三处路堑边坡设计方案优化探讨
路堑边坡的设计是一个综合因素选择的结果，坡形坡率、防护工程应结合坡体的地形地貌、地层岩性、坡体结构等因素综合考虑。否则可能会造成工程边坡高度、防护工程等的大幅升高，也不利于路堑边坡的安全。一、某坡体主要由全～中风化泥岩构成，坡体产状268°∠65°，坡向167°，坡向与坡体产状近于正交。技术人员拟采用1：0.75～1：1的设置坡率，并考虑到坡后自然地形较为平缓，故将二级平台设置为6m的宽大平台。在此基础上，对一、三级边坡设置锚杆长度为9m的框架、二、四级边坡设置锚索长度为24m的框架进行加固。
图1-1 技术人员拟采用的工程地质断面图
从坡体的地质条件看，二级平台设置的6m宽大平台在边坡高度增高有限的基础上，可有效减小高边坡坡脚的应力集中问题，也可将一个“高边坡”分割为两个“次高边坡”，从而有利于高边坡的整体稳定与局部稳定。现技术人员采用的各级边坡的坡率基本符合岩体性质和坡体结构，即拟采用的坡形坡率是合理的。由此，技术人员设置的边坡加固工程是偏于保守的，需要进行优化调整。故依据构成坡体的岩土体性质和坡体结构，结合高边坡“固脚强腰”的原则，在维持设计坡率不变的基础上：1、保留一级边坡锚杆长为9m的框架对高边坡进行“固脚”。2、考虑到二级平台宽度较大，故可将二级边坡的锚索工程调整为锚杆长为9m的框架。3、三级边坡的锚杆由9m调整为12m，从而更有利于整个高边坡的“强腰”作用，也有效确保宽大平台以上部分边坡的局部稳定性。4、四级与五级边坡结合岩土体性质，在设置符合全～强风化泥岩性质的1：1坡率基础上，采用三维网植草进行绿化防护即可。
图1-2 优化后的工程地质断面图
优化方案依据坡体地质条件结合高边坡“固脚强腰，兼顾整体与局部”的原则，不但可有效确保边坡的安全，也大幅提高了工程的经济性指标。二、某坡体主要由强～中风化泥岩构成，坡体产状175°∠45°，坡向15°，坡向与坡体产状近于反向。技术人员拟采用1：0.75～1：1.25的设置坡率，对一级边坡设置锚杆长度为9m的框架、二、三级边坡设置锚索长度为24m的框架进行加固。
图2-1 技术人员拟采用的工程地质断面图
从坡体的地质条件看，技术人员拟采用1：0.75～1：1.25的设置坡率明存在明显的“剥山皮”现象，且加固工程明显偏强，不但造成了边坡高度的大幅增加，也造成了加固防护工程规模的大幅提高。由此，技术人员设置的路堑边坡坡形坡率与加固防护工程需结合地质条件进行优化调整。即1、保留一级边坡锚杆长为9m的框架对高边坡进行“固脚”。2、将二级边坡坡率由1：1调整为1：0.75，从而有效将边坡高度由34m大幅降低为22m，并对其设置9m长锚杆进行加固。
图2-2 优化后的工程地质断面图
优化方案在合理设置坡形坡率，不但有效降低了边坡的开挖高度和加固防护工程规模，减小降雨等外界不利因素对边坡的影响，不但可有效确保边坡的安全，也大幅提高了工程的经济性指标。需要说明的是，路堑边坡的各级边坡高度多习惯采用8m或10m高度，但并不代表均需严格考虑此设置高度。因为各级边坡的高度设置是由具体的地质条件决定的，而不是由习惯决定的，故可根据实际情况进行灵活设置。当然，有条件时宜尽量采用统一的高度，从而兼顾工程的美观性。三、某坡体主要由强风化砂泥岩互层构成，坡体产状调查59°∠28°，坡向3°，为典型的顺层边坡。技术人员拟在坡脚设置2.0×3.0×22m@5m的普通抗滑桩，桩后边坡设置～1：1坡率后，二级边坡设置锚索长为25~29m的框架与坡脚普通抗滑桩共同确保顺层边坡的整体稳定。其中二级边坡的锚索与三级边坡的锚杆共同确保二～三级边坡所在浅层顺层边坡稳定。
图3-1 技术人员拟采用的工程地质断面图
从坡体的地质条件看，技术人员依据高边坡“固脚强腰”和顺层边坡“分层加固”的原则是合理的，设置的坡率是符合坡体的地形地貌。但加固工程之间存在受力协调欠缺的情况。即二级边坡的预应力锚索工程为主动受力体系，而一级边坡的普通抗滑桩为被动受力体系。这就造成在二级边坡锚索发生较大变形后才可能将下滑力传递至坡脚的普通抗滑桩，这是非常不利于不同工程措施之间的协调受力的，一旦先行受力、具有主动加固性质的二级边坡锚索超限破坏，就可能造成全部下滑力叠加于坡脚普通抗滑桩的可能，即存在工程在顺层边坡下滑力的作用下逐次、各个击毁的可能。由此，技术人员设置的边坡加固工程需要进行优化调整。故依据构成坡体的岩土体性质和坡体结构，结合高边坡“固脚强腰”的原则，在维持设计坡率不变的基础上：1、保留一级边坡抗滑桩的设置，但需在抗滑桩悬臂段设置两孔锚索形成锚索抗滑桩的主动受力体系，从而与二级边坡的主动受力锚索框架协调受力，共同对整个顺层边坡的潜在深层滑面进行加固。这样做的另一个好处是，由于锚索桩对地层锚固力要求低于普通抗滑桩，故抗滑桩的长度可由原设计的22m调整为17m，大大降低了工程规模。2、保留的二级边坡锚索框架工程在参与深层潜在滑面的加固的基础上，对浅层的顺层潜在滑面进行有效加固，从而确保顺层的二级以上边坡稳定性。3、三级边坡的锚杆保留，可有效防止在三级边坡出现顺层潜在滑坡。
图3-2 优化后的工程地质断面图
优化方案充分发挥考虑到主体工程的受力协调，形成的主动（坡脚锚索抗滑桩）-主动（二级边坡锚索框架），有效确保了边坡的整体稳定。设置的二级边坡锚索分别确保了二、三级边坡的稳定。也就是说，多种形式的主体加固工程应尽量实现主动-主动，被动-被动的体系，从而防护工程出现逐次、各个击毁的可能。
