黄土高边坡防护方案优化

知识点：黄土高边坡防护方案优化

不同时代的黄土具有不同的物理力学性质，一般情况下，属于老黄土的午城（Q1）黄土和离石黄土（Q2）稳定性明显好于属于新黄土中的马兰黄土（Q3）和全新世黄土（Q4），且黄土多沉积于第三纪（K）的泥岩或第四系的（Q）卵石层。不同时代的黄土沉积面与下伏的基岩或卵石层等接触面，是控制黄土边坡的稳定性的重要结构面。

一、黄土高边坡设计原则

黄土高边坡的设计应以地质资料为基础，结合具体的工程要求，综合确定高边坡防护设计方案。

1、在同一时代的黄土地层中采用圆弧搜索法进行计算时，应结合这些结构面对搜索所得的潜在滑面进行干预。

2、边坡的坡形坡率应结合不同时代的黄土力学性质、地形地貌，接触面等进行综合选选定。

3、黄土高边坡应贯彻“固脚强腰，分级加固，兼顾整体与局部”的原则，合理确定加固防护工程的形式和布置。

4、应加强接触面部位可能的地下水疏排，贯彻“治坡先治水”的原则，从而有效提高坡体的自身稳定性。

二、案例

某黄土边坡上覆厚约30m左右的上更新统风积马兰黄土（Q3），下伏密实的厚层卵石层（Q3）。自然坡度前缘约为42°，后部较为平缓，且在黄土与下伏卵石层接触面部位有泉水渗流。高速公路的征地红线距坡脚水平距离约78.5m。

技术人员结合地形地貌，拟在密实卵石层部位设置1:1的坡率，其上黄土分别设置1:0.75~1:1.5的坡率，各级边坡标准高度为８ｍ，边坡最大高度55m。平台宽度除第三级平台采用宽8m的大平台外，其余各级平台宽度为2m。在此基础上利用圆弧搜索法进行分析计算，继而拟对二、三级边坡设置长23~34m的框架锚索进行加固。其中高边坡加固+坡面防护+土石方+截排水等的工程综合造价约A万元。

图1 原设计代表性工程地质断面图

从拟采用的设计方案看，技术人员没有区别黄土与卵石层的地层差异而统一采用类均质体性质的圆弧搜索法进行分析计算，也没有考虑到Q3黄土较好的物理力学性质和坡体地下水疏排的工程防护方案是欠合理的。造成高边坡的安全存在一定的隐患。基于此，结合坡体的地质条件和征地红线等，边坡防护方案进行优化。

考虑到下伏卵石层呈密实状，故最危险的圆弧搜索法潜在滑面位于上覆黄土区内。但考虑到整体边坡高度较大，以及卵石层坡面的防护，故需对卵石层进行必要的加固防护。基于此：

1、对密实卵石层部位单独设置高8m，坡率为1:1的一级边坡，并采用Φ60mm的钢锚管框架进行“固脚”加固。

2、黄土部位分别设置1:0.75~1:1.25的坡率，各级边坡标准高度为10ｍ，并将三级平台设置为宽10m的大平台，从而将整个高边坡分为两个次高边坡。

3、利用10m一级设置的边坡，有效提高边坡上设置的锚固工程利用率，以及结合黄土性质而合理设置的自稳坡率，继而在黄土与卵石层相接触的二级边坡上设置长9~15m的Φ60mm的钢锚管框架对上部黄土实现“固脚”加固，在四级边坡设置长26~28m的框架锚索实现整个边坡的“强腰”，继而兼顾四~六级边坡的局部稳定性。

4、在黄土与卵石层地下水渗流部位设置长20m的仰斜排水孔，对地下水进行疏排，有效降低坡体地下水位。

经优化后，边坡高度约55m，高边坡加固+坡面防护+土石方+截排水等的工程综合造价约0.86A万元，且边坡的整体安全系数和局部安全系数均满足规范要求。

图2 优化后的代表性工程地质断面图

该优化方案结合高边坡的地形地貌等地质条件，贯彻“固脚强腰，排水优先、兼顾整体与局部”的设计理念，使工程边坡的安全性有效提高，是一个相对较优的方案。

来源：悠然2019