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摘要：随着高速公路建设不断向山区发展，修建在山体斜坡上的路桥越来越多，这些路桥通常是一条线路的重点工程，有的还是决定线路方案的关键工程。这些路桥的多设置在高陡斜坡上。根据高速公路的实际调查数据，基于边坡岩体质量分级的SMR方法和数学地质分析，研究提出了确定山区高速公路斜坡路桥基形式和位置的方法，对山区高速公路斜坡路桥基的设计和施工具有一定的指导作用。
本文针对如何做好高速公路斜坡填方路基设计问题，及做好路基填料的综合设计,进行简单的论述。
关键词：高速公路；斜坡路基；增强稳定性
Abstract: along with the continuous development of the highway construction XiangShanOu, built in a mountain slope of the bridge is more and more, the bridge is usually a line, the key project of some decided to line scheme of the key project. These luqiao more high and steep slopes to set in. According to the actual highway survey data, based on the slope rock mass quality classification of the SMR method and mathematics geology analysis, and put forward to determine the mountainous area highway slope road foundation form and position method, the mountainous area highway slope and the design and construction of the foundation is of certain guidance.
Based on how well the highway slope fill subgrade construction design problems, and make the subgrade filling integrated design, simple treatise.
Keywords: highways; and Slope subgrade; Enhance stability
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：
1、概述
高速公路路基填方工程比挖方工程具有更大的不确定性，有限的地质勘察很难将地基条件查清楚，填方工程特别是斜坡填方的病害时有发生，有的病害发生在施工过程当中，有的病害发生在运营期间，究其原因，多与地质条件复杂、设计对地质条件和极端天气等因素考虑不周、施工质量不满足要求等有关系。结合多年从事勘察设计工作的体会及高公路中填方工程的设计实践，提出一些斜坡填方路基设计的优化措施和建议。
2、斜坡桥基的受力特点以及桥基与斜坡相互作用关系分析
2.1斜坡路桥基承载能力分析
以理想弹塑性力学理论为基础,运用有限元技术对工程实例桥基的承载能力进行分析,提出了运用桩土共同作用的接触非线性计算模型实现桥基承载力求解的新方法,通过对计算结果与试验数据对比,证明了该方法确定斜坡路桥基承载力的可行性和有效性。在现有规范对斜坡路桥基承载力确定方法不明确的情况下,通过对不同设计参数下斜坡路桥基承载能力的变化情况进行分析,提出斜坡桥基受力特点,为斜坡路桥基设计提供依据。 利用正交设计思想,安排数值模拟试验,对斜坡桥基的各项力学指标做正交敏感性分析,得出各设计参数对斜坡路桥基计算值贡献大小,通过回归分析得出斜坡路桥基承载力折减系数计算公式。
2.2斜坡路桥基稳定性分析
针对嵌岩桩稳定特性分析,从研究桩基在不同长细比及横向水平力条件下的受力特性,探讨横向山体荷载对路桥基内力、变形与稳定性的影响,研究斜坡桥基在不同设计参数下的稳定性,以此确定桥基的埋置深度,为高边坡路桥基的在屈曲设计方面提供计算方法及设计思路。
2.3路桥基荷载作用下斜坡稳定性分析
基于强度折减理论,提出改变步长搜索法求解边坡稳定安全系数的方法,将强度折减法从二维平面问题引申到三维空间问题,避免了二维方法中桩基计算宽度的确定,更好地得出边坡应力应变分布情况,提出了将塑性区是否貫通作为求解边坡安全系数的标准,为复杂边界下边坡稳定性评价提供了新的思路和方法。
3、高速公路斜坡填方路基的病害
高速公路斜坡填方一般指地面自然横坡陡于１：５的填方，包含斜坡路堤、斜坡半填半挖两种情况。斜坡填方路基常见病害有纵向裂缝、错落（差异沉降）等，情况严重时会发生路基滑移，进而形成工程滑坡。引起高速公路斜坡路基发生开裂或滑移的主要原因有：
（１）斜坡地基覆盖层土体与基岩面为透水软弱面，地下水活动引起斜坡路基下滑。
（２）斜坡地基岩层软硬相问，其软弱面顺路基倾斜，由于风化强弱差异或地下水侵蚀，地基和路基顺软弱面滑移。
（３）斜坡地基覆盖为松散岩土堆积物，含水量过大，未经处治，若在原斜坡面直接填筑路基，当地面横坡较陡，填方路基边坡高度较大，而边坡又未采用封闭措施时，暴雨时路基边坡地表水渗透，引起路基滑移。
（４）斜坡路段路线布线穿过岩层软硬不均的构造交界处，多为地下水活动区。路基填筑后在丰水季节产生不均匀压缩变形而成，沉降差异产生裂缝后，未及时封水致使路基饱水而滑移 。
（５）斜坡路基处于半填半挖地段，差异沉降造成路面裂缝或变形。
（６）斜坡路基上缘坡面汇水面积较大，虽做截水和路基排水沟防护，而地表水渗透路基或地基覆盖土层内，形成地基连同路基整体变形或滑移。
（７）斜坡后缘不合理加载，破坏了原有斜坡自然平衡状态，导致斜坡出现变形破坏,或形成滑坡。
（８）斜坡路基填料选择不当和路基边缘压实度不够,边坡对季节性较为敏感。当坡面未封闭处理，雨季边坡水渗透，常在距路基边缘１.０～２.５ｍ范围内的填方边坡上发生纵向裂缝。
4、高速公路斜坡填方路基设计方法
针对高速公路斜坡填方路基病害发生的机理,斜坡填方优化设计方法应从加强填方体与斜坡的衔接、完善排水、做好覆盖层（土体或风化岩体）的处理 、降低填方高度、增强填方体自身稳定性等方面入手。结合多年高速公路斜坡填方设计实践，高速公路斜坡填方优化设计措施主要有：自然地面挖台阶、地基表层换填、铺设土工格栅、设置地下排水盲沟、坡脚设置铲子、加筋路堤、土工布预制块挡土墙及填料选择等。
4.１挖台阶
填方原地面清表后，进行挖台阶，台阶宽度一般不应小于２m，台阶向内倾斜４％，以加强填方体与自然原地面之问的结合，增强基底抗滑能力设计中应计人挖台阶土方数量以及台阶宽度范围填前基底压实的工程数量，便于施工单位施工和计量引。
4.２换填
斜坡填方基底自然地面表层往往有一定厚度的覆盖层（土体或风化巖体），这些表层土在雨水下渗或浸泡后很容易软化，强度急剧降低，很容易导致边坡失稳，而填方设计中往往忽略覆盖层的影响,因此当表层土体厚度小于２m时，对于斜坡高填方应尽可能将表层土挖除后进行换填 。
4.３铺设土工格栅
为增强填方沿填挖交界处或沿自然原地面滑动的稳定性，并减少填方的不均匀沉降，在填方台阶上宜铺设土工格栅，长度一般应为６～１０ｍ，并且在路床的底面和顶面各加铺一层。土工格栅宜采用双向土工格栅，抗拉强度不宜小于４０KN／m，延伸率不大于１０％。此外，土工格栅应采用U型钢钉锚固于台阶上，以增强格栅的稳定性。
4.４坡脚铲子
在皖南山区某高速公路，斜坡填方特别是斜坡高填方中坡脚往往设置一个梯形的铲子，以增强边坡的稳定性。铲子一般为梯形、底宽 ４～８m，深度不小于２m，使用天然碎砾石（粒径０～５００m）材料。一般填方边坡的圆弧滑动面多从坡脚通过，有限元分析方法（FEM）也证实了这一点，在坡脚设置抗剪强度较高的碎砾石，将使坡脚应力扩散，同时，设置了铲子后，圆弧滑动面将向上（填方体）或向地基深层移动上移动时，由于填方材料本身的抗剪强度参数一般大于地基，所以，稳定系数必然较高；向下移动时，由于滑动圆弧面变深，半径变小，则边坡下部抗滑力将增强，而下滑力将减小，从而增大了稳定系数；此外，也有少数情况，滑动圆弧面从铲子的位置通过，则由于铲子的高抗剪强度，替换了原来的土，也使稳定系数得到提高。由于铲子使用了透水性天然碎砾石材料，除起到坡脚置换作用外，还起到排水的作用，以保证填方坡脚的强度不因地下水的作用而下降。
4.５ 地下排水盲沟
为排出因降雨下渗到填方内部的水，在填方的基底应每隔３０－５０m设置一道排水盲沟，以避免地下水在原地面的聚集，盲沟设置可采用矩形，采用透水性材料填筑，外裹土工布。排水盲沟与铲子相连，通过铲子将地下水排出。
4.6加筋路堤
当自然地面横坡较陡，采用普通填方时，坡脚伸出很远，填方高度很高，而且边坡稳定性不足时，可设置加筋路堤，填方每隔0.3（松铺厚度） m设置一层土工布（或加筋带），填方的坡度取为1：l，既减少了填方的占地，降低了边坡的高度，也减少了土方数量，而且会增强斜坡上填方的稳定性（在填方占地范围内对表层土进行排水和换填）。
4.7预制块挡土墙
当自然地面横坡陡，采用加筋路堤仍然不能很好地解决问题的时候，例如六潜高速公路项目中设计了预制块挡土墙，值得同行在高速公路斜坡填方设计中借鉴采用。预制块挡土墙路基表面采用了一种有专利的空心混凝土预制块，然后填方每隔一定距离加铺一层土工布，预制块面部的坡度可以是50～85度，预制块内填土并可以进行绿化。此方案具有加筋路堤的優点，并可以更加有效地减少占地，降低边坡高度，且造价较挡土墙路基低、对地基承载力要求低，从而可省去地基处理的费用。
4.8填料选择
做好高速公路斜坡填方路基设计，除采取上述措施外，还应做好路基填料的综合设计，对斜坡半填半挖路基，当挖方区为土质时，应优先采用渗水性好的材料填筑；当挖方区为坚硬岩石时，宜采用填石路基。此外，对于膨胀土填料，掺灰改性处理时，应加强拌和，确保掺灰均匀，并且做好填料、地基的防水设计；对湿陷性黄土填料，应重视路肩等部分的压实度，并做好踣床等部分的防水设计。
5、结束语
高速公路陡坡路基及斜坡桥基的病害时有发生，多与地质条件复杂、设计对地质条件和极端天气等因素考虑不周、施工质量不满足要求等有关系。结合高速公路中填方工程的设计实践，从加强填方体与斜坡的衔接、完善排水、做好覆盖层（土体或风化岩体）的处理、降低填方高度、增强填方体自身稳定性等。
本文针对如何做好高速公路斜坡填方路基设计问题，及做好路基填料的综合设计,进行简单的论述。
关键词：高速公路；斜坡路基；增强稳定性
Abstract: along with the continuous development of the highway construction XiangShanOu, built in a mountain slope of the bridge is more and more, the bridge is usually a line, the key project of some decided to line scheme of the key project. These luqiao more high and steep slopes to set in. According to the actual highway survey data, based on the slope rock mass quality classification of the SMR method and mathematics geology analysis, and put forward to determine the mountainous area highway slope road foundation form and position method, the mountainous area highway slope and the design and construction of the foundation is of certain guidance.
Based on how well the highway slope fill subgrade construction design problems, and make the subgrade filling integrated design, simple treatise.
Keywords: highways; and Slope subgrade; Enhance stability
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：
1、概述
高速公路路基填方工程比挖方工程具有更大的不确定性，有限的地质勘察很难将地基条件查清楚，填方工程特别是斜坡填方的病害时有发生，有的病害发生在施工过程当中，有的病害发生在运营期间，究其原因，多与地质条件复杂、设计对地质条件和极端天气等因素考虑不周、施工质量不满足要求等有关系。结合多年从事勘察设计工作的体会及高公路中填方工程的设计实践，提出一些斜坡填方路基设计的优化措施和建议。
2、斜坡桥基的受力特点以及桥基与斜坡相互作用关系分析
2.1斜坡路桥基承载能力分析
以理想弹塑性力学理论为基础,运用有限元技术对工程实例桥基的承载能力进行分析,提出了运用桩土共同作用的接触非线性计算模型实现桥基承载力求解的新方法,通过对计算结果与试验数据对比,证明了该方法确定斜坡路桥基承载力的可行性和有效性。在现有规范对斜坡路桥基承载力确定方法不明确的情况下,通过对不同设计参数下斜坡路桥基承载能力的变化情况进行分析,提出斜坡桥基受力特点,为斜坡路桥基设计提供依据。 利用正交设计思想,安排数值模拟试验,对斜坡桥基的各项力学指标做正交敏感性分析,得出各设计参数对斜坡路桥基计算值贡献大小,通过回归分析得出斜坡路桥基承载力折减系数计算公式。
2.2斜坡路桥基稳定性分析
针对嵌岩桩稳定特性分析,从研究桩基在不同长细比及横向水平力条件下的受力特性,探讨横向山体荷载对路桥基内力、变形与稳定性的影响,研究斜坡桥基在不同设计参数下的稳定性,以此确定桥基的埋置深度,为高边坡路桥基的在屈曲设计方面提供计算方法及设计思路。
2.3路桥基荷载作用下斜坡稳定性分析
基于强度折减理论,提出改变步长搜索法求解边坡稳定安全系数的方法,将强度折减法从二维平面问题引申到三维空间问题,避免了二维方法中桩基计算宽度的确定,更好地得出边坡应力应变分布情况,提出了将塑性区是否貫通作为求解边坡安全系数的标准,为复杂边界下边坡稳定性评价提供了新的思路和方法。
3、高速公路斜坡填方路基的病害
高速公路斜坡填方一般指地面自然横坡陡于１：５的填方，包含斜坡路堤、斜坡半填半挖两种情况。斜坡填方路基常见病害有纵向裂缝、错落（差异沉降）等，情况严重时会发生路基滑移，进而形成工程滑坡。引起高速公路斜坡路基发生开裂或滑移的主要原因有：
（１）斜坡地基覆盖层土体与基岩面为透水软弱面，地下水活动引起斜坡路基下滑。
（２）斜坡地基岩层软硬相问，其软弱面顺路基倾斜，由于风化强弱差异或地下水侵蚀，地基和路基顺软弱面滑移。
（３）斜坡地基覆盖为松散岩土堆积物，含水量过大，未经处治，若在原斜坡面直接填筑路基，当地面横坡较陡，填方路基边坡高度较大，而边坡又未采用封闭措施时，暴雨时路基边坡地表水渗透，引起路基滑移。
（４）斜坡路段路线布线穿过岩层软硬不均的构造交界处，多为地下水活动区。路基填筑后在丰水季节产生不均匀压缩变形而成，沉降差异产生裂缝后，未及时封水致使路基饱水而滑移 。
（５）斜坡路基处于半填半挖地段，差异沉降造成路面裂缝或变形。
（６）斜坡路基上缘坡面汇水面积较大，虽做截水和路基排水沟防护，而地表水渗透路基或地基覆盖土层内，形成地基连同路基整体变形或滑移。
（７）斜坡后缘不合理加载，破坏了原有斜坡自然平衡状态，导致斜坡出现变形破坏,或形成滑坡。
（８）斜坡路基填料选择不当和路基边缘压实度不够,边坡对季节性较为敏感。当坡面未封闭处理，雨季边坡水渗透，常在距路基边缘１.０～２.５ｍ范围内的填方边坡上发生纵向裂缝。
4、高速公路斜坡填方路基设计方法
针对高速公路斜坡填方路基病害发生的机理,斜坡填方优化设计方法应从加强填方体与斜坡的衔接、完善排水、做好覆盖层（土体或风化岩体）的处理 、降低填方高度、增强填方体自身稳定性等方面入手。结合多年高速公路斜坡填方设计实践，高速公路斜坡填方优化设计措施主要有：自然地面挖台阶、地基表层换填、铺设土工格栅、设置地下排水盲沟、坡脚设置铲子、加筋路堤、土工布预制块挡土墙及填料选择等。
4.１挖台阶
填方原地面清表后，进行挖台阶，台阶宽度一般不应小于２m，台阶向内倾斜４％，以加强填方体与自然原地面之问的结合，增强基底抗滑能力设计中应计人挖台阶土方数量以及台阶宽度范围填前基底压实的工程数量，便于施工单位施工和计量引。
4.２换填
斜坡填方基底自然地面表层往往有一定厚度的覆盖层（土体或风化巖体），这些表层土在雨水下渗或浸泡后很容易软化，强度急剧降低，很容易导致边坡失稳，而填方设计中往往忽略覆盖层的影响,因此当表层土体厚度小于２m时，对于斜坡高填方应尽可能将表层土挖除后进行换填 。
4.３铺设土工格栅
为增强填方沿填挖交界处或沿自然原地面滑动的稳定性，并减少填方的不均匀沉降，在填方台阶上宜铺设土工格栅，长度一般应为６～１０ｍ，并且在路床的底面和顶面各加铺一层。土工格栅宜采用双向土工格栅，抗拉强度不宜小于４０KN／m，延伸率不大于１０％。此外，土工格栅应采用U型钢钉锚固于台阶上，以增强格栅的稳定性。
4.４坡脚铲子
在皖南山区某高速公路，斜坡填方特别是斜坡高填方中坡脚往往设置一个梯形的铲子，以增强边坡的稳定性。铲子一般为梯形、底宽 ４～８m，深度不小于２m，使用天然碎砾石（粒径０～５００m）材料。一般填方边坡的圆弧滑动面多从坡脚通过，有限元分析方法（FEM）也证实了这一点，在坡脚设置抗剪强度较高的碎砾石，将使坡脚应力扩散，同时，设置了铲子后，圆弧滑动面将向上（填方体）或向地基深层移动上移动时，由于填方材料本身的抗剪强度参数一般大于地基，所以，稳定系数必然较高；向下移动时，由于滑动圆弧面变深，半径变小，则边坡下部抗滑力将增强，而下滑力将减小，从而增大了稳定系数；此外，也有少数情况，滑动圆弧面从铲子的位置通过，则由于铲子的高抗剪强度，替换了原来的土，也使稳定系数得到提高。由于铲子使用了透水性天然碎砾石材料，除起到坡脚置换作用外，还起到排水的作用，以保证填方坡脚的强度不因地下水的作用而下降。
4.５ 地下排水盲沟
为排出因降雨下渗到填方内部的水，在填方的基底应每隔３０－５０m设置一道排水盲沟，以避免地下水在原地面的聚集，盲沟设置可采用矩形，采用透水性材料填筑，外裹土工布。排水盲沟与铲子相连，通过铲子将地下水排出。
4.6加筋路堤
当自然地面横坡较陡，采用普通填方时，坡脚伸出很远，填方高度很高，而且边坡稳定性不足时，可设置加筋路堤，填方每隔0.3（松铺厚度） m设置一层土工布（或加筋带），填方的坡度取为1：l，既减少了填方的占地，降低了边坡的高度，也减少了土方数量，而且会增强斜坡上填方的稳定性（在填方占地范围内对表层土进行排水和换填）。
4.7预制块挡土墙
当自然地面横坡陡，采用加筋路堤仍然不能很好地解决问题的时候，例如六潜高速公路项目中设计了预制块挡土墙，值得同行在高速公路斜坡填方设计中借鉴采用。预制块挡土墙路基表面采用了一种有专利的空心混凝土预制块，然后填方每隔一定距离加铺一层土工布，预制块面部的坡度可以是50～85度，预制块内填土并可以进行绿化。此方案具有加筋路堤的優点，并可以更加有效地减少占地，降低边坡高度，且造价较挡土墙路基低、对地基承载力要求低，从而可省去地基处理的费用。
4.8填料选择
做好高速公路斜坡填方路基设计，除采取上述措施外，还应做好路基填料的综合设计，对斜坡半填半挖路基，当挖方区为土质时，应优先采用渗水性好的材料填筑；当挖方区为坚硬岩石时，宜采用填石路基。此外，对于膨胀土填料，掺灰改性处理时，应加强拌和，确保掺灰均匀，并且做好填料、地基的防水设计；对湿陷性黄土填料，应重视路肩等部分的压实度，并做好踣床等部分的防水设计。
5、结束语
高速公路陡坡路基及斜坡桥基的病害时有发生，多与地质条件复杂、设计对地质条件和极端天气等因素考虑不周、施工质量不满足要求等有关系。结合高速公路中填方工程的设计实践，从加强填方体与斜坡的衔接、完善排水、做好覆盖层（土体或风化岩体）的处理、降低填方高度、增强填方体自身稳定性等。