152m黄土高边坡设计优化

黄土高原降雨量小而植被稀少，植被一旦破坏很难恢复，进行工程活动时应尽量减小大填大挖，力求保护环境。而黄土由于垂直裂隙发育，在合理设置截排水工程的基础上，坡体的稳定性往往较好。

因此，工程边坡设置时宜尽量分级设置较陡的坡率和合理的平台，切忌曲解黄土边坡的“宽平台，陡坡率”原则，以及黄土地区不能设置锚索和锚杆工程的误解。防止出现一味的利用黄土边坡的自稳性而忽视边坡的工程锚固，导致“剥山皮”式的边坡的出现，造成环境破坏严重，工程规模巨大，后期养护困难的不合理设计。宜尽量有效辅以有效的加固防护工程，有效降低边坡开挖高度，减少坡体的土方规模，降低工程造价，提高工程品质。

某黄土地区高速公路修建地通过山前黄土斜坡地带，自然坡度约为33-51°，自然植被稀少。黄土为第四系晚更新统黄土（Q3eol），呈褐黄色，稍湿，稍密，孔隙发育，土质较均匀，切面粗糙，具有湿陷性，局部含有少量的粉细砂及白色菌丝状钙质条纹，厚约67m，地基承载力基本容许值125KPa。由于受到常年降雨和地表汇水的冲刷、侵蚀，导致坡体上黄土冲沟、黄土碟、黄土井、黄土陷穴等形成的“黄土喀斯特”地貌发育，自然斜坡状整体处于稳定状态。

斜坡区地表水不发育，仅在降雨时有地表汇水，黄土裂隙发育，有利于垂直下渗，。但在路堑边坡影响区内无地下水发育。区内地震动峰值加速度0.15g，为地震基本烈度Ⅶ度区。

设计阶段技术依据黄土自稳性好，以及黄土边坡的“宽平台，陡坡率”原则和黄土地区不能设置锚索和锚杆工程理念，采用1：0.5的坡率和宽8~16m的平台，各级边坡设置高度8m。采用圆弧搜索法分析后，在坡脚设置一排截面为2×3m@5m，长20m的普通抗滑桩“固脚”，形成了高152m的高大边坡。其中抗滑桩悬臂长8m，锚固段长12m。

图1 原设计工程地质断面图

从设计断面看，该方案所采有的坡率与原自然边坡近于平行，为典型的“剥山皮”式边坡设置，导致形成过高的工程边坡，造成环境破坏严重，工程规模巨大，后期养护困难，须结合地形地貌，结合锚固支挡工程合理设置坡率，进行设计方案优化，从而有效提高工程品质。

基于此，结合工程区自然斜坡多存在高约12m左右的稳定陡坎现状进行工程地质类比，决定在坡脚设置抗滑桩固脚收坡的基础上，在桩后设置陡坡率结合锚固工程在收坡，即利用高边坡“固脚强腰”的原则合理设置坡体加固防护工程，从而在确保坡体的稳定的基础上，有效降低程造价，保护环境和提高设计品质。

基于此，依据工程经验、区内经验和合理的土工试验，在合理设置坡体参数的基础上：

1、在坡脚设置一排截面为1.8×2.6m@5m，长19m的锚索抗滑桩“固脚”，其中抗滑桩悬臂长10m，锚固段长9m。桩体上设置2孔拉力为500KN/孔的预应力锚索。

2、桩后边坡采用每级高10m、1:0.5的坡率开挖后，设置锚固工程加固。其中：

1）二级边坡设置长22~29m长的框架锚索，与坡脚锚索抗滑桩共同确保坡体的整体稳定性，并达到高边坡“强腰”的目的；

2）三级与四级边坡分别设置长12m和9m的框架锚杆，确保三、四级边坡的稳定，达到兼顾边坡的局部稳定性目的。

这样设置锚固工程的好处是不但有效确保了坡体与各级边坡的稳定，也可利用框架对坡面的分割有效提高了坡面的防冲刷能力，也利于后期植被的种植或工程绿化。

3、坡口线外侧设置环形地表截水沟，截排坡后来水而防止进入边坡区。

此外，考虑到区内降雨量较少，故只在一级和三级平台设置平台截水沟，对坡面汇水进行截排。

图2 优化后的工程地质断面图