某顺层边坡处治方案优化

某顺层边坡主要由中风化的中厚层状泥质粉砂岩构成，岩层产状100°∠16°，边坡的坡向为107°，为典型顺层边坡。技术人员依据位于开挖坡脚的层面作为最不利潜在滑面进行计算后，拟在对第一～四级边坡设置1：0.25、1：1、1：1.25、1：1.25的坡率后，对第二、第三级边坡设置锚固段位于控制性潜在滑面的锚索长28～42m框架，与在第一级平台设置的2.5×3.5m@5m，长25m的锚索抗滑桩（其中桩头设置一排两孔长20～25m锚索）共同确保顺层边坡的整体稳定性。在第四级边坡设置锚杆长12m的框架对第四级边坡进行防护。工程造价约A万元。

图1 拟采用的工程地质断面图

从地质条件分析，该顺层边坡的定性稳定性分析如下：

1、自然边坡在公路路基标高以下的外侧存在坡度约55°的切穿岩体层面倾角的高大陡崖，且自然坡体长期处于稳定。因此，依据工程地质类比，作为人工开挖的工程边坡也应具有类似的稳定状态。

这在自然边坡经受了长期的风吹雨淋或可能的地震作用下，说明顺层岩体的层面在暴雨工况和地震工况下的综合内摩擦角大于16°。

2、考虑到人工边坡在开挖过程中不可避免的采用爆破开挖，因此，不可避免的会对岩体的物理力学性产生影响。因此，可适当对坡体的综合内摩擦角适当降低1～2°用于工程边坡的稳定性评价，即可适当折减0.95。

3、由于中风化的中厚层状泥质粉砂岩无相对的软弱夹层，故结合岩体性质和层面结合特征，控制性层面的内摩擦角可取Φ=27°，C=50KPa。工程施工扰动后可取折减Φ=25°，C=30KPa。

因此，拟采用的顺层边坡处治方案存在如下不足：

用于坡体稳定性分析的定性和定量地质模型失真，导致边坡开挖的一的处治工程规模偏大。

尤其是第二、第三级边坡的锚索长度越来越大，这不符合高边坡尽量将“大工程”向滑面或潜在滑面深度较小的坡体下部施作，在确保坡体整体稳定性的基础上，尽量减小工程支挡加固规模的原则。

基于此，对原设计方案进行优化：

如果采用1：0.5坡率进行开挖，并依据“固脚强腰、分层加固，确保整体与局部稳定”的原则，适当设置锚固工程进行处治，则边坡高度约47m，造成人工开挖面过大，不利于坡面防护和工程规模与土石方的控制。工程造价约0.5A万元。

图2 采用陡坡开挖的工程地质断面图

由此，考虑到自然斜坡较陡，故宜采用抗滑桩进行收坡预加固的处治方案。即采用在坡脚设置的1.8×2.4m@6m，长20m的锚索抗滑桩（其中悬臂长12.5m，锚固段长7.5m，桩头设置三排六孔长18～25m锚索）对顺层边坡进行加固，积极利用主动加固的锚索桩减少坡体开挖后的卸荷松弛。

这样将有效的将边坡高度控制在了12.5m，工程规模和边坡开挖土石方规模有效降低，也防止边坡开挖形成的坡面落石等的发生。工程造价约0.37A万元，是一个相对较优的方案。

图3 优化后的工程地质断面图