陈晓维

文章以某高速公路改扩建工程高边坡为依托，针对改扩建高边坡防护施工安全风险大、进度慢等特点，综合进度、难易、安全、造价、工程量等因素进行了防护方案比选。通过多方案探讨与分析，选择综合效益好的防护方案，可为高速公路改扩建工程类似高边坡防护施工提供借鉴。

高速公路;改扩建;高边坡;防護技术

0 引言

随着社会经济的发展，部分原有高速公路已难以适应沿线交通量增长的需求，利用现有道路进行扩容改扩建已成为一种趋势，也是国家“十三五”规划的重点发展内容之一。在高速公路改扩建高边坡防护施工中，合理地选择防护施工方案，既能保证施工进度和施工安全，降低施工成本，又能保证施工后高边坡的稳定性，避免发生边坡沉降、坍塌、开裂等问题。因此，本文的多方案比选分析法对提高高速公路改扩建高边坡防护施工社会效益、经济效益及环保效益有一定积极意义。本文以某高速公路改扩建工程的高边坡防护施工为例进行阐述。

1 工程概况

原高边坡高度约38 m，为某高速公路原有收费站扩建后形成的五级边坡，第一级坡率为1：1.5，第二级至第五级坡率为1：1.75，单级坡高约8 m，防护基本以植草为主，局部采用拱形骨架防护。坡面绿化效果好，边坡整体基本稳定，但第一、二级出现局部滑塌。因改扩建建设需要增加一条9 m宽的二级路连接线，需要对主线右侧边坡进行拓宽开挖，故高边坡需再次拓宽，拓宽后的总体平面图如下页图1所示，边坡最大高度增加至47 m，基本到达山体坡顶。

边坡地质条件：结合该高速公路原收费站施工勘探钻孔及试验资料，并通过旧路边坡工程类比，反演推算确定如下计算参数：黏土混碎石粘聚力C=33 kPa，内摩擦角φ=18°;全风化硅质页岩粘聚力C=25 kPa，内摩擦角φ=16°;强风化硅质页岩粘聚力C=35 kPa，内摩擦角φ=25°。

2 边坡防护施工方案分析

2.1 边坡初始防护方案

第一级坡脚设置片石混凝土矮墙，第一级至第三级坡面采用锚杆框格植草防护，第四、五级采用拱形衬砌拱植草防护，第六级采用三维网喷播草、灌籽防护。边坡分级为8 m一级。为有效疏干坡体地下水，防止地下水降低岩体强度，在第一级至第四级边坡坡面设置深层导水孔，导水孔深15 m。

稳定性验算分析：边坡采用图2所注坡率开挖，正常工况下安全系数为1.31，暴雨工况下安全系数为1.10，暴雨工况满足规范下限要求（暴雨工况要求范围为1.1～1.2）。因此，边坡不采用锚索地梁加固，但边坡主要为碎石土及较为破碎的软岩组成，仍需加强坡面防护，避免出现浅层坍塌。

2.2 边坡防护方案分析

考虑该拓宽开挖边坡防护施工工程位于重要门户城市，施工及运营安全问题尤为重要，因此要对该高边坡开挖及防护方案进行优化及稳定性验算，确保边坡稳定、安全。

2.2.1 方案一：连接线平纵方案不变，设置宽平台卸载

与初始防护方案一致，纵面与其标高一致平行拓宽，边坡分级为8 m一级，第二级平台宽6 m、第四级平台宽14 m，其他平台宽2 m，边坡坡率不变，通过设置宽平台卸载以提高边坡安全储备。由于边坡开挖已基本到顶，坡顶平缓，边坡总高度增加3 m多。典型横断面设计如图3所示。

稳定性验算分析：边坡采用图3所注坡率开挖，正常工况下安全系数为1.44，暴雨工况下安全系数为1.21，均满足规范上限要求。但边坡主要为碎石土及较为破碎的软岩组成，需加强坡面防护，避免出现浅层坍塌。

2.2.2 方案二：调整连接线平纵方案，边坡中部宽平台卸载

调整连接线平面右移15 m，纵面抬高8 m至旧路第一级平台高度，将第一级平台宽度拓宽至14.8 m（3 m安全襟边+9 m路基宽+2.8 m边沟及碎落台），将以上部分再平行放坡开挖，边坡坡率同原设计断面，第二级平台宽10 m，其他各级2 m，边坡总高度增加2 m多。典型横断面设计如图4所示。

连接线纵面由原设计平顺状态调整为中部凸起的驼峰状，按纵坡3%控制，平纵影响范围大致为1 km。纵坡抬高路段外侧与收费站相邻路段需设置挡墙、护面墙支挡，保障连接线路基稳定及避免路基刷坡侵占收费站。路段内两处人行通道因填土高度增加，需重新加强设计。由于平、纵面调整，部分路段还需重新征地。

稳定性验算分析：边坡采用图4所注坡率开挖，正常工况下安全系数为2.12，暴雨工况下安全系数为1.78，均满足规范要求。但边坡主要为碎石土及较为破碎的软岩组成，需加强坡面防护，避免出现浅层坍塌。

2.2.3 方案三：连接线纵面抬高，平面不变

保持连接线平面不变，纵面抬高9 m，靠近收费站侧设置桩板墙支护，桩板墙背后填高强度、低压缩性填料，使得顶部宽度达到约13.5 m（3 m安全襟边+9 m路基宽+1.5 m边沟及碎落台），以上旧路边坡断面形式保持不变。典型横断面如图5所示。

连接线纵面由原设计平顺状态调整为中部凸起的驼峰状，纵坡抬高路段外侧与收费站相邻路段需设置挡墙、护面墙支挡，保障连接线路基稳定及避免路基刷坡侵占收费站。路段内两处人行通道因填土高度增加，需重新加强设计。由于纵面调整，部分路段还需重新征地。

稳定性验算分析：在L1K线路面以上的旧路边坡正常工况下安全系数为1.29，暴雨工况下安全系数为1.08，暴雨工况不满足规范要求，在暴雨工况安全系数取值1.2时，需提供428 kN抗滑力，故坡面需要进行加固。

2.2.4 方案四：调整连接线平纵方案，第一级设置宽平台开挖

调整连接线平面设计线右移15 m，纵面抬高8 m至旧路第一级平台高度，将第一级平台宽度拓宽至14.8 m（3 m安全襟边+9 m路基宽+2.8 m边沟及碎落台），将以上部分再平行放坡开挖，边坡坡率同原设计断面，各级平台宽2 m，边坡总高度不变。典型横断面图如图6所示。

连接线纵面由原设计平顺状态调整为中部凸起的驼峰状，按纵坡3%控制，平纵影响范围大致为1 km。纵坡抬高路段外侧与收费站相邻路段需设置挡墙、护面墙支挡，保障连接线路基稳定及避免路基刷坡侵占收费站。路段内两处人行通道因填土高度增加，需重新加强设计。由于平、纵面调整，部分路段还需重新征地。

稳定性验算分析：边坡采用图6所注坡率开挖，正常工况下安全系数为1.27，暴雨工况下安全系数为1.06，暴雨工况不满足规范要求，故坡面需要进行加固。

2.3 方案综合比选分析

2.3.1 边坡坡面防护方案比选

通过对原高边坡防护方式及稳定性分析，其边坡坡面拟采用以下防护方案，具体如表1所示。

2.3.2 边坡防护方案综合比选

通过与初步防护方案对比，各方案主要工程量、工程造价、征拆面积、施工难易程度、安全可靠度等方面综合比选明细如表2所示。

根据边坡防护方案分析及表1、表2可知，方案一、方案二稳定性分析满足规范上限要求，边坡不用特殊加固，但考虑到岩土体参数为经验类比取值，其值受雨水影响较大，也需要加强坡面防护。方案三、方案四坡面经特殊加固后，其稳定性得到明显提高，安全可靠度高;在开挖土石方、锚杆等主要工程量方面，方案三、方案四较小;从施工难易程度来说，方案三难度较大;在征地面积方面，方案三、方案四所需面积较小。综合方案比选及分析知，推荐安全可靠度高、工程造价居中、征地少、土石方开挖较少的方案四。

3 结语

本文以某高速公路改扩建工程高边坡防护施工为实例，通过对高边坡拓宽开挖、边坡防护方式不断优化、比选和分析，确定了在工程造价、安全可靠度等方面综合效益较好的防护方案，进一步提升了边坡防护的施工质量和品质，为后续高速公路改扩建工程高邊坡防护施工提供借鉴。

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