某高填方路堤设计方案探讨
高填方工程作为高边坡的另外一种形式，需贯彻“固脚强腰、兼顾整体与局部”和“治坡先治水”的设计理念。并在填方工程设置时，应尽量结合规划、还建、地形等合理设置填方体的支挡工程的位置和形式，尤其要积极利用有利地形设置反压工程提高坡体的整体稳定性，从而有效减少支挡工程规模。设计中应进行整体与局部稳定性分析计算，防止高大填方出现整体失稳、半坡剪出、地下水变化造成坡体安全系数不断降低的不利情况出现。时刻牢记坡体安全系数为动态变化的参数，而非固定不变的定值。某高填方路堤穿越U型冲沟，沟谷两岸和沟底地表为厚约1~5m的碎石土，下伏1.5m左右厚度的强风化页岩，其下为中风化页岩。沟谷岸坡为30~40°，沟谷纵坡为10~30°左右。为消化弃方，拟采用高填方通过，填方边坡高约75m，填方采用页岸弃渣。具体参数如下：1）采用1:1.5~1:4坡率放坡，平在中部设置两道宽约14.0m的宽大平台。填方路基内侧由于规范需要，特设置了较路基标高低8m的宽大广场平台。2）在广场内侧和路基内侧坡脚、各级填方边坡平台分别设置截水沟，填方体下部树枝状排水盲沟。3）在填方坡体坡脚设置2.0×3.0×20m抗滑桩，在填方体后部设置2.0×3.0×24m埋入抗滑桩分级进行支挡潜在滑体。4）填方体上部设置满铺式土工格栅，广场下部约1.5m设置防渗土工布。5）在原地面部位清除碎石土、强风化页岩后开挖台阶至中风化页岩层，并采用1.5m厚的灰岩进行换填。6）路堤采用强夯进行补强处治，减少高填方工后沉降。
1、作为岩土工程的高大填方，应首先掌握填方区地质环境，在此基础上建立合理的地质模型，在此基础上通过抽象思维取掉无关或次要的因素，建立 高大填方的概念模型，并通过有效的参数选取、工况选择等建立合理的力学计算模型或数值模拟模型。基于此，该高填方的两关键问题就是潜在滑面位置的确定与相关参数的合理选取。2、该高填方边坡高度和填方工程规模较大，属于典型的高填陡坡路堤。因此，该高填方所要解决的问题是高边坡问题和潜在滑坡两方面的问题。对于高边坡来说，由于设计的边坡坡率为1:1.5~1:4，故高边坡的稳定性基本可以保障，不是本次处治方案的重点。而大体积路堤填方依附的下伏较陡自然沟谷形成的陡坡路堤整体与局部稳定性形成的潜在滑坡是本次设计方案的重点。基于此，从定性分析可以得出，控制该高填方稳定的潜在滑面为填方体依附的较陡自然沟谷线，并利用后缘填方体的拉剪面与前部填方体内的压剪面，共同形成了潜在滑体的滑面。而填方体内的圆弧搜索法滑面不会成为控制性的潜在滑面，但可作为填方体整体与局部稳定性校核滑面。3、关于主滑段滑面参数的选择，在主滑段采用较硬岩-灰岩换填的下伏碎石土、开挖台阶清除强风化页岩，以及填方体的材料与压实度，并考虑到将来可能出现地下水变化浸泡填方与基岩面的情况基础上，结合工程经验，分别在换填的主滑段、滑坡后缘填方体中的圆弧形拉剪面与滑坡前缘填方体中压剪面分别选取粘聚力C和内摩擦φ。4、高大填方的设计方案应考虑坡体的整体稳定性与局部稳定性。即在确保坡体不会在坡脚附近剪出的情况下，也要防止坡体从“半坡”填方厚度较薄的部位剪出。也就说，原处治方案在坡脚抗滑桩上部的14m宽的大平台部位存在较大的越顶剪出可能，这是需要进一步考虑的。基于此，考虑到抗滑桩后部沟谷地形明显较缓的有利条件，加大该部位填方反压工程，加大填方自身的抗滑能力，从而大幅优化抗滑桩工程。即在地形平缓段采用1:4坡率加大填方提高坡体的整体稳定性。5、在填方体中部的14m宽大平台改路部位，宜适当加大平台上部的填方体厚度，从而进一步减小上部填方体可能从宽大平台坡脚剪出的可能，继而优化掉上部的埋入式抗滑桩工程。并且考虑到此处加大填方虽有利于上部填方的局部稳定性，但不利于填方体的整体稳定性，故只对改路宽大平台上部两级边坡进行适当加厚即可，确保不会发生上部坡体从平台内侧剪出即可，不可过量加厚填方。6、考虑到在填方体满铺土工格栅对调节高填方沉降有限，性价比较低，故将填方上半部分的土工格栅在保留，对广场宽大平台与路基上部差异沉降进行适当调整的基础上，取消填方体内设置的土工格栅，而将其布置于能有效提高填方整体与局部潜在滑体滑面剪出口部位。这样形成的加筋墙不但有效提供了较高的抗剪力，而且工程规模明显较小。7、对于高大填方工程，治水是首要之选。故技术人员在原沟谷部位设置树枝状排水盲沟疏排可能的地下水、在填方周界设置地表截排水沟截排地表水、在广场下部约1.5m设置防渗土工布是有效的，是高填方长治久安的基本保证。但为进一步防止不利工况下出现地下水和地表水对高填方的稳定性影响，结合地质资料：1）在填方宽大广场平台内侧的截水边沟部位设置基底位于中风化基岩的截水盲沟，防止上部自然沟谷汇水渗入填方体；2）在路基内侧宽大广场平台外侧结合广场汇水而加大该部位排水边沟的尺寸，防止出现极端情况下宽大的广场汇水无法快速疏排而渗入填方体的情况出现。3）在高填方边坡的每级平台设置截水沟，快速引排较缓坡率形成的较大汇水面积在暴雨时导致的地表水汇水。4）为防止排水工程在填方体上出现沉降开裂，地表截排水沟均采用半钢波纹管结构，且在其下设置砂层进行调节。
经此调整，高填方的稳定性有了明显的提高，坡体的整体与局部稳定性、排水工程、支挡工程规模均得到了有效改善，且更进一步加大了对弃方的消化，工程的经济性得到了有效提高。
