城市道路高路堑边坡设计探讨

廖优

摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，城市道路工程建设越来越多。城市道路与公路的高边坡处理有较大差异。当前公路高路堑边坡设计主要采用坡率法，即通过边坡高度和坡度的控制与调整，无需进行特殊工程加固便能使边坡达到自身结构稳定状态的处理。文中首先分析了公路边坡分类和变形类型，其次探讨了城市道路高路堑边坡设计要点，最后论述了存在问题和研究方向，以供参考。。

关键词：道路工程;高路堑;边坡防护

引言

随着我国城市化进程的不断发展，城市建设逐渐向城市远郊的山区丘陵地带推进，市政工程已无法避免高大路堑边坡等特殊性工点的建设。然而，市政道路边坡常受现状地形和边坡上既有建构筑物等条件限制，抗滑桩作为一种刚性支护措施成为了此类边坡的主要支护形式。

1公路边坡分类和变形类型

公路边坡的分类：根据填挖分为路堤边坡（填方）和路堑边坡（挖方），同时现行的《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）规定：①对土质挖方高度超过20m、岩质挖方超过30m边坡称为深路堑（路堑高边坡）;②填方边坡高度超过20m的路堤称为高路堤。同时按照边坡岩土构成分为土质边坡、岩质边坡及二元结构边坡，按岩体地质构造分为均质或类均质土结构边坡、近水平层状结构边坡、顺倾层状结构边坡、反倾层状结构边坡、破碎状结构边坡及块状结构边坡。按照变形深度分为坡面变形（深1m～2m）、边坡变形（深<10m，变形在边坡范围内）及坡体变形（深≥10m，变形超越边坡范围）。按照变形范围分为局部变形、整体变形。按变形性质分为坡面冲刷、风化剥落、表层溜塌、危岩、落石、滑坡及倾倒。

2城市道路高路堑边坡设计要点

2.1坡率的确定

公路路堑可以选择的坡形主要有直线形、上陡下缓形、上缓下陡形、台阶形，其中，直线形边坡坡形对于高度较小的均质及薄层互层边坡较为适用;上陡下缓形边坡坡形则适用于较高且上部岩土层稳定性良好的多层土边坡;上缓下陡形坡形适用于上部覆盖层稳定性比下部岩土层差的边坡;台阶形边坡适用于较高且由多层土组成的边坡，应在其中部以及岩土层界面增设宽度至少1.0m的平台，以形成台阶形边坡。综合考虑各种边坡形式的适用范围以及本公路工程路堑高边坡实际情况，本段整体采用上缓下陡台阶形边坡。在确定好边坡坡形的基础上进行坡率分析，以保证施工安全，降低造价及工程运行安全。

2.2设计锚固力和张拉力的确定

边坡预加固主要目的是防止坡体开挖后出现卸荷。土质（类土质）边坡，超张拉力一般为设计拉力的1.2倍以上，从而确保锁定拉力不小于设计拉力。岩质边坡，超张拉力一般为设计拉力的1.1倍以上，从而确保锁定拉力不小于设计拉力。锚固长度、锚固段是否必须深入基岩，一般情况下深入10m～12m。

2.3加固措施的主要原则

地质资料为基础的原则，高边坡设计应以翔实的地质勘查资料为基础。坡率与工程加固措施相结合，一般边坡以稳定坡率为主，高边坡应综合考虑环保与工程规模，考虑采用陡坡率+工程措施，减小边坡高度，降低用地和开挖规模。路堑高边坡设计遵循“减载、固脚、强腰、排水”的原则，逐工点设计，根据边坡稳定性分析，提出分级高度、边坡坡率、加固方案等。路堑高边坡地质条件复杂，岩土体产状多变，要及时根据施工过程中发现的真实地质情况，对设计文件进行必要的补充和完善，故施工过程中动态设计非常重要。边坡设计应对施工提出严格要求，避免不合理的施工导致边坡失稳。尽量加强边坡坡面绿化防护，提高环境保护。

2.4边界条件

数值分析采用二维平面应变模型，假设底部足够深，不受边坡开挖的影响，模型底部可采用水平位移和竖直位移为0作为边界条件;模型左右两侧距离开挖位置较远，假定其水平位移为0;电塔荷载等效为边坡坡顶线性荷载;该处地下水位较深，地下水位对边坡开挖几乎无影响，数值分析中不予考虑。

2.5边坡加固防护

当前常见的高路堑边坡加固措施主要有坡脚支挡和预应力锚杆（索）等，坡脚支挡缺乏美观性、人工雕琢痕迹过强，出于美观考虑，预应力锚索全部嵌入，锚索选用设计抗拉强度1860MPa、无黏结钢绞线编制，并划分为几个相同的锚固单元。进行以上加固设计后还应进行极限平衡计算，计算结果显示，压力分散型预应力锚索格梁边坡加固后，边坡安全系数提高至1.27，基本达到设计要求，且加固后的边坡塑性区分布图显示，加固处理后边坡塑性区并未贯通整个坡体，边坡仍处于稳定状态，放坡前采用锚杆加固，防陡坡后采用预应力锚索，所以无黏结钢绞线使用量增大，锚杆使用量减少，其余格梁防护工程量及坡面防护均有不同程度减少，优化设计后造价比原设计低出10%。

2.6岩土体与浆体黏结强度的取值

锚索水泥砂浆体与其周围岩土的粘聚力是参考值，锚索工程施工前必须在施工现场进行拉拔试验，以确定实际的抗拔力以验证设计参数选择是否合理，并根据现场试验结果加以修正，最终确定黏结强度和有效锚固长度。

3存在问题和研究方向

a.由于边坡工程问题的复杂性，工程设计预加固措施可行度仍然较低;b.边坡的典型工程地质模式缺乏系统归纳，其变形失稳机理有待深入研究;c.边坡稳定分析的计算模式较为简单且假定较多，计算参数取值依据不足;d.边坡设计计算理论不完善，定量化计算水平和准确性较低;e.边坡开挖松弛的力学原理、变形破坏模式和数值模拟研究不够深入;f.边坡锚固工程的使用条件及其耐久性尚需深入研究。

结语

本文對高路堑边坡高压电塔保护支挡设计方案进行比选，推荐采用预应力锚索单排桩支护方式支护边坡，并采用有限元方法对支护方案进行验证，得到其稳定性验收安全系数为2.313，高压电塔控制性指标杆塔结构倾斜度为0.105%，均符合规范要求;说明所采取的支护方案能保障道路及高压电塔的运营安全。

参考文献

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