與地梁施工技術(shù)［J］.西部探礦工程，2001(4):128－219

［3］李林，李鎖平.朱礦東山頭滑體錨固優(yōu)化研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2002，21(9):1375－1377

［4］GB50330－2002 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］