郭飛

摘要：開挖深路塹邊坡是公路路基建設(shè)的重要方式，其主要作用是對(duì)道路縱坡等標(biāo)高進(jìn)行控制，由于這類施工往往需要在復(fù)雜多變的地形中進(jìn)行，需要施工人員合理的選擇安全防護(hù)措施和開挖方案。本文將首先介紹邊坡選路塹高邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)和邊坡普查內(nèi)容，然后再與相應(yīng)工程案例相結(jié)合對(duì)高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和優(yōu)化設(shè)計(jì)問題進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：邊坡選路塹;高邊坡;優(yōu)化設(shè)計(jì);穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

在工程建設(shè)過程中，能否有效控制路塹高邊坡的變形和安全穩(wěn)定性是決定能否順利完成施工的重要因素，所以，必須保證路塹高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)準(zhǔn)確、科學(xué)。

1、邊坡選路塹高邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

公路施工大多都是分為不同標(biāo)段進(jìn)行開展，并且各個(gè)標(biāo)段的施工都是由不同施工單位負(fù)責(zé)，再加上眾多數(shù)量的高邊坡以及各種各樣的地質(zhì)，會(huì)在很大程度上提升優(yōu)化設(shè)計(jì)以及施工工作的難度。在優(yōu)化邊坡選路塹高邊坡設(shè)計(jì)方面主要存在以下內(nèi)容：（1）科研單位應(yīng)該以重點(diǎn)邊坡篩選、設(shè)計(jì)優(yōu)化方案、高邊坡普查等工作為主要目標(biāo)，與施工現(xiàn)場實(shí)際條件緊密結(jié)合，對(duì)相應(yīng)的研究工作進(jìn)行開展。通過高邊坡普查的方式來了解和評(píng)價(jià)全路段高邊坡的穩(wěn)定性，并與調(diào)查結(jié)果相結(jié)合，分別對(duì)擁有好穩(wěn)定性和擁有較差穩(wěn)定性的高邊坡進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[1]。（2）科研單位在施工資料詳實(shí)和科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，提出合理建議對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合施工資料和科研單位的建議，需要業(yè)主進(jìn)行合理選擇，設(shè)計(jì)單位應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，監(jiān)理以及施工單位應(yīng)該及時(shí)監(jiān)督和開展施工過程，保證高質(zhì)量的開展施工，并在實(shí)際施工過程中有效應(yīng)用研究成果。一旦施工過程中有重大設(shè)計(jì)變更出現(xiàn)，需要業(yè)主組織專家進(jìn)行評(píng)審，然后結(jié)合評(píng)審意見對(duì)相應(yīng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，在施工過程中監(jiān)理單位應(yīng)該嚴(yán)格控制施工，保證施工人員按照優(yōu)化設(shè)計(jì)方案開展施工。

另外，在施工過程中有效、快速的應(yīng)用相關(guān)科研成果，能夠?yàn)檎＿M(jìn)行高邊坡施工提供保障，同時(shí)為公路運(yùn)營的安全提供保障。在優(yōu)化高邊坡支護(hù)前，應(yīng)該嚴(yán)格開展高邊坡普查的工作，完成相應(yīng)資料的獲取，結(jié)合穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果和普查結(jié)果來優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)。

2、邊坡選路塹高邊坡普查

高邊坡普查是邊坡選路塹高邊坡支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)前的基礎(chǔ)性工作[3]。高邊坡普查需要以充分分析前期勘察資料為基礎(chǔ)，進(jìn)一步研究高邊坡附近的地質(zhì)情況，并與研究結(jié)果相結(jié)合對(duì)開挖地段附近的巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)分析，結(jié)合實(shí)際的巖土結(jié)構(gòu)和地質(zhì)情況開展實(shí)驗(yàn)研究。在對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分類時(shí)應(yīng)該采取定量研究與定性研究相結(jié)合的方法，從而為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供方便，使優(yōu)化方案能夠更好的與自然條件相適應(yīng)，為施工提供有效幫助。邊坡普查的主要目的就是區(qū)分邊坡的穩(wěn)定性，從而為優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)提供方便，并對(duì)需要重點(diǎn)研究的邊坡進(jìn)行篩選。

3、工程案例分析

3.1 工程基本特征

這一邊坡選路塹高邊坡以薄層狀砂巖與泥質(zhì)粉砂巖為主要成分，擁有53°的坡角和地層傾角，屬于順層邊坡，原工程采用10m至12m框架錨桿防護(hù)設(shè)計(jì)。但是在開挖邊坡時(shí)破壞了諸多淺層順層，最大的裂縫出現(xiàn)20cm錯(cuò)臺(tái)以及50cm寬度。針對(duì)這種情況，科研單位及時(shí)判斷巖體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，對(duì)高邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行合理指導(dǎo)。

3.2 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

在有效研究變形機(jī)理與過程的前提下，對(duì)信息技術(shù)、力學(xué)理論進(jìn)行合理利用，利用數(shù)值模擬的方式還原高邊坡變形過程，結(jié)合模擬結(jié)果準(zhǔn)確評(píng)價(jià)高邊坡穩(wěn)定性，在實(shí)際分析時(shí)可以采用DDA法、離散元法以及有限差分法等科學(xué)的方法。

（1）對(duì)離散元法進(jìn)行利用，通過對(duì)巖石進(jìn)行模擬來還原邊坡變形過程，對(duì)變形范圍進(jìn)行明確。

（2）與施工現(xiàn)場實(shí)際情況相結(jié)合，完成地質(zhì)模型的構(gòu)建，以變形理論為基礎(chǔ)完成變形模式探究。當(dāng)邊坡變形程度較小或未發(fā)生變形時(shí)，利用二維有限元法分析坡體內(nèi)部應(yīng)力和變形情況，對(duì)潛在滑動(dòng)面進(jìn)行明確。對(duì)于變形程度較大的邊坡，應(yīng)利用三維有限差分法模擬內(nèi)部應(yīng)力和變形情況，對(duì)滑動(dòng)面進(jìn)行明確。

（3）在評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)該對(duì)強(qiáng)度理論進(jìn)行合理利用，保證支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)處于最佳狀態(tài)，有效保障支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

3.3 優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)的方法

通過上述方法分析高邊坡的實(shí)際情況，能夠有效劃分邊坡變形破壞階段，結(jié)合相應(yīng)的演化過程和變形機(jī)制，實(shí)現(xiàn)支護(hù)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。首先，應(yīng)該結(jié)合相關(guān)規(guī)范進(jìn)行初步靜力學(xué)設(shè)計(jì)，利用模擬數(shù)值深入分析工程結(jié)構(gòu)與地質(zhì)間的相互作用，與二者間相互作用的特征相結(jié)合，設(shè)計(jì)和優(yōu)化施工方案。其次，在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)該堅(jiān)持災(zāi)害控制和變形控制的思想，利用有效的支護(hù)方法控制邊坡變形的范圍，保證邊坡只能夠在合理范圍內(nèi)變形，并且需要準(zhǔn)確驗(yàn)證其穩(wěn)定性，為實(shí)際施工提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在本次工程中，結(jié)合現(xiàn)場斜剪實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)，在天然狀態(tài)下=28.5°，c=62.5KPa;在飽和狀態(tài)下=26°，c=50KPa;在自重、暴雨的情況下，擁有高達(dá)2575.342KN的推力值，所以邊坡穩(wěn)定性要求無法通過原設(shè)計(jì)方案得到滿足，需要有針對(duì)性的開展優(yōu)化設(shè)計(jì)。

通過上述分析可知，該滑面屬于上陡下緩的狀態(tài)，中部為加速的主體，會(huì)在在很大程度上制約邊坡的穩(wěn)定性。為此，可以采取以下方式對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，即通過錨桿框架實(shí)現(xiàn)表面變形控制、通過預(yù)應(yīng)力錨索實(shí)現(xiàn)潛在剪出口變形控制、通過框架梁實(shí)現(xiàn)坡面防護(hù)、通過錨索來處理夾層變形以及坡體排水等措施，使用有針對(duì)性的支護(hù)方案處理各種類型的破壞方式。以平面滑動(dòng)變形來講，應(yīng)通過錨索的有效利用來控制主要滑動(dòng)位置，若是滑面下方較陡，在控制時(shí)可使用錨索，若是畫面下方較緩，在控制時(shí)可使用錨拉樁;當(dāng)滑動(dòng)呈近圓弧形時(shí)，可以對(duì)灌注漿的支護(hù)方式進(jìn)行利用，從而改變巖體土體的力學(xué)特性，同時(shí)也可以利用錨桿對(duì)邊坡變形度進(jìn)行控制。

結(jié)束語：在實(shí)際邊坡選路塹高邊坡施工中，需要施工單位、設(shè)計(jì)單位、業(yè)主共同努力，有效應(yīng)用相應(yīng)的科研成果為實(shí)際施工提供有效指導(dǎo)。在優(yōu)化高邊坡設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)該結(jié)合具體的模型進(jìn)行分析，結(jié)合高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和施工反饋信息，反復(fù)驗(yàn)證支護(hù)效果，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷優(yōu)化。另外，需要注意的是邊坡選路塹高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅僅是一個(gè)前期工程，還應(yīng)該與整個(gè)動(dòng)態(tài)施工過程相融合，才能真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李建宇， 耿文林， 潘家奇，等. 路塹高邊坡穩(wěn)定性分析與支護(hù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 中外公路， 2018， 38（5）：4.