路堑边坡设计.docx

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1、路堑边坡概况
本次设计路堑边坡划分为两类:深挖路堑边坡和一般路堑边坡。
2、路堑边坡设计原则及概要
“以人为本”的设计理念,贯彻“安全、环保、经济”的指导方针,并遵循“减载、固脚、强腰、排水、绿化”相结合的原则,方便施工的原则。
1、综合治理,防治结合,一次根治、不留后患;
2、深入分析工程地质条件,增强工程预判,提高技术措施的针对性;
3、合理放坡、加固适度,尽量做到土石方填挖平衡,减小征地和弃方;
4、“减载、固脚、护腰、排水”提高边坡整体稳定性;
5、技术措施合理、实用可靠,施工方便、安全;
6、增强边坡绿化,加固防护工程实用与美观相结合,力求工程与环境协调,提高工程社会效益;
7、动态设计,信息化施工,力求设计—施工科学、合理。
,在合理设计坡率条件下,以防护为主、少加固或不加固的原则设计。仅针对需要收陡边坡、不良岩土、地下水发育、边坡稳定性不够等情况采用加固措施。
一般路堑边坡坡形坡率设计如下:
一般路堑边坡坡坡率表 表1
岩性
风化程度
分级坡咼
边坡坡率
平台宽度
砂岩、泥岩、泥
全风化
8〜10m
1:〜1:
2m
质粉砂岩,或砂
强风化
8〜10m
1:〜1:
2m
泥岩互层
中风化
10m
1:〜1:
2m
设计采用细则如下:
1、边坡高度HW12m,根据边坡岩性按1:~1:—坡到顶。
2、 边坡高度H>12m,采用台阶式设坡,单级坡高8m或10m,平台宽2m并设平台截水沟。坡率跟
3、 地形陡峻地段,按上述坡率设坡将增加边坡总高度时,可采用陡坡率收坡,并进行适当加固,避免剥山皮式放坡。
4、 软质岩(如泥质岩类)和受构造影响强烈路段,或地形陡峻路段,采用锚杆或锚索框架进行加固。
5、 立交范围内弧状边坡,可根据地形适当放坡缓坡,避免因节理裂隙发育、风化等因素造成局部溜塌、垮塌等。
6、 顺层边坡,应综合产状要素及地形地貌,合理采用放坡或收坡加固处理。


1、路堑高边坡的工程地质特征
(1)地层岩性:地层岩性及其组合是构成高边坡的物质基础,岩性决定岩石的强度,抗风化能力,岩体结构与所能保持的稳定边坡高度及坡度密切相关。
(2) 地质构造:地质构造决定岩层的产状,节理裂隙的性质及发育程度,断层破碎带的性质等,这些因素又决定了路堑边坡的岩体结构、破碎程度和地下水的赋存情况。
(3) 边坡岩体的风化程度:岩体风化一方面破坏了岩体的完整性,另一方面使岩石物质成份发生变化,导致岩石物理力学性质的改变,直接影响岩体的强度及其水稳性,进而影响路堑边坡的稳定性。
(4) 水文地质条件:水是造成边坡失稳的主要诱发因素,地下水软化岩土体,降低其强度,增大重度而增大了下滑力,有时还产生静、动水压力。这些均不利于边坡的稳定。是否存在地下水及其发育程度是评价边坡稳定的重要因素。
2、路堑边坡坡形、坡率、坡高及加固措施
路堑边坡的开挖是对山体应力状态的重大改变,如处理不当,将是造成边坡失稳的直接原因。因此路堑边坡的设计是否合理是决定路堑边坡稳定的关键,它包括确定坡形、坡率、边坡高度和加固与防护结构的类型等。故在一定的工程地质条件下,路堑边坡的稳定性取决于设计的坡形坡高及加固措施是否与地质条件相适应。
3、施工方法、工艺及施工顺序
施工方法、工艺及施工顺序对路堑边坡的稳定也有很大影响,故应结合不同地质条件及工程特性,在设计合理的前提下,做好施工组织,选择合理的施工方法及工艺,尤其做好开挖与支挡工程的有机配合。如对稳定性风险较大的边坡,必须分级开挖,随即支挡,挖一级,支挡防护一级,再向下开挖。若一挖到底再进行加固防护,或采用大爆破等不当施工方法,可能造成边坡失稳变形,轻则局部坍塌,重则引发工程滑坡,从而增加工程费用及影响施工进度。
4、其它
除上述因素以外,如破坏植被,生产、生活用水管理不善、边坡上部人为堆载等,均对边坡的稳定有不利的影响。

1、边坡深层变形
边坡所在山体或斜坡体工程地质条件差,有不良坡体结构或岩体结构,有贯通且延伸度长的倾向临空的不利结构面或软弱夹层,地下水发育,影响范围深、边坡较高,存在产生规模较大的滑坡、坍塌、错落等坡体整体失稳变形的可能,其范围常超出边坡范围。针对此类坡体变形,结合坡形、坡率设计,必须采取支挡或加固措施,如预应力锚索框架、锚索框架等,用以固脚强腰,同时辅以必要的排水及减重等措施,确保坡体的稳定。
2、边坡浅层变形
在边坡范围内工程地质条件较差,或含水量高,或有倾向临空的不利结构面,变形破坏可以是一级或数级边坡的变形,但破坏深度一般不超过6〜7m,如坍塌、浅层滑坡、局部契形体滑动等。针对此类边坡变形病害,采用改变坡形、坡率或做一些如锚杆框架、仰斜排水孔等一般加固及排水措施,即可防止病害的发生及变形规模的进一步扩大。
3、坡面变形
当边坡稳定性不受其岩土强度、风化裂隙面和构造结构面的控制而自身稳定时,仅因坡面风化剥蚀和受水冲刷等产生坡面变形,如剥落、溜坍、冲沟等,破坏深度一般为坡体表层1〜2m范围,此类变形只需采取防护措施(如护面墙、浆砌片石护坡、骨架内植草等),即可防止坡面的变形。

路堑高边坡按稳定程度划分为四类。
1、稳定边坡:工程地质条件较好,无不良地质特征和不利的构造面,边坡在设计坡率情况下能保持稳定,边坡不产生变形,不需要采取加固措施,稳定系数
。
2、 基本稳定边坡:工程地质条件一般,无不良地质特征和不利的构造面,边坡在设计坡率情况下基本保持稳定,但在外部不利因素(雨水)影响下,坡面会出现较小的变形或局部破坏,但不会影响道路畅通,坡体不需要加固,只需适当调整边坡坡率、做好截排水措施和进行坡面防冲刷防护,稳定系数K=〜。
3、 欠稳定边坡:工程地质条件较差,有少量不利的构造面,但贯通性差,边坡在设计坡率情况下不足以保持稳定,边坡范围内可能产生明显变形或破坏,对道路安全有较大影响,需要调整边坡坡率或适当加固,稳定系数K=〜。
4、 不稳定边坡:工程地质条件差,有不良地质特征或不利的构造面,边坡在设计坡率情况下不能保持稳定,坡体可能出现严重变形、坍塌或其它破坏,对道路安全有严重影响,坡体需要进行加固和防护,。
高边坡加固防护设计思路
本线路堑高边坡设计遵循“减载、固脚、强腰、排水”的原则,贯彻“建绿色通道,走环保之路”、“恢复自然、水土保持、综合治理、因地制宜、技术先进、经济美观”的理念。在卸载受限制,放坡对自然植被影响严重的路段,采取“强支挡、弱削方”的原则来加固边坡;部分工点具备放坡施工条件,采用放坡减载设计,以缩短工期和降低工程造价。
坡形坡率设计
边坡的坡高及坡率根据工程地质类比、力学计算、生态环境保护、绿化的难易程度及行车视觉等综合考虑确定。本次设计对地形地貌较缓的山坡,采用放坡减载设计;对地形地貌陡峻的路段采用弱削方、强支挡的原则,避免“剥山皮”式的刷坡,针对不同坡体岩土结构采用不同坡形坡率设计:
坡形设计:设计统一采用台阶式边坡,最顶上一级坡高不大于12m,其余每级坡高为10m。边坡平台一般宽2m,对于高度较大的边坡,如有卸载条件,常在坡体中部设计一个或多个6m的宽平台,以减少坡脚应力集中。
坡率设计:根据各个坡体不同的情况,采用工程地质类比的方法,一般路堑边坡坡率值详见表
2:
路堑高边坡坡坡率表 表2
岩性
最大坡高
每级坡咼
边坡坡率
平台宽度
砂岩、泥岩、泥质粉砂岩互层
25〜45m
10m
第1级1:,其余1:
2m
45〜60m
10m
第1、2级1:,其余1:
第2或3级6m,其余2m
>60m
10m
第1、2级1:,其余1:
第2和4级6m,其余2m

岩土边坡常用的支挡加固工程可分为支挡体系(如:各种形式的挡土墙等)和锚式体系(如:一般砂浆锚杆、预应力锚索等)。
不同体系的支挡加固技术措施,既具有各自的优势,也存在一定的局限性和不足。
1、挡土墙(支挡体系):本线设计仅对个别坡高较低而且地形陡峻需要收坡者,采用高2〜3m挡墙;
2、 预应力锚索(锚式体系):通过预应力锚索结构自身特点,锚索体锚入(锚固段)边坡一定深度,并按设计需要对锚索体施加一定张拉力,由此锚索体主动对边坡岩土产生预应力,及时平衡边坡楔形体、潜在裂面(或滑坡体)产生的下滑力,并有效扼制边坡松弛区的发展,从而达到稳定边坡的目的。
3、 钢筋砂浆锚杆:钢筋砂浆锚杆用于边坡浅层变形(坍塌、小型楔体破坏等)的预防性加固。钢筋砂浆锚杆配套格梁,增强了坡面的整体性和稳定性外,并为岩质坡面绿化提供了良好条件。十多年来,国内高速公路路堑边坡已广为应用。

防护的作用和目的:一是控制边坡表层的风化速率;二是防止地表雨水冲刷。
1、残坡积层及全风化岩地层的边坡防护:地层呈土或风化呈土状,为防止坡面受雨水冲刷并兼顾美观,一般采用植物防护,如植树、植草,形成一个隔离坡面的防护层,以减少雨水下渗和缓冲径流条件而保护坡面。也采用分割受水面积、减缓雨水流速和及时引排的措施,如各种类型骨架、框架和格梁等。尤其对本线高液限土粉土、粘性土边坡,由于其长石、云母成分对雨水的作用极其敏感,因此特别需要采用分割受水面积的防护措施。
2、对强、弱风化岩质和坡率较陡边坡,普通植草不易成活的情况,采用客
土植草和培土植草为主,采用适合本地生长草籽,并加入种子量30〜40%的矮灌木籽,有条件时,加适量花卉种子。
3、 对软质岩边坡必要时,设置高1m脚墙加固坡脚,防止积水浸泡软化坡脚。
4、 边坡防护根据以下原则进行选择:
土质边坡和类土质边坡,坡高不大于6m,喷播植草防护;坡高大于6m,采用三维网植草防护;各类型骨架和格梁框架内采用三维网植草防护。
岩质边坡:强风化层采用人字形骨架植草防护或采用6cm厚客土喷播防护。在软质岩强风化层采用人字形骨架植草防护;硬质岩强风化层采用6cm厚客土喷播防护。中〜微风化层采用8~10cm厚客土喷播。
坡残积层及全风化较厚的边坡:该类岩土体容易受雨水冲刷,宜采用
各种类型骨架等措施分割坡面,并适当调小骨架间距,以减小水流的冲刷。
边坡两端可视面及堑顶部位采用铺草皮或喷播植草防护。
对于每个高边坡,应结合工程措施和边坡高度,在适当位置设置检查踏步,以利于边坡的检查、维护;结合地形地貌,相应自然山坡凹槽处的坡面设置急流槽。
5、 防护工程兼顾环境美观的考虑
本线边坡大部分均为土质边坡或类土质边坡,在防护工程的设计时,尽量考虑了采用坡面圬工少(各类骨架)或没有圬工的防护措施;对于岩性差且需要加固的边坡,采用格梁、框梁等坡面抑制件作为边坡传力的结构形式。设计提出:第一,所有植草都应选择适合本地生长的草种;第二,所有喷播植草、三维网喷播植草和客土喷播都应掺入种子量的30〜40%的矮灌木种子混播,使整个坡面营造和谐的边坡景观。
绿化施工单位应合理选择草种和施工季节,严格施工工艺,及时养生;验收检测标准应达到:土质边坡绿化植物覆盖率、成活率不小于95%,岩质边坡绿化植物覆盖率、成活率不小于80%。通过以上措施,最终实现本路段“安全、环保、和谐、舒适”的目标。
6、为加强边坡的养护与管理,在边坡每级坡面适当位置结合检查踏步,采用C20砼预制块砌筑。边坡坡率陡峻时(边坡坡率±1:),为方便上坡,在边坡开口线两侧与堑顶截水沟范围内设置检查踏步。

水是影响边坡稳定的主要因素之一,许多高边坡滑塌不稳定事故都是由水所引发,因而排水防水成为加固边坡的一种措施,也是采用其它各类加固措施时,都必须考虑的辅助措施。排水设计主要分为坡体表面排水及坡体内部排水。
1、坡体表面排水:将坡体表面汇水全部通过平台截水沟排到堑边两端的堑顶截水沟。特殊地段,如自然山坡凹槽处的相应坡面设置急流槽,急流槽连通堑顶截水沟。将汇水通过堑顶截水沟排向边沟排出坡面。
堑顶挡水:当路堑边坡为反坡或堑顶汇水面积不大时,可不设置堑顶截水沟。当堑顶山坡有较大的汇水面积时,,、,将堑顶汇水引向路基边沟。
截水沟和急流槽均采用C20砼预制块砌筑。急流槽内做成阶梯状,以起到减缓流速的作用,同时可作为检查踏步使用。
2、 坡体深层排水:对于地下水(孔隙水、裂隙水、断层破碎带赋水或岩溶水等)埋藏丰富的边坡采用斜孔排水的方法,疏导坡体内的水,降低地下水位,以提高坡体自身的稳定性。斜孔一般深15〜20m,孔径©130mm,斜孔有6°〜10°向外斜率,孔内放置©110mm硬塑透水管。
由于本项目高边坡均为基岩边坡,且丘包浑圆独立,地表水汇水面小,排泄通畅,基岩裂隙水不丰富,故在本阶段不进行系统的深层排水设计,但在施工开挖过程中,发现地下水丰富的边坡,应在相应的位置随机设置深层排水孔。
3、 边坡浅层排水:对浅层赋水的边坡,设置边坡渗沟或支撑渗沟疏干坡面。
4、 堑顶截水沟及各级平台截水沟与堑顶截水沟连接的引流槽,可采用灌木遮挡等措施,使边坡景观自然协调。

本合同段所有高边坡均为岩质边坡,地层岩性主要为侏罗系上统沙溪庙组
(J2s)的泥岩、砂岩、泥质粉砂岩互层,为软质岩。除K181+600〜K181+840右侧边坡岩层产状为245°Z17°,为倾向坡内的逆向坡以外,其余岩层倾角均小于8°,主要为2〜5°,故边坡稳定性不受岩层面控制。,挖方边坡整体稳定性较好,局部坡面稳定性差,由于差异风化及卸荷强烈,节理发育,易发生表层剥落、崩塌和掉块。为保证边坡的长期稳定和安全运营,采取“强腰固脚”加固边坡原则,一般采用框架梁锚杆(锚索)加固。
本次初步设计选取了较有代表性的工点进行出图方案设计。各方案设计边坡所采用的加固防护措施、坡形坡率在其所在地层路堑边坡均有一定的通用性,其详细设计参照本次初步设计方案设计图。比选时,在确保边坡不同设计方案稳定的基础上,综合考虑技术、经济、施工、运营、环保多方面因素对不同的设计方案进行比较。从方案的比选中选择边坡的最优方案定为推荐方案,提高设计的合理性和针对性。方案比选时,既考虑技术、经济、景观、环保因素外,尚须兼顾土石方调配需要的原则。由于本项目位于丘陵区,边坡多开挖至坡顶,具备放坡条件,故推荐采用放缓边坡+中下部弱防护的预加固措施,其中边坡高度大于45米的段落设宽平台,增强边坡的稳定性。
高边坡处治方案比较表
、.1?>万案
、.1?>万案一
万案一
名称
放缓边坡+宽平台+中下部弱防护
放陡边坡+全坡面强防护
主要措施
坡率1:〜1:,坡高大于45m时设
宽平台,锚杆长度9-12m,锚索米用4束低吨位
坡率1:,不设宽平台,锚杆长度
12-15m,锚索米用6束咼吨位
优点
1•缓坡景观效果好,视野开阔,行车舒适性较好。
2•防护工程量较小,工期较短。
,占地较小,对环境影响较小。
2•全坡面锚固,对边坡的加固效好。
缺点
,占地较多,对环境影响大。2•上部边坡绿化防护不具备加固作用,有局部溜坍的可能。
1•陡坡视野较为狭窄,行车舒适性较差。
2•防护工程量较大,工期较长。
造价
较低
较咼
比选结果
推荐
不推荐
根据地形地质条件,高边坡加固方案如下:
路堑高边坡坡加固设计一览表
岩性
最大坡高
加固措施
锚杆锚索长度
砂岩、泥岩、泥质粉砂岩互层
20〜25m
第1级框架锚杆
9m
25〜30m
第1级或第1、2级框架锚杆
9m
30〜40m
第1、2、3级框架锚杆
9m
40〜52m
第1、2、3、4级框架锚杆
第1级9m,以上12m
52〜60m
第1、3、5级框架锚杆,第2、4级
中部框架锚索,两侧框架锚杆
锚杆第1级9m,以上12m;锚索自由段长15m,锚固段长8m
>60m
第1、3、5级框架锚杆,第2、4级
中部框架锚索,两侧框架锚杆
锚杆第1级9m,以上12m;锚索自由段长15m,锚固段长8m

为达到信息化施工、动态设计的目的,对高危边坡,在施工期间应建立边坡监测系统。监测信息用于指导施工,同时可将监测成果作为动态设计的依据。
监测项目主要包括地面位移监测、深层位移(测斜)监测及人工巡视监测。人工巡视监测是一项经常性工作,应做到每天有人巡视检查。地表位移和深部位移的监测周期与降雨量相应,施工期间,旱季和少雨季节每月观测1〜2次,雨季每周观测一次,暴雨期及雨后数天内每天观测一次,直至无明显变化为止。监测工作一般可在边坡加固工程完成六个月内或当年雨季结束后三个月如无明显位移可结束,否则需视具体情况定。
监测数据应及时整理,对数据作周期分析与相关分析,并根据分析结果及时预测预报坡体变形发展动态,及时报送业主和设计单位。本次设计中,对需要进行监测的工点和监测项目在工点设计说明均有相应的建议,由业主组织实施。
对重点高危边坡和较大型的不良地质体边坡,在工程竣工后,视需要,监测系统应运行一段时间(1~2年),为防止突发性灾害事件的发生,以及边坡支护工程的维护提供依据。
3、对路堑边坡施工的原则要求及建议
1、鉴于路堑边坡工程地质条件的复杂性,设计需根据现场揭露的地质信息进行动态调整,故施工过程对地质异常或与设计差异较大者,需及时向业主和设计单位反映,以便进行相关工程处理。
2、对路堑高边坡和不良地质体边坡,需严格按逐级开挖、逐级加固防护的原则进行施工,严禁路基开挖与加固防护工程脱节,以避免产生不必要的工程病害。
3、对高危边坡,建议施工期间建立系统的位移、变形监测系统(含地表、深部位移和变形),旨在掌握边坡在施工过程位移、变形-工况动态,以利施工决策或设计调整。
4、路堑边坡工程施工应执行相关的施工规程、规范,做到程序合理,工艺规范,采用的建筑材料符合设计和规程、规范要求。