顺层边坡关键参数的确定及处治方案探讨
顺层边坡的滑面或潜在滑面多依附于岩体层面，故工程实践中多采取最不利工况而从开挖坡脚利用层面产状确定潜在滑面。而对于顺层边坡的预加固范围和潜在滑面参数的选定，却往往难以确定，造成顺层边坡的预加固工程处治措施多存在偏差。下面以一个顺层边坡的处治案例进行说明相关关键参数的确定方法。某自然段斜坡基岩裸露，坡体主要由中厚-厚层状构造，厚度约15-70cm，少量薄层状的中风化灰岩构成，层面上局部具有薄层状泥膜，岩层倾向约331°∠42°，坡面上以杂草、灌木和桑树为主。该段线路位于小半径曲线段，原设计采用1:0.3的坡率的“一坡到顶”式设置，边坡高度32m，边坡采用裸坡而无加固工程措施。在路基两侧桥梁优先施工时，桩基承台爆破开挖形成的强烈震动造成自然坡体发生顺层滑移。滑体厚约4m，滑体长度约12m，后缘依附于结构面而呈近直立。
图1 爆破震动引发的坡体滑移
基于此，为防止路堑边坡开挖后发生类似滑移，技术人员依据工程经验，拟采用预加固范围为开挖边坡高度的5倍比例，即预加固范围约为130m，并采用换算的似倾角31°作为潜在滑面，对原设计边坡进行处治：1、在坡脚设置1.75×2.5m×25m@5m的锚索抗滑桩，其中桩体悬臂长15m，桩上布置3孔拉力为750KN/孔的锚索。2、桩后采用1：0.35的坡率设置形成13m高的边坡后设置3排拉力为750KN/孔的锚索进行加固。3、边坡开挖前，在后部自然边坡上设置6排拉力为750KN/孔的锚索进行预加固工程进行处治。
图2 技术人员拟采用的代表性工程地质断面图
从地质环境分析，技术人员拟采用的处治方案应进行如下调整：1、由于线路在此处呈小半径曲线的形式通过，技术人员采用垂直线路的断面进行分析时选用换算的似倾角31°作为潜在滑面时，可能造成其它曲线段断面的潜在滑面倾角出现偏差，尤其是现场已发生病害的边坡的确是沿着真倾角下滑。因此，潜在滑面应取最不利的真倾角，即层面倾角42°。2、技术人员依据工程经验拟采用的坡体预加固范围为开挖边坡高度的5倍比例，即预加固范围约为130m是欠合理的。因为从已发生滑动的边坡来看，滑体厚约4m，滑体长度约12m，依据工程地质类比应取长厚比为1：3的比例确定预加固范围更为合理，即取78m的潜在滑体预加固长度。且考虑到的工程安全性，预加固长度可取1.2×78=93.6m。3、作为潜在滑面的灰岩层面参数技术人员采用C=80KPa，Φ=28︒，依据坡体的结构面的性质、自然坡体的稳定状态等地质条件分析，其参数可能是偏小的，直接造成工程处治规模出现偏差。因此，考虑到边坡在桥桩爆破开挖时发生顺层滑移病害，故可依据已滑边坡的形态进行滑面参数的反算确定。即将已滑动坡体进行“ctrl+U“式的复原，并假定滑面的C=80KPa，采用稳定系数为极限平衡反算层面（潜在滑面）的内摩擦角Φ作为滑面的参数。当然这种反算后的参数对于预加固工程来说可能是偏于保守的，故若要精确的潜在滑面参数反算，可将现场爆破产生的震动加速度带入”复原“的已滑坡体进行潜在滑面的参数反算是相对更为合理的。4、拟采用的抗滑桩方位角依据线路的曲线保持与线路垂直是欠合理的，它可能造成滑坡的主滑方向与抗滑桩的方位角存在不同程度的夹角，导致桩体存在的一定扭矩，这是不利于作为抗弯构件的抗滑桩受力的。因此，抗滑桩的方位角应与层面的倾向保持一致，即取方位角为331°。即使由此造成抗滑桩与线路存在一定的夹角而造成欠美观的现象，但保持抗滑桩的健康才是最重要的。同样，技术人员采用的锚索也与主滑方向存在一定夹角，这是非常不利于锚索工程受力和边坡加固工程安全的。4、采用坡脚设置小截面锚索抗滑桩，开挖边坡与自然边坡上设置9排锚索框架的加固工程，造成加固工程力量分散，不利于加固工程和边坡的安全。而宜“攥紧拳头'集中力量”，即宜在坡脚设置大截面的抗滑桩后，利用多点式锚索桩（梁式抗滑桩）的长大悬臂进行收坡预加固。从而避免了边坡开挖时的爆破震动隐患，以及开挖后在锚索有效施作张拉前存在的边坡安全隐患。5、在自然边坡上设置预加固的锚索工程，造成工程脚手架、锚索施工等难度较大，不利于现场操作。基于以上分析，在采用顺层断面进行分析，合理设置预加固范围、潜在滑面及其倾角后，可采用如下优化调整处治方案：1、在坡脚设置2×3m×31.5m@5m的多点式锚索抗滑桩，其中桩体悬臂长22m，桩上布置10孔拉力为650KN/孔的锚索（每排锚索由2孔锚索组成）。2、抗滑桩工程施工时采用跳两孔挖一孔的方式，从两端向中部施作，且在抗滑桩施工完成后，方可进行桩前岩体开挖，并在开挖过程中及时施做桩体悬臂段的预应力锚索工程，切忌一挖到底或过量开挖。从而最大限制的利用预加固抗滑桩有效防止坡体的卸荷松弛。3、由于桩前岩体开挖不可避免的会进行爆破，故桩身锚索应采用必要的欠张拉工艺进行，并在边坡开挖到位后，进行统一的补偿张拉，从而避免爆破对锚索预应力产生不利影响。4、为减小高大抗滑桩形成的视线压抑，可将桩间挂板采用“百叶窗”式挂板进行设置，从而利用挂板槽进行绿化。
该优化方案处治后的边坡安全度高，地质模型合理，加固工程针对性强，是一个相对较优的处治方案。
