影響公路路塹邊坡穩(wěn)定性的因素

文/新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 石長賀

2017年5月，受新疆巴州交通局委托，新疆交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院對省道340線哈爾莫墩至巴音郭楞公路工程展開了勘察設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目推薦線位沿開都河布設(shè)，由于沿線規(guī)劃水電設(shè)施制約，路線大部分段落位于山體坡面上。

項(xiàng)目背景

在山體坡面上修筑公路，需要解決的問題有兩方面，第一是路基的整體穩(wěn)定性，第二是路塹邊坡的穩(wěn)定性。路基的整體穩(wěn)定性基于地基表層處理。穩(wěn)定的斜坡上，地表橫坡介于1∶5至1∶2.5時，原地表應(yīng)挖臺階，臺階寬度不應(yīng)小于2m。當(dāng)基巖面上覆蓋層較薄時，宜先清除覆蓋層再挖臺階。地表橫坡陡于1∶2.5的路段，當(dāng)路堤整體穩(wěn)定性達(dá)不到《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）的相關(guān)規(guī)定時，應(yīng)通過基底處理或設(shè)置路肩、路堤等結(jié)構(gòu)物來保證路堤整體穩(wěn)定。路塹邊坡暴露在自然界外，相比路基邊坡，其受外界自然條件變化影響更大。

路塹邊坡不穩(wěn)的問題，經(jīng)常暴露在運(yùn)營期。路塹邊坡受外界環(huán)境變化影響，常會出現(xiàn)碎落、坍塌等病害，同時也增加了交通事故的發(fā)生頻率，以及司乘人員生命財(cái)產(chǎn)的安全隱患。所以，公路路塹邊坡的穩(wěn)定性是公路運(yùn)營期的安全保證之一，至關(guān)重要。

影響因素

根據(jù)路塹邊坡失穩(wěn)成因分為兩大類，主動因素和被動因素。主動因素即自然因素包括地形、地質(zhì)、環(huán)境、水文條件等。被動因素，即人為因素，主要由于山體坡面的不當(dāng)開發(fā)以及路塹邊坡的防護(hù)工程不合理等都會影響路塹邊坡的穩(wěn)定性。

自然因素，包括地形、地質(zhì)、環(huán)境、水文等。省道340線項(xiàng)目山區(qū)段等高線較密，地表橫坡大多都陡于1∶1.5，路基橫斷面以全挖斷面為主，10m寬路基，其路塹邊坡高度均大于7m；根據(jù)以往勘察設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，自然邊坡越陡峭，植物越不容易生長，地基表層土壤的松動，會使路塹邊坡失去平衡，這種路段路塹邊坡容易被侵蝕。地質(zhì)因素，據(jù)該項(xiàng)目巖土工程報(bào)告，巖性主要包含紫紅色流紋斑巖，灰綠色砂巖、安山玢巖、凝灰砂巖，灰?guī)r與板巖，少量黑云母花崗巖。這些地質(zhì)材料的穩(wěn)定性較好，但力學(xué)強(qiáng)度不足，抗風(fēng)化能力較弱。因此，邊坡的風(fēng)化程度和開挖造成的破碎程度，是影響穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。路塹開挖過程中巖體斷層等不連續(xù)的結(jié)構(gòu)面暴露在外，這將提高路塹邊坡的失穩(wěn)概率。地質(zhì)構(gòu)造的差異，也會影響到路塹邊坡的穩(wěn)定性。環(huán)境因素包括自然降雨、風(fēng)化風(fēng)蝕、地震等。自然降雨對路塹邊坡的沖刷是其失穩(wěn)的主要因素，水容易改變土體結(jié)構(gòu)，會使原來穩(wěn)定的路塹邊坡強(qiáng)度降低，造成穩(wěn)定性下降或直接滑塌。其中，暴雨是對路塹邊坡影響最大的因素。風(fēng)化風(fēng)蝕是個緩慢的過程，在地表裸露無植被的情況下，侵蝕嚴(yán)重，因此保護(hù)地表植被也是非常重要的。地震對路塹邊坡的破壞較大，會破壞地質(zhì)構(gòu)造，進(jìn)而影響路塹穩(wěn)定性。水文因素主要是指地下水對路塹邊坡的影響，地下水的水壓會作用于垂直裂縫，產(chǎn)生水平推力，浮力作用使穩(wěn)定性降低，降低土體的摩擦力，使路塹邊結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而降低穩(wěn)定性。因此，勘察中對地下水、裂隙水的調(diào)查極為重要。

人為因素包括公路工程建設(shè)等，勢必破壞原地表植被，使地表土體更易被侵蝕，加速路塹邊坡崩塌事故的發(fā)生。另外，對路塹邊坡的防護(hù)處置，在路塹開挖時為防止其失穩(wěn)，一般要求實(shí)施支擋防護(hù)，支擋防護(hù)工程也會破壞原有地表土體結(jié)構(gòu)，影響路塹邊坡的穩(wěn)定性。

治理措施

對于一些主動因素影響路塹邊坡穩(wěn)定性，路線平面線形布設(shè)時應(yīng)充分考慮地形地質(zhì)條件。盡量避免在較陡峭的坡面上，植被密集的區(qū)域布設(shè)路線，因?yàn)楣方ㄔO(shè)不僅需砍伐植被，而且改變地貌，潛在的邊坡失穩(wěn)條件已經(jīng)具備。路線平面布設(shè)應(yīng)擬合等高線，盡量增加橋隧比，減少對自然邊坡的擾動，只有修復(fù)人為造成的破壞，才能保證路塹邊坡的穩(wěn)定性。

項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)自然條件

錨桿噴射混凝土設(shè)計(jì)圖

路塹邊坡支擋防護(hù)工程是提高路塹邊坡穩(wěn)定性的有效措施。大體可分為三類：生態(tài)防護(hù)、圬工防護(hù)和綜合防護(hù)。

生態(tài)防護(hù)主要是植樹造林，提高地表的植被覆蓋率，根據(jù)地域差異及地基土質(zhì)情況，選擇合適的植被?？屯羾姴炀W(wǎng)是通過人工干預(yù)進(jìn)而提高路塹邊坡的植被覆蓋率，通過植被發(fā)達(dá)的根系，阻止坡面水土流失固結(jié)表層土，增強(qiáng)路塹邊坡土體的穩(wěn)定性，對公路路塹邊坡達(dá)到防護(hù)的目的，生態(tài)防護(hù)工程還可以起到美化環(huán)境的作用。

圬工防護(hù)大致可分為三類：排水工程、坡面防護(hù)工程以及支擋工程。排水工程主要是改善路塹邊坡附近的水文條件，通過攔截路塹邊坡范圍內(nèi)的地下水及地表水，建立地面排水體系，利用圬工排水構(gòu)造物防止水對路塹邊坡的滲漏以及侵蝕。坡面防護(hù)工程主要是通過錨桿噴射混凝土，依靠錨桿、鋼筋網(wǎng)和混凝土的共同作用來固結(jié)路塹邊坡土體，提高路塹邊坡的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形剛度，減小其側(cè)向變形，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性?？蛇m用于巖性較差、強(qiáng)度較低、易于風(fēng)化的巖石邊坡，也可以適用于堅(jiān)硬巖層，但風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育、易受自然應(yīng)力影響、導(dǎo)致大面積碎落，以及局部小型崩塌、落石的巖質(zhì)邊坡，同時適用于因爆破施工，造成超爆、邊坡巖石破碎松散、存在落石、崩塌隱患的路塹邊坡防護(hù)。

支擋工程主要針對土質(zhì)邊坡，易坍塌的路塹坡面，在這些地方需要通過擋土墻、抗滑樁等工程措施確保路塹邊坡穩(wěn)定，降低崩塌事故發(fā)生的概率。綜合防護(hù)主要是考慮到自然環(huán)境的邊坡，竣工初期的路塹邊坡較為穩(wěn)定，但隨著自然環(huán)境的變化，其穩(wěn)定性會逐年下降。所以與養(yǎng)護(hù)相結(jié)合，根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，實(shí)時監(jiān)控，因地制宜，采取綜合措施，方能保證路塹邊坡的穩(wěn)固。

該項(xiàng)目公路路塹邊坡穩(wěn)定性是影響該項(xiàng)目運(yùn)營期公路安全的重要因素，初步設(shè)計(jì)階段雖提出了諸多解決方案，但在施工圖設(shè)計(jì)及運(yùn)營養(yǎng)護(hù)過程中，在這個方面還要繼續(xù)深入觀測研究，提高邊坡穩(wěn)定性對于人民的生命財(cái)產(chǎn)安全都有重要意義。