公路路基邊坡失穩(wěn)分析及其防治措施研究

李海霞

(重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074)

公路路基邊坡失穩(wěn)分析及其防治措施研究

李海霞

(重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074)

公路路基邊坡失穩(wěn)是一種比較嚴重的路基破壞形式，它不僅影響道路的正常使用，而且還存在較大的安全隱患。

邊坡失穩(wěn)；穩(wěn)定性分析；坡面防護；坡體穩(wěn)定

1 引言

隨著我國公路建設事業(yè)的快速發(fā)展，對于公路路基邊坡的失穩(wěn)分析及防治措施研究愈顯示出其重要性和緊迫性。邊坡失穩(wěn)是一種比較嚴重的路基破壞形式，它不僅影響道路的正常使用，而且還存在較大的安全隱患。因此，需對邊坡失穩(wěn)原因進行研究，從而因地制宜地提出合理有效的邊坡防護措施，以保證路基邊坡的穩(wěn)定性，確保公路運營的安全，同時也有助于節(jié)約道路路基養(yǎng)護費用、保護生態(tài)環(huán)境[1]。

2 路基邊坡失穩(wěn)原因

公路路基邊坡是一個開放的、動態(tài)的復雜系統(tǒng)，造成其失穩(wěn)的原因也是錯綜復雜的。一般而言，邊坡失穩(wěn)的影響因素可大體上劃分為地質(zhì)因素和非地質(zhì)因素[2]。

2.1 地質(zhì)因素

2.1.1 邊坡巖土體類型及性質(zhì)

砂性土邊坡的組成成分砂或砂性土透水性較大，因此其在振動力作用下易于發(fā)生液化破壞，從而導致邊坡失穩(wěn)；而粘性土邊坡一般都具有干燥時堅硬開裂、遇水后膨脹分解的特點，因此也易造成邊坡失穩(wěn)；對于軟土邊坡而言，由于軟土的抗剪強度低、流變性能顯著，使得其對邊坡穩(wěn)定極為不利。

2.1.2 邊坡形態(tài)

一般來說，坡度越陡，邊坡越容易失穩(wěn)；坡度越緩，邊坡越穩(wěn)定；坡高越大，邊坡越容易失穩(wěn)；平面上呈凹形的邊坡較呈凸形的邊坡穩(wěn)定；同是凹形邊坡，邊坡等高線曲率半徑越小，邊坡穩(wěn)定性越好[3]。

2.1.3 地質(zhì)條件

一般情況下,同向傾斜邊坡穩(wěn)定性不及反向傾斜邊坡；同向傾斜邊坡中，穩(wěn)定性隨結(jié)構(gòu)面傾角的增加而降低；當傾向不利的結(jié)構(gòu)面走向與坡面平行時,邊坡穩(wěn)定性最差；反之，結(jié)構(gòu)面走向與坡面走向夾角愈大，邊坡穩(wěn)定性越好。

2.1.4 水文條件

由于邊坡水文條件的改變必然導致地下水富集程度的改變，而土體、軟質(zhì)巖、泥化夾層、巖體的結(jié)構(gòu)面等的力學性質(zhì)受水的影響較大，因此邊坡所處位置的地下水及地表水富集程度對邊坡穩(wěn)定性也有影響。

2.2 非地質(zhì)因素

2.2.1 氣候條件

氣候條件中以降雨的作用最為突出[4]。強降雨可使邊坡組成材料的含水率過高，造成邊坡組成材料軟化，并導致某些巖土體產(chǎn)生膨脹及物理力學性質(zhì)發(fā)生變化，從而導致邊坡失穩(wěn)。

2.2.2 風化作用

風化作用一般可使巖土體的裂隙增多和擴大，導致巖土體的透水性增強，抗剪強度下降，影響邊坡的形狀和坡度；同時，風化裂隙等次生結(jié)構(gòu)面及次生粘土礦物的產(chǎn)生會使地表水易于入滲，從而導致地下水的動態(tài)發(fā)生變化。

2.2.3 振動作用

在地震的作用下，邊坡巖土體的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化甚至破壞，使原有結(jié)構(gòu)面張裂及松弛，導致邊坡巖土體強度遭到破壞，從而引起邊坡失穩(wěn)；爆破施工振動對邊坡穩(wěn)定性的的影響主要表現(xiàn)為爆破振動產(chǎn)生的慣性力使得邊坡巖土體的下滑力增加，從而導致邊坡失穩(wěn)。

2.2.4 開挖削坡及坡頂加載

實際施工過程中不合理的開挖邊坡如從坡腳開挖，會造成邊坡臨空面過大，坡腳壓重不夠，使得邊坡滑動面的抗滑力降低，造成邊坡失穩(wěn)。而不當?shù)南髌峦蛊履_結(jié)構(gòu)面或軟弱夾層變薄，引起坡體滑動面的抗滑力減小，而邊坡的下滑力卻沒有相應地減小，從而導致邊坡的穩(wěn)定性降低[5]。對于坡頂加載而言，一方面它增加了坡體的下滑力，另一方面加大了坡頂張應力和坡腳剪應力的集中程度，從而引起邊坡巖土體破壞，最終導致邊坡失穩(wěn)。

3 路基邊坡失穩(wěn)防治措施

3.1 坡面防護

3.1.1 砌石護坡

干砌石護坡主要用于坡度緩于1∶1.25的土質(zhì)路堤或路塹邊坡，該防護形式能夠?qū)⒂晁虻孛嫠鞯臎_刷破壞降至最低，同時投資成本低，且能適應邊坡的較大變形。但其缺點是防護邊坡受到水流沖擊過程中，流水沖刷帶走了邊坡表面的細小顆粒，易導致邊坡出現(xiàn)較大的沉陷。相應的漿砌石護坡彌補了該不足之處，它可有效封閉各種軟質(zhì)巖層和散碎挖方，防止地面雨水對坡面的沖刷，因此廣泛用于公路路基邊坡防護[6]。

3.1.2 植物護坡

草皮、植被對于路基邊坡有一定的保護作用，在坡面種植樹草是路基邊坡防護中極為常見而又有效的一種措施。植被的根系在地下反復交錯、緊密連接，在強降雨天氣或邊坡受地表徑流沖刷時，能穩(wěn)固邊坡土壤，起到邊坡保護的作用，同時具備審美特點，能夠在一定程度上美化沿路風景[7]。

3.1.3 噴混凝土護坡

噴射混凝土護坡多應用于坡面為碎裂結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)巖石或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)不連續(xù)地層的石質(zhì)邊坡，而且坡邊巖石又容易破碎墜落的路段[8]。素噴混凝土對邊坡進行防護的方式封閉性較好、避水、抗風化，對于易風化的巖質(zhì)邊坡及卵石地層邊坡防護效果極佳；而對于整體性較差的巖質(zhì)邊坡，一般采用錨桿、錨筋束或錨索防護[8]。

3.1.4 SNS主動、被動防護網(wǎng)防護

主動防護網(wǎng)通過鋼絲格柵均勻傳遞來充分發(fā)揮整個系統(tǒng)的防護能力，從而使系統(tǒng)能承受較大的荷載并降低單根錨桿的錨固力要求，因此能較好地保護坡面植被，適用于邊坡本身滲水較嚴重、對邊坡泄水要求較高的巖質(zhì)邊坡。

被動防護網(wǎng)的鋼柱和鋼絲繩網(wǎng)連接組合構(gòu)成一個整體，對所防護的區(qū)域形成面防護，從而阻止崩塌巖石土體下墜，起到邊坡防護作用。與剛性攔截和砌漿擋墻相比，被動防護網(wǎng)不僅縮短了工期，還節(jié)約了投資[7]

3.2 坡體穩(wěn)定

3.2.1 支擋工程

支擋結(jié)構(gòu)包括擋土墻、抗滑樁、預應力錨索等支撐和錨固結(jié)構(gòu)，是用來支撐、加固填土或山坡體，防止其坍滑并保持其穩(wěn)定的一種建筑物結(jié)構(gòu)，它可在一定程度上防止雨水的沖刷，也可攔擋落石和整治滑坡等，其廣泛應用于隧道洞口、橋梁兩端路基邊坡的穩(wěn)定。

3.2.2 排水工程

邊坡排水主要包括坡表排水和坡內(nèi)排水，其目的是將邊坡表面水流截流排泄，并把滑坡體內(nèi)的地下水引出坡體，有效減少滑坡體內(nèi)因長期的水力作用而失穩(wěn)的現(xiàn)象。排水一般分為地面排水和地下排水。地面排水是攔截和引導地面水，以防止地面水沖刷或滲透邊坡巖體，地面排水方式包括排水溝、截水溝、急流槽等；地下排水方式主要包括盲溝、滲溝、滲井、仰斜式排水孔等。

4 結(jié)語

公路路基邊坡作為公路工程中重要的組成部分，其穩(wěn)定性不僅關乎道路的正常使用，而且還涉及行車及行人安全。在工程實踐中，路基邊坡失穩(wěn)往往是由多種因素共同作用的結(jié)果，這些因素主要包括組成邊坡的巖土體類型及性質(zhì)、邊坡形態(tài)、邊坡地質(zhì)條件、邊坡水文條件等地質(zhì)因素以及氣候條件、風化作用、振動作用、開挖削坡及坡頂加載等非地質(zhì)因素。通過掌握邊坡穩(wěn)定性的分析方法并結(jié)合造成路基失穩(wěn)的主要因素，提出合理有效的邊坡失穩(wěn)整治措施，主要包括砌石護坡、植物護坡、噴混凝土護坡、SNS主動網(wǎng)及被動網(wǎng)防護、支擋工程、排水工程等，從而達到既經(jīng)濟環(huán)保又能增強邊坡穩(wěn)定性的目的。

[1]蘇春華，燕云飛.路基邊坡穩(wěn)定性分析及防治措施[J].黑龍江交通科技,2010,04:3.

[2]吉晉榮.淺談路基邊坡穩(wěn)定性分析及防治措施[J].科技傳播,2010,15:126-127.

[3]Mohammad Hossein Taherynia,Mojtaba Mohammadi,Rasoul Ajalloeian,Agust Gudmundsson.Assessment of Slope Instability and Risk Analysis of Road Cut Slopes in Lashotor Pass,Iran[J].Journal of Geological Research,2014,2014:.

[4]孫建鋒,王萌.公路路基邊坡穩(wěn)定性分析及預防措施[J].科協(xié)論壇(下半月),2011,01:10-11.

[5]劉磊,皮漫,屈潔.常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法[J].中國新技術新產(chǎn)品,2016,03:130.

[6]胡杰,張敏,王德軍.邊坡穩(wěn)定性計算方法與影響因素分析研究[J].四川建筑,2016,02:146-148.

[7]鄧東平,李亮.兩種滑動面型式下邊坡穩(wěn)定性計算方法的研究[J].巖土力學,2013,02:372-380+410.

[8]Werner Rammer,Michael Brauner,Herwig Ruprecht,Manfred Josef Lexer.Evaluating the effects of forest management on rockfall protection and timber production at slope scale[J].Scandinavian Journal of Forest Research,2015,308:.

[9]卜艷春.公路路基邊坡穩(wěn)定性及防治措施[J].交通世界(運輸.車輛),2012,09:160-161.

[10]景靜.公路邊坡防護與治理措施探討[J].科技創(chuàng)新與應用,2016,17:218.

[11]顧建芬,韓劍.淺析公路路基邊坡防護[J].科技創(chuàng)新導報,2015,33:67-68.

A STUDY ON THE INSTABILITY OF HIGHWAY SIDE SLOPES AND ITS PREVENTION MEASURES

LI Haixia
(1.School of Civil Engineering,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China)

The instability of highway side slope is a relatively serious form of the destruction of the roadbed,it not only affects the normal use of the road,but also exists a big potential safety hazard.According to the current research status of highway side slope stability and its prevention and control measures at home and abroad,the paper analyzes the geological and non geological factors that lead to the instability of the highway side slope and expounds the main measures to prevent the instability of highway side slope from two aspects of the slope surface protection and slope body stability,which has certain reference function for the slope operation.

the instability of side slope;stability analysis;slope surface protection;slope body stability

U45

B

1007-6344（2017）02-0017-02

李海霞（1993—），女，漢族，重慶交通大學道路與鐵道工程碩士研究生在讀。

根據(jù)目前國內(nèi)外對路基邊坡穩(wěn)定性及其防治措施的研究現(xiàn)狀，分析了導致路基邊坡失穩(wěn)的地質(zhì)因素和非地質(zhì)因素，然后 從 坡面防護和坡體穩(wěn)定兩個層面闡述了防治路基邊坡失穩(wěn)的主要措施，對路基邊坡作業(yè)具有一定的參考作用。