运营期高速公路高路堤边坡养护设计及效果验证.pdf

广东公路交通Vｏl.43Nｏ.６２０17年第６期ＧｕaｎｇｄｏｎｇHiｇhwaｙＣｏｍｍｕｎiｃatiｏｎｓＤｅｃ.２０17文章编号：1６71－7６19（２０1６）０６－００55－０６运营期高速公路高路堤边坡养护设计及效果验证刘琼（广东华路交通科技有限公司，广州51０4２０）摘要：高速公路沿线高路堤边坡运营多年后，由于受到边坡所在区域不良工程地质、水文、外部环境、人工堆载、人为开挖破坏及大气降雨等内外因作用下，往往出现不利于边坡稳定性的病害、变形及应力，对高速公路的运营安全非常不利，因此很有必要对公路沿线存在安全隐患的高路堤边坡进行定期监测与定期病害检查，并根据定期监测与检查结果及时进行养护处治与效果验证。结合广东省江肇高速公路K２６7高路堤边坡养护设计方案综合比较及处治后设计方案的可行性进行了监测验证，可供类似工程提供参考。关键词：运营期；公路；高路堤边坡；养护设计；监测中图分类号：Ｕ41６.1２文献标志码：Ｂ０引言1工程概况“十三五”期间，广东省内高速公路运营总里1.1江肇高速公路K２６7路堤边坡原设计情况程数将突破1万ｋｍ以上，如此快速且大规模的高该路堤边坡原设计为三级，为半填半挖地带，速公路建设，势必会开挖形成大量的高陡边坡与最大填方高度约19ｍ。一级坡坡率1∶1.5，二、三高路堤边坡，尤其在广东省粤北与粤东等山区地级坡坡率1∶1.75；一级坡高８ｍ，二级坡高６ｍ，区，开挖得到的高路堤边坡和高路堑边坡，不仅分三级坡高5ｍ；一、二级坡坡面采用植草防护，三级布密度大、数量多与坡体高陡，而且这些高路堤边坡坡脚采用浆砌片石护脚。坡经历的工程地质与水文极其复杂，足以堪称地1.２路堤边坡情况质博物馆。如此巨大的高陡边坡在经过多年的运1.２.1地形地貌营后，由于受到大气降雨或者人为开挖因素的影该边坡所处的地势自西南向东北倾斜，大部响，许多边坡的安全稳定性均发生了变化，其中边分地区属冲积平原区，主要是由河流沉积物形成，坡的病害（譬如坡体裂缝、不均匀沉降、排水设施属堆积地貌。其次是低山丘陵台地区，大部分是失效及坡体锚索预应力损失过大等），以及坡体过大量花岗岩侵入形成，属侵蚀地貌。该路堤边坡大的变形和应力都是影响边坡稳定性的主要因地貌属丘陵台地地貌，坡面植被较发育，地形起伏素。较大。原自然边坡坡度在15°～２６°之间，线路走本文结合广东江肇高速公路K２６7回填高路向31６°，路堤边坡坡向２２６°。线路左侧坡脚为鱼堤边坡，在充分掌握该边坡工程地质、地形地貌塘，常年积水。与水文的基础上，根据边坡的定期检查、变形监1.２.２边坡岩性测、应力监测等结果确定滑动面、滑动面范围以根据钻孔揭露，该填方高路堤边坡土（岩）层及室内土工试验得出的岩土参数，对滑动范围与按揭露情况从上至下逐次为：石渣填筑土，粉质粘病害较严重区域的安全稳定性进行了计算分析，土、强风化泥质砂岩夹泥灰岩和微风化灰岩，钻探根据坡体岩层揭露的地质与水文资料，对拟定的孔布置见图1，钻取的岩土体具体性状分别见图２三种养护设计方案进行了对比分析。该边坡养与图3。护处治设计结束后，对其典型断面进行了定期监①石渣填筑土：杂色，土石成分复杂，主要由测，以便验证本文选定的养护设计方案的可行粉砂质泥岩风化土（石）经人工回填而成，含大量性。碎石。作者简介：刘琼（19８3.０８－），女，大学本科，路桥工程师，现从事路桥检测工作，E－Mail：19０9８91６5@ｑｑ.ｃｏｍ。·55· ２０17年第６期广东公路交通总第153期色，硬塑，芯样极为破碎，夹中风化碎石。④中—微风化灰岩：灰色，中粗粒结构，块状构造，岩芯破碎，局部呈短柱状，见方解石脉填充，硬质岩。1.２.3地质构造现场调查时，右侧路堑一级坡坡脚测得层面产状为19００∠２1０（见图4与图5）。1.２.4水文地质条件图1江肇高速公路K２６7路堤边坡钻探孔布置勘探揭露深度范围内，场地地下水赋存形式主要有基岩风化裂隙水。基岩风化裂隙水主要赋②坡积亚粘土：褐红、褐黄色，土质不均匀，含存于强～弱风化岩的裂隙中，由上部大气降水渗较多碎石，稍湿呈硬塑状，粘性较强。透补给，富水性弱（见图６与图7）。③全—强风化泥质砂岩夹泥灰岩：黄褐、灰黄图21号钻探孔钻孔芯样图3２号钻探孔钻孔芯样图4路堤坡脚附近裸露岩体图5坡面裸露岩石层面产状19００∠２1０图6路面下涵洞墙脚喷水图7涵洞侧壁渗漏水·5６· ２０17年第６期刘琼：运营期高速公路高路堤边坡养护设计及效果验证总第153期1.3路堤边坡病害情况1.3.1裂缝宽度变化速率增大原裂缝在高速公路慢车道范围，裂缝宽度一个半月时间从5～1０ｍｍ发展到35～4０ｍｍ，路堤滑坡区域中央绿化带与护栏路缘石裂缝，裂缝变化速率２０ｍｍ／月：裂缝宽度一个半月时间从5～15ｍｍ发展到15～5０ｍｍ，裂缝变化速率２3.3ｍｍ／月。图11高路堤坡脚下挡墙开裂２边坡稳定性评估及计算分析该边坡破坏形式为接近圆弧面，因此边坡稳定系数计算采用圆弧滑动面进行计算。根据施工情况及相关规范要求，采用理正岩土软件中简化Ｂiｓhｏｐ法计算，选取该路堤边坡高度最大的断面进行稳定性分析，根据地质勘察报告及实际工程经图8滑坡路堤边坡超车道裂缝验，检算采用的力学参数见表1。表1边坡检算选用的力学参数岩体力学指标项目指标重度／粘聚力内摩3（ｇ／ｃｍ）C／ｋＰa擦角／°石渣填筑土1.55８15.5坡积亚粘土1.８1191８.5全风化灰岩1.99２６２5.5图9路堤中央分隔带裂缝强风化灰岩（半岩半土）２.０5２9２８.5强风化灰岩（碎块状）２.０5313０.51.3.２裂缝分布范围扩大路面弧形裂缝分布长度从55ｍ迅速扩展到1２7根据极限平衡原理并运用工程通用的理正软ｍ，滑坡路堤所在区域路面裂缝分布范围明显扩大。件对其进行稳定性计算分析，得出该高路堤边坡1.3.3滑坡范围扩大滑坡区域的安全系数为K０=０.997，见表２。通过从裂缝分布情况来看，该路堤滑坡范围已经反算得知保证该高路堤边坡稳定安全系数达到规扩大至附近通道桥锥坡挡墙与过水涵洞。范值1.２，设计所需的阻滑力F=２535ｋN／ｍ。表２稳定性安全系数计算结果（极限平衡法）计算结果项目结果评价规范要求计算结果稳定系数K>1.０００.99不稳定（1）由于地下水情况不明，未考虑降雨及地备注下水位对边坡稳定性影响；（２）未考虑节理组合对边坡稳定计算影响。图10附近过水涵洞八字墙开裂·57· ２０17年第６期广东公路交通总第153期该路堤边坡滑动变形期间（鱼塘边砌石位置）了较大变形。如在靠近路堤边坡脚部位置设置最大变形深度为5ｍ左右，最大位移观测值为预应力锚索重力式挡土墙且不刷坡，可以对滑坡4２.０ｍｍ（上期为17.4ｍｍ（1ｍ深度）），1ｍ深度变形区域的路堤起到很好的保护作用。由于重平均日变形速率为1２.3ｍｍ／ｄ。深层位移随时间力式挡土墙其基础埋置深度常常偏浅，易位于潜变化见图1２。在的滑面之上或其附近，当外部条件出现不利因素后，挡墙因埋深不够、支挡能力不足而发生变形失稳。4.3设计方案Ⅲ（预应力锚索框架梁结构＋平台钢花管注浆）为防止该高路堤边坡变形急剧增加，对高速公路运营安全不利，拟采用以下设计方案Ⅲ：（1）一级平台采用抗滑桩，沿线路方向间距６ｍ，每根桩设２根锚索，锚索设计荷载5２０ｋN，锚索图12路堤坡脚（鱼塘边）深层位移随时间变化倾角分别为２２.5°与２7.5°。一级坡设3排锚索框架，沿线路方向间距3ｍ，锚索设计荷载5２０ｋN，锚3滑坡异常变形原因分析索倾角为２5°（见图13与图14）。该高路堤边坡局部已发生变形，变形量相对（２）对于路面设计3排φ２.０×1.5ｍｍ钢花管较大，累计位移已达６０ｍｍ，变形深度约1２～15注浆加固，排距3.０ｍ，顺线路方向间距3.０ｍ，梅ｍ。产生滑动变形的主要原因：花形布置。（1）原路堤边坡为半填半挖地带，因此该路堤（3）一级、二级、三级坡脚位置仰斜排水孔入边坡滑动变形易出现在填挖分界面区域。强风化层６～８ｍ。（２）该路堤边坡一级与二级坡均为植草护坡，4.4方案比较三级为浆砌片石，处治方法均为坡体表面处治，现根据上述三个设计方案综合分析比较，方案场调查得知，该坡体的排水孔大部分已经失效，且Ⅰ高路堤边坡所隶属于的山体过大，虽然经济性横向排水沟均已被杂草堵塞。因此在连续雨季作较好，但破坏坡面植被且对环保不利；方案Ⅱ虽不用下，边坡土体受雨水冲蚀，使得边坡的稳定性大为降低。破坏坡面植被，但重力式挡土墙因埋深受限，不能（3）该路堤边坡岩层为顺层，岩层倾向２5°，岩够一次性根治该路堤滑坡，很难抑制该坡体目前层上下层易产生滑动面，这是影响该边坡的主要较大的变形，该设计方案既不经济，施工也有难地质因素。度；方案Ⅲ虽较方案Ⅰ与方案Ⅱ造价偏高，从技术4边坡方案设计与环保方面及一次性根治病根效果等方面具有明显的优点，因此，本次高路堤边坡滑坡养护设计推4.1设计方案Ⅰ（分级刷坡后使用浆砌片石或拱荐方案Ⅲ。形骨架）该路堤边坡脚部位于鱼塘，路基通过形式为5设计方案验证半挖半填。路堑边坡十分陡峻且山体巨大，最高该路堤高边坡在锚索框架梁及钢花管施工过位置比路基面高出3０～5０ｍ，若路基边坡一级、二程以及施工后持续进行了深层位移监测（图14），级与三级坡均采用浆砌片石或拱形骨架的方案，从1月２4日及２月２８日测斜孔监测数据来看，1虽然施工方便快捷且比较节省养护费用，但破坏月5日至1月２4日最大位移分别为２.4０ｍｍ（1ｍ了边坡的植被且不利于绿色环保。深度），速率为０.13ｍｍ／ｄ，而1月２4至２月２８日4.２设计方案Ⅱ（预应力锚索重力式挡土墙且不仅为０.８ｍｍ，坡体深层变形增量逐渐趋于变形稳刷坡）定。经过后续监测结果得知该深层位移随时间变该路堤边坡脚部有一个长约15０ｍ的鱼塘，化趋于收敛，从而验证了设计方案Ⅲ的可行性和鱼塘由于路基的较大变形，使得鱼塘周边也产生养护效果。·5８· ２０17年第６期刘琼：运营期高速公路高路堤边坡养护设计及效果验证总第153期图13一级坡预应力锚索框架梁设计断面设计图14养护后深层水平位移随时间变化６结语民交通出版社，２００4.（1）本文根据江肇高速公路K２６7回填高路堤［２］李海光.新型支档结构设计与工程实例［M］.北京：人民交通出版社，２００4.边坡工程地质、水文、稳定性分析，以及三种养护［3］公路路基施工技术规范JＴＧＦ1０－２００６［Ｓ］.北京：设计方案综合比对，提出了高填方路堤边坡在顺人民交通出版社，２００６.层岩体结构条件下，适合于灰岩与泥质砂岩接触［4］罗志强.边坡工程监测技术分析［J］.公路，面顺层滑坡的设计方案。２００２（5）：45－4８.（２）根据养护前、后位移监测结果，该高路堤［5］高速公路丛书编委会.高速公路路基设计与施工边坡最高点滑坡区域距离孔口1ｍ和3ｍ深度位［M］.北京：人民交通出版社，２０００.置的深层水平位移速率较养护前均降低约9０％左［６］李京榜.舟曲某高边坡治理工程健康监测研究右，不同深度位置的位移速率已经趋于收敛，验证与分析［Ｄ］.兰州：兰州理工大学，２０14.了该高路堤边坡养护方案的可行性，该填方路堤［7］何海鹰，胡甜，赵健.基于AHＰ的岩质高边坡风边坡的养护设计及方法，可为今后同类工程提供险评估指标体系［J］.中南大学学报（自然科学版），２０1２，借鉴。43（7）：２８６1－２８６８.［８］杨庆利.公路养护管理工作中的边坡养护［J］.参考文献：黑龙江交通科技，２０11，34（６）：２２０－２２1.［1］公路路基设计规范JＴＧＤ3０－２００4［Ｓ］.北京：人［9］汤慧明.谈公路路堑高边坡养护维修［J］.广东·59· ２０17年第６期广东公路交通总第153期建材，２００６（11）：13０－131.和利用［J］.岩石力学与工程学报，２０００（Ｓ1）：113６－114０.［1０］孙立东，邹筑煜.高速公路路堑高边坡养护维修［1２］房锐.公路边坡治理工程效果评价系统研究研究［J］.青海交通科技，２００5（６）：54－55.［Ｄ］.北京：中国铁道科学研究院，２００9.［11］张林洪，扬柯.边坡工程监测资料的稳定性判断（收稿日期：２０17－０８－35）MaintenanceDesignandEffectVerificationforHighEmbankmentSlopeofExpresswayduringtheOperationPeriodLIUQiong（ＧｕaｎｇｄｏｎｇHｕalｕＴｒaｎｓｐｏｒtＴｅｃhｎｏlｏｇｙＣｏ.，Ltｄ.，Ｇｕaｎｇｚhｏｕ51０4２０）Abstract：Aｓｆｏｒthｅhiｇhｅxｐｒｅｓｓwaｙｅｍｂaｎｋｍｅｎtｓlｏｐｅｓ，aｆtｅｒｙｅaｒｓｏｆｏｐｅｒatiｏｎ，ｄｕｅtｏthｅaｄｖｅｒｓｅｅｎｇiｎｅｅｒiｎｇｇｅｏl-ｏｇｙ，hｙｄｒｏlｏｇｙ，ｅxtｅｒｎalｅｎｖiｒｏｎｍｅｎt，aｒtiｆiｃiallｏaｄiｎｇ，aｒtiｆiｃialｅxｃaｖatiｏｎaｎｄatｍｏｓｐhｅｒiｃｒaiｎｆallaｎｄｅtｃ，ｓｏｍｅｄiｓｅaｓｅｓ，ｄｅｆｏｒｍatiｏｎaｎｄｓtｒｅｓｓaｇaiｎｓtthｅｓlｏｐｅｓtaｂilitｙwｏｕlｄｏｃｃｕｒ.Aｎｄthｅｓaｆｅtｙｏｆthｅｏｐｅｒatiｏｎｏｆthｅhiｇhwaｙiｓｖｅｒｙｕｎｆaｖｏｒaｂlｅ，itiｓｎｅｃｅｓｓaｒｙthatｒｅｇｕlaｒｍｏｎitｏｒiｎｇaｎｄｒｅｇｕlaｒｄiｓｅaｓｅiｎｓｐｅｃtiｏｎｓhｏｕlｄｂｅtaｋｅｎｆｏｒthｅhiｇhｅxｐｒｅｓｓwaｙｅｍｂaｎｋｍｅｎtｓlｏｐｅｓwithｓaｆｅtｙhaｚaｒｄｓ，aｎｄatiｍｅlｙｍaiｎtｅｎaｎｃｅaｎｄｖaliｄatiｏｎｓhｏｕlｄｂｅtaｋｅｎaｃｃｏｒｄiｎｇtｏthｅｒｅｇｕlaｒiｎｓｐｅｃtiｏｎｒｅｓｕltｓ.Iｎthiｓｐaｐｅｒ，taｋiｎｇaｃｃｏｕｎtｏｆｍaiｎtｅｎaｎｃｅｄｅｓiｇｎｏｆK２６7hiｇhｅｍｂaｎｋｍｅｎtｓlｏｐｅｏｆJiaｎｇ－ｚhaｏExｐｒｅｓｓwaｙiｎｏｐｅｒatiｏｎaｎｄthｅｐｏｓt－tｒｅatｍｅｎtｄｅｓiｇｎ，aｍｏｎitｏｒiｎｇｖｅｒiｆiｃatiｏｎhaｓｂｅｅｎｃaｒｒiｅｄｏｕt，whiｃhｃｏｕlｄｐｒｏｖiｄｅathｅｏｒｅtiｃalｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓiｍilaｒｐｒｏjｅｃtｓiｎthｅｆｕtｕｒｅ.Keywords：ｏｐｅｒatiｏｎｐｅｒiｏｄ；hiｇhwaｙ；hiｇhｅｍｂaｎｋｍｅｎtｓlｏｐｅ；ｍaiｎtｅｎaｎｃｅｄｅｓiｇｎ；ｍｏｎitｏｒiｎｇ广东省公路学会岩土工程专业委员会换届选举暨学术交流会在清远举行２０17年1０月17～1８日，广东省公路学会岩土工程专业委员会（简称“岩土专委会”）在广东清远召开了会员代表大会并选举产生了新一届理事会，随后召开了岩土专委会第五届理事会第一次常务理事会议暨岩土工程学术交流会。广东省公路学会董青泓、洪显诚副理事长，谭羡群秘书长等领导，岩土工程专业委员会第五届理事候选人、会员单位代表等1２０余人参加了换届选举会议，大会选举产生了８9名理事及37名常务理事。换届选举会议结束后，举行了主题为“岩土工程新材料及智能技术发展和热点问题”的学术交流会，邀请了中国工程院院士、郑州大学教授王复明，中国铁道科学研究院深圳研究设计院研究员刘国楠等作了9个主旨演讲，内容聚焦岩土工程前沿技术的热点和难点问题，具有较强工程实际意义，会议吸引省内外1６０多名技术人员参会。与会代表还参观考察了惠清高速公路第1８合同段太和洞隧道支洞、洞顶古滑坡体处治等项目施工现场，建设单位广东惠清高速公路有限以及施工单位中铁十二局分别就建设、施工技术进行了讲解，使参会代表对岩土工程现场技术问题有了进一步的了解。本次学术交流会促进了我省公路行业岩土工程领域的技术交流，加强了先进技术的传播和推广。（广东省公路学会岩土工程专业委员会供稿）·６０·