1、1关于公路勘察设计问题的分析探讨摘要: 在公路的建设工程中，勘察设计的好与坏，决定着公路建设的最终质量的好与坏。本文就公路顺层路堑边坡的勘察这一问题进行分析探讨，发表自己在从事公路勘察设计中所积累的若干经验，在公路建设前的勘察设计工作中能够更合理、更科学、全面的解决这一问题。 关键词: 公路勘察；边坡设计；探讨 Abstract: in the highway construction engineering, the survey and design of good and bad, and determines the final quality of highway construct
2、ion of good and bad. This paper along the layer of highway cut slope survey this problem is discussed, published myself engaging in the survey and design of highways in some experience accumulated in highway construction of survey and design work before can more reasonable and more scientific and co
3、mprehensive solution of this problem. Keywords: highway survey; Slope design; explore 中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号： 1 主要特点 1.1 公路顺层路堑边坡属人工边坡, 由于边坡形成速度快, 坡内应力尚未完全释放, 因此存在潜在的破坏动力; 21.2 公路顺层路堑边坡的主要结构面为层面、软弱夹层或层间错动面, 其次为节理面, 因此从结构控制稳定性的观点出发, 应该考虑结构面在边坡中的产状、位置和变化; 1.3 公路顺层路堑边坡的坡角多大于岩层层面倾角, 存在切脚现象。2 设计方法 根据公路顺
4、层路堑边坡的特点, 采用系统工程思想, 提出了公路顺层路堑边坡优化设计的系统框架(见图 1) 。该研究成果总体分 4 个组成部分, 包括野外勘察、稳定性评价、开挖坡角的确定、设计方案等 4 个阶段。各工作阶段针对的问题各有侧重, 采用的方法各异。 图 1 2.1 野外勘察阶段, 该阶段主要通过地面勘察、钻探、坑槽探、室内及现场原位试验、测量手段等方法, 查明研究区的工程地质条件, 确定出斜坡岩土和结构面, 特别是层面的物理力学特征。作出自然斜坡稳定评价, 为下一阶段的边坡稳定性评价作准备。 2.2 稳定性评价阶段。根据野外勘察阶段的成果, 确定出计算模型, 选择适当的方法进行自然斜坡的稳定性定
5、量评价及不同开挖坡角下的人工边坡稳定性验算。同时进行不同影响因素的敏感性分析, 为确定放坡后边坡的安全性和治理方案的合理性服务。 2.3 开挖坡角设计阶段。依据稳定性方面的分析结果, 在满足规范要求的条件下, 选择满足该条件的最大开挖坡角作为最优开挖坡角。 32.4 治理设计阶段。根据上述计算结果和相应的规范, 确定开挖施工方案; 选择适当的边坡支护方法, 并进行详细的方案设计, 提出施工要求。 3 工程案例 3.1 工程地质条件 3.1.1 地形地貌 某路段, 由于公路路堑开挖, 在 K18 + 460 K19 + 440 段将形成右侧高约 150m 的顺层人工边坡。该路段线路附近山顶高程
6、925m , 山顶较浑圆, 右侧山坡坡面受岩体片理面控制, 呈缓丘状, 坡度约2535, 山体形态较完整。经工程地质调查和详细勘察, 该路堑段工程地质特征见图 2。 图 2 工程地质纵断面图 3.1.2 地质构造 研究区域内断裂构造极为发育, 且具多期性,方向主要为 NNE ( 15 35) 、NE ( 50 60) 、NWW 及 NEE , 规模较大, 并且多期断裂活动具有继承性, 盖层不发育。在工程区地层中,断裂发育, 破碎带中岩石经强烈挤压变为泥石片岩, 表面光滑。断层产状为 105752533。 3.1.3 地层岩性 表层除较薄的清白口系覆盖层外, 岩性主要为下江群清水江组与平略组绢云
7、母板岩为主夹变余沉凝灰岩。 43.1.4 地下水条件 研究区域内地下水埋藏类型可分为坚硬岩组裂隙水和松散岩组孔隙水。由于裂隙发育, 富含裂隙水。腐蚀性较弱。 3.2 破坏模式和稳定性评价 边坡破坏模式和稳定性评价是边坡治理方案和设计的基础。对于岩质边坡, 利用赤平投影分析其破坏模式(平面滑动或楔形滑动 ) , 是确定计算方式的前提。将统计的结构面数据和边坡面产状进行破坏模式分析, 由图 3 可以得知整体边坡的模式为平面滑动。 图 3 然后, 合理确定最危险滑移面以进行稳定性计算。该顺层边坡的控制性结构面为片理面, 易发展为贯通性好的大型结构面, 滑移面为直线型, 倾角 2530。按边坡开挖和治
8、理设计的需要, 采用极限平衡法, 并依据相关文件确定的工程岩体分级和 BQ 值, 推求岩体力学参数为 c =20kPa , = 25, 计算了不同放坡角 27、28、29、30, 仅考虑自重和考虑自重及地震力两种情况的稳定性, 计算结果如表 1 所示。 表 1 3.3 敏感性分析 5敏感性分析采用极限平衡法, 对滑动面强度参数 c 和 、密度、地震力等对边坡稳定性影响显著的因素进行了定性的分析并确定其影响程度。结果见图 4。 图 4 分析表明, 随着结构面强度参数内聚力 c 小幅的增加, 其安全系数增加较明显; 对于 , 当其值小于 25时安全系数的增幅不明显, 而一旦其超过 25时, 其安全
9、系数会大幅度地增加, 由此可以判断具有控制性的片理面倾角大约为 25; 对于岩体重度和地震烈度 , 从图 4 中可以看出, 在其可变范围内, 它们对边坡稳定性的影响相对较弱。 3.4 最优开挖坡角的确定及台阶边坡的设计 最优开挖坡角取决于: (1) 稳定性计算结果,必须满足规范要求的安全系数, 本工程要求的安全系数为 1.5 ; (2) 结合开挖和支护费用, 尽量做到经济最优。将统计的结构面和边坡面合并做出总体等密图与坡面关系图, 如图 5 所示。 图 5 由图 5 可知,当边坡开挖坡角增大, 将会有两组同倾缓倾结构面被包含在边坡坡面线以内, 即缓倾结构面的倾角小于边坡坡面倾角, 从而导致边坡
10、的整体安全系数不足, 另外也会增加挖方量; 而提高坡率, 坡面线下侧同倾的结构面较少, 排除的潜在平面滑动数量不多。同时考虑到6整体边坡的开挖坡角较绿泥石片岩的倾角小, 虽然该岩层为软弱夹层, 但在开挖过程中已被清除, 所以对边坡的稳定性影响较小, 不会造成大范围滑动的可能。因此, 将整体边坡坡率定为 11.96 , 即开挖坡角27, 是较合适的。 4 勘察和设计分析 总的设计原则为: (1) 保证开挖边坡的总体稳定, 对局部不稳定段进行治理; (2) 使开挖和加固工程量最小; (3) 设计方案易于实施; (4) 加固措施与开挖和综合治水有机结合。 4.1 锚喷支护设计 支护方案: (1) 支
11、护设计以技术经济合理地稳定坡角、严格地控制爆破和综合治水措施为基础;(2) 采用混凝土面板和锚杆结构两种支护类型;(3) 开挖与支护同步进行。 4.1.1 锚杆参数 (1) 锚杆深度。综合考虑结构面发育情况和爆破、锚杆可能与结构面倾斜的因素, 锚杆长度确定为 6m。 (2) 锚杆间距离。锚杆水平距离和排距均为 2m。 (3) 锚杆孔径与直径。设计锚杆孔径为 80mm ,锚杆直径 28mm , 砂浆强度 M25。 4.1.2 混凝土面板设计 (1) 主动岩石压力合力 Eak=1/2H2Ka 计算 Eak = 14.2kN; (2) 面7板配筋。面板按单向板设计, 沿锚杆在坡面高度方向取截面, 按
12、照多跨连续梁计算, 并用三弯距方程求解。经计算, 面板截面配筋率小于最小配筋率 0.15 % , 故其配筋率取为 0.15 % , 按混凝土结构设计规范(GB50010 - 2002) 规定进行构造配筋, 受力钢筋为12 200mm , 分布筋靠板内侧为10 200mm , 靠板外侧为10 250mm。 4.2 排水设计 4.2.1 边坡坡体内排水 (1)泻水孔。在每个台阶坡面均匀设置 34 排泻水孔; (2)排水沟。在台阶边坡坡角处设置排水沟,纵向上中间高,两侧低,坡率为 0.3 % ,并与坡体外截水沟相连。 4.2.2 边坡坡体外排水 截水沟的布置应根据地形条件, 利用自然沟谷, 在边坡体外侧修筑。其断面尺寸参数可以依据山坡汇水面积、降雨量和流速等计算而得的汇水量大小而定。 5 结束语 在我国的不断发展和前进过程中，公路的建设是一个重要的基础因素。尤其是在当今社会，地域与地域之间的统一性，公路在社会的发展中占有很重要的地位。但是在公路的建设中，前期的勘察和设计如果没有进合理、科学、严格的准备，往往会影响公路的最终建成结果。作为公路勘察设计行业的一名工作人员，只有不断的积累和总结，结合实际情况，才能更好地对公路工程进行勘察设计，结合相关部门建设出更优质的公路工程，从而造福群众。 8
