一种边坡施工的纵向间隔开挖与分阶段防护施工方法与流程

本发明属于边坡开挖与防护技术领域，具体涉及一种边坡的开挖施工方法，适用于松软土质边坡、泥灰岩质边坡、多雨地区受雨水作用土质变化大的高边坡。

背景技术：

边坡的破坏：指坡体以一定的速度出现较大的位移，边坡岩体、土体产生整体滑动、滚动或转动。

对于边坡工程而言，其损坏可能造成的破坏后果有很多，比如：危及人的生命，造成经济损失，产生社会不良影响。

边坡的开挖与防护是山区公路、铁路建设，水利水电开发和城市建设的重要问题。尽管国家和地方每年都投入巨大的人力物力来治理，但因边坡失事而引起的交通受阻和中断、河流堵塞、给水库库区和城市、乡村带来得危害仍然是巨大的，造成的损失仍然十分巨大。

当前通用开挖方式有横向开挖、纵向开挖和通道开挖，选择的依据只考虑开挖区域的长度和深度，没有涉及到开挖顺序对边坡稳定性的影响。而不同的开挖顺序，会造成路堑边坡坡脚处反压力变化规律的不同，从而埋下滑坡的安全隐患。关于防护工程的施工时机和顺序也对开挖过程中边坡的稳定性影响很大。

在山区道路工程建设中，经常需要通过开挖原始(天然)地面修筑路基或路面，这种路基称为路堑，开挖路堑所形成的边坡称为路堑边坡。路堑边坡是经开挖形成的人工边坡，开挖卸荷变形的历时动态和规律，以及边坡环境背景因素的动态变化，对路堑边坡稳定状态具有显著的作用和影响，并体现明确的时效特征。

路堑边坡是道路工程的重要组成部分，边坡的失稳破坏直接危害和威胁交通运营畅通与公共安全。

山区的高速公路建设不可避免地遭遇大量深挖路堑边坡与高填方路堤边坡工程，边坡失效与滑坡事故成为山区高速公路建设中的焦点与难点之一。此外，铁路、能源、矿山、水利建设工程领域都不可避免地遭遇大量的高陡边坡与深凹边坡，这些边坡工程的成败已经成为制约整个工程建设成败的因素之一。

滑坡与地震、洪水、疾病一起被认为一直是危害人类生存和发展的四大灾害。滑坡的发生是十分复杂的动态过程，一方面涉及岩土组成的力学与材料内部因素，另一方面受地形地貌、地质结构类型组成特点，又与环境的影响等复杂的外部因素所影响。降雨尤其是强降雨、暴雨的影响，直接影响到边坡的稳定性。

在施工开挖过程中，由于没有特殊的防护，并且受到降雨因素的影响，容易导致雨季开挖时滑坡大面积的发生。为了防止开挖过程中尤其是雨季开挖时的边坡滑塌，提出了间隔式开挖方式，预留土体反压坡脚，形成反压力。

在边坡的设计中就有坡率法和减重设计，通过设计合理的控制边坡的高度和坡度，从而保证施工后的边坡稳定性；在滑坡处治技术中，与减载相对应的另一种技术是堆载阻滑技术，它是通过在滑坡的阻滑段(一般在滑坡的下部) 堆载来提高滑坡的阻滑力以使滑坡处于稳定的方法。该专利方法类似于坡脚堆载来提高滑坡的阻滑力以使滑坡处于稳定。

对于一个自然坡体在未受到开挖卸荷作用前，其地应力为一定值，受开挖卸荷作用后，坡体将产生应力释放与调整。路堑边坡开挖致使坡体处于卸荷状态。坡体开挖时，在重新构建新的力学平衡体系的过程中坡体内应力在一定范围内重新调整，形成新的坡体应力场。新的应力场在坡体侧向临空面附近出现应力重分布与应力集中作用现象，并在开挖临空面方向上发生膨胀回弹，坡体内的应力重分布与坡体临空面的膨胀回弹过程想联系，坡体经历开挖过程，其应力状态由天然应力状态调整至新的应力场。边坡开挖属于侧向卸荷作用，因应力释放产生松弛变形致使边坡失稳破坏。

技术实现要素：

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种边坡施工的开挖和防护方法，本申请的边坡纵向间隔开挖与分阶段防护方法安全可靠，原理清晰，施工工艺简单，操作方法成熟，安全和经济效益巨大，用于有效地克服背景技术中存在的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种边坡纵向间隔开挖与分阶段防护施工方法，其特征在于，顺序进行以下步骤：

1)沿路基纵向间隔开挖，留取部分土体A不开挖，形成预留部分土体A和开挖部分间隔布置的格局；

2)开挖部分按照自上而下的顺序进行，若边坡高度等于或大于20m时，分级开挖，分级高度按照规范每级台阶高度为8m至10m，台阶宽度为2m至3m，若边坡高度大于30m的边坡，在中部留4m至6m的台阶，开挖过程对边坡坡率m 进行控制，边坡坡率m满足土质边坡：1:1～1:1.5；类土质边坡：1:1～1:1.5；强风化岩边坡：1:0.75～1:1；弱风化岩边坡：1:0.5～1:0.75；

3)开挖完成后迅速进行防护工程施工，防护应开挖一级防护一级，

4)将留取部分土体A自上而下的顺序进行分级开挖，若边坡高度等于或大于20m时，分级开挖，分级高度按照规范每级台阶高度为8m～10m，台阶宽度为2m～3m，高度大于30m的边坡，在中部留4～6m的台阶，开挖过程对边坡坡率m进行控制，边坡坡率m满足土质边坡：1:1～1:1.5；类土质边坡：1:1～1:1.5；强风化岩边坡：1:0.75～1:1；弱风化岩边坡：1:0.5～1:0.75；

5)每级开挖完成后立即进行防护工程施工，接缝处不做处理。

所述防护工程施工可采用重力罩面施工、锚杆框架梁内喷湿植生护坡或为挂镀锌铁丝网植草防护、或者抗滑桩、灌浆及锚杆防护中的择一方法进行施工。

所述重力罩面施工过程如下，首先清除边坡滑塌体，然后按照设计边坡回填碎石等透水性材料，并充分压实，在斜坡上开挖台阶，台阶尽可能达到3m宽度，台阶倾向路基的横坡为4％，然后在底面铺设反滤土工布，在重力罩面起终点处纵向也要开挖台阶和铺设反滤土工布，然后通过在二级边坡坡脚底面铺15cm厚素混凝土层，将坡体内汇水排至边坡平台半圆管，然后填料回填形成重力罩面。

本发明的有益效果是：

边坡纵向开挖预留的土体A用来反压坡脚，依靠反压坡脚和土体的相互嵌制作用来承受土体的下滑力，使得变形体得以稳定的一种被动受力型支挡结构。预留土体土层结构未破坏犹如桩底埋于土层中。

附图说明

图1沿纵向间隔开挖施工过程之一。

图2沿纵向间隔开挖施工过程之二。

图3沿纵向间隔开挖施工过程之三。

图4沿纵向间隔开挖施工过程之四。

图5为泰勒分析法图表一。

图6为泰勒分析法图表二。

图7为重力罩面的断面图。

具体实施方式

本发明的技术解决方案是：一种边坡纵向间隔开挖与分阶段防护施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用沿纵向间隔开挖(在间隔开挖之前也可以将边坡从上往下开挖一级，如图1、2)的方式，开挖土体开挖至设计位置，留取部分土体A不开挖(保留)，用来反压坡脚(边坡变形破坏的防治措施中有降低下滑力、增加抗滑力；砍头压脚的原则)。

土体间隔开挖长度即坡脚开挖长度a最大为nxH,nx值可根据nd及α由图5、图6查得，其中，图5和图6，来自于《土质学与土力学》第八章土坡稳定分析第三节黏性土的土坡稳定分析之土坡圆弧滑动面的整体稳定分析--泰勒的分析方法。

坡顶开挖长度2Hm+nxH(m等同于图5中的M，不区分大小写。也可以分级开挖，根据卸荷平台宽度调整坡顶开挖长度)。

2)开挖部分按照自上而下的顺序进行，边坡高度等于或大于20m时，分级开挖，分级高度按照规范每级台阶高度为8m至10m，台阶(卸荷平台)宽度为 2m至3m，高度大于30m的边坡，在中部留4m至6m的宽平台，开挖时应对边坡坡率m进行严格控制，土质边坡：1:1～1:1.5；类土质边坡：1:1～1:1.5；强风化岩边坡：1:0.75～1:1；弱风化岩边坡：1:0.5～1:0.75。

3)开挖完成后迅速进行防护工程施工，防护应开挖一级防护一级。可采用重力罩面施工(也可根据工程需要进行锚杆框架梁内喷湿植生护坡或为挂镀锌铁丝网植草防护、或者抗滑桩、灌浆及锚杆防护)，重力罩面施工过程如下：

①首先清除边坡滑塌体，然后按照设计边坡回填碎石等透水性材料，并充分压实，利用回填材料自身的重力作用保持边坡体稳定，参考图7。②回填之前应在斜坡上开挖台阶001，台阶尽可能达到3m宽度，台阶倾向路基的横坡为4％，在底面铺设反滤土工布，在重力罩面起终点处纵向也要开挖台阶和铺设反滤土工布002，以满足侧向边坡稳定和排水要求。③通过在二级边坡坡脚底面铺15cm 厚素混凝土层003，将坡体内汇水排至边坡平台半圆管004。④填料回填，形成重力罩面005回填材料的最大粒径≤30cm，且最大粒径不超过分层压实厚度的 2/3。

分阶段完成所有开挖部分的施工。

4)带所有开挖部分完工后，将剩余的留取部分土体A自上而下的顺序进行分级开挖，若边坡高度等于或大于20m时，分级高度按照规范每级台阶高度为 8m～10m，台阶(卸荷平台)宽度为2m～3m，高度大于30m的边坡，在中部留 4～6m的宽平台，开挖时应对边坡坡率m进行严格控制，土质边坡：1:1～1:1.5；类土质边坡：1:1～1:1.5；强风化岩边坡：1:0.75～1:1；弱风化岩边坡：1:0.5～ 1:0.75。

5)每级开挖完成后立即进行重力罩面施工,重力罩面施工断面参考图7。重力罩面接缝处不做处理，以免边坡产生不均匀沉降时破坏重力罩面。①首先清除边坡滑塌体，然后按照设计边坡回填碎石等透水性材料，并充分压实，利用回填材料自身的重力作用保持边坡体稳定。②回填之前应在斜坡上开挖台阶 001，台阶尽可能达到3m宽度，台阶001倾向路基的横坡为4％，在底面铺设反滤土工布002，在重力罩面起终点处纵向也要开挖台阶和铺设反滤土工布002，以满足侧向边坡稳定和排水要求。③通过在二级边坡坡脚底面铺15cm厚素混凝土层003，将坡体内汇水排至边坡平台半圆管004。④填料回填，形成重力罩面 005，回填材料的最大粒径≤30cm，且最大粒径不超过分层压实厚度的2/3。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。