公路路基邊坡失穩(wěn)及防治措施研究

黃小湖

(廣西壯族自治區(qū)百色公路管理局，廣西 百色 533000)

0 引言

在公路工程中，若路基邊坡失穩(wěn)，將可能會導致滑坡、崩塌、坍塌、錯落、斷裂、沖刷等邊坡破壞情況，而無論是哪種邊坡破壞形式，都將嚴重影響公路的正常使用。因而在公路工程的設計施工過程中，路基邊坡的穩(wěn)定性分析是一項十分重要的工作內(nèi)容，其決定了路基邊坡的施工方案，是保證公路施工質(zhì)量的重要措施。尤其是在高速公路、山區(qū)公路的修建中，影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素有很多，任何一點考慮不周，都可能會給公路質(zhì)量和公路行車安全帶來極大影響。因此，必須要做好公路路基邊坡的失穩(wěn)分析，并加強預防措施，采取有效治理措施，保證路基邊坡的穩(wěn)定性。

1 公路路基邊坡失穩(wěn)的定性分析

由于公路路基邊坡所在的環(huán)境及承受的壓力情況較為復雜，是一個動態(tài)變化的過程，因而造成邊坡失穩(wěn)的因素也很復雜，一般對邊坡失穩(wěn)的分析方法多采用定性分析和定量分析兩種方式。本文在此著重對邊坡失穩(wěn)進行定性分析，即通過分析影響公路路基邊坡穩(wěn)定性的因素，預測其對邊坡失穩(wěn)造成的影響，并對邊坡的變形破壞趨勢給予定性說明和分析。具體來講，影響公路路基邊坡穩(wěn)定性的因素主要分為以下兩大類：

1.1 地質(zhì)因素

一般地質(zhì)環(huán)境差的公路路段，發(fā)生路基邊坡失穩(wěn)的概率要遠遠大于地質(zhì)環(huán)境良好的公路路段?？梢哉f，地質(zhì)因素是造成公路路基邊坡失穩(wěn)的主要因素，主要包括三方面因素：

1.1.1 邊坡巖土的性質(zhì)

(1)公路路基的邊坡巖土若為軟土，其抗壓、抗剪強度都弱，具有很大的流變性，容易造成邊坡失穩(wěn)。

(2)若邊坡巖土為砂或砂性土，則其透水性會十分好，土層結構不穩(wěn)定，極易發(fā)生液化散開，也會引起邊坡失穩(wěn)。

(3)若邊坡巖土為黏性土，則在干旱季節(jié)土層結構會因為干燥而使得黏土變得十分堅硬，繼而開裂造成邊坡失穩(wěn)；而在多雨季節(jié)，黏土又因吸水而膨脹，甚至分解，也會引發(fā)邊坡失穩(wěn)。

1.1.2 邊坡的坡度及形態(tài)

對于公路路基邊坡而言，其坡度和形態(tài)也對其穩(wěn)定性造成影響。一般邊坡的坡度越緩，坡高越小，發(fā)生失穩(wěn)的可能性就越低，反之則發(fā)生失穩(wěn)的可能性就越高。另外，若邊坡呈凹型，則與凸形相比可以達到更穩(wěn)固的效果，且邊坡的等線曲率半徑越小，穩(wěn)定效果越佳。

1.1.3 水文條件

邊坡的水文條件好壞也會對其穩(wěn)定性造成一定影響，如地下水位較高，再加上當?shù)亟涤炅看?，則會使邊坡的土體軟化，從而影響坡體內(nèi)部的力學結構和力學性質(zhì)，引發(fā)滑坡等邊坡破壞，造成邊坡失穩(wěn)。

1.2 非地質(zhì)因素

除了地質(zhì)因素對公路邊坡穩(wěn)定性造成影響外，還有一些非地質(zhì)因素也會影響邊坡穩(wěn)定。

1.2.1 人為因素

公路作為人類活動的重要交通基礎設施，具有線長面廣的特點，并且由于臨近公路交通方便，很多社會活動和建筑工程都會在公路附近開展，這些活動和建設處理不當就可能會引發(fā)公路路基邊坡失穩(wěn)，如在邊坡附近進行深度開挖；無防護、無定向的爆破；隨意削減邊坡的坡腳、未做加固就在坡頂建設建筑物或給予大量加載等。這些活動都會使邊坡的側壓力大大增加，破壞邊坡內(nèi)部力學結構，降低邊坡的承重能力和抗滑能力，從而嚴重影響到邊坡的穩(wěn)定性。

1.2.2 風雨作用

由于公路多處在自然環(huán)境中，不可避免會受到風吹雨淋，而長期的風化和降雨都對路基邊坡的穩(wěn)定性造成影響。以風化作用來講，風化作用會促使巖土變得更加干燥松散、土體裂隙增多，大大降低邊坡的整體穩(wěn)定性和抗剪強度，長期下來甚至會改變邊坡的形狀和坡度。若再加上降雨作用，會使更多的地表水沿著擴大的縫隙滲入地下，影響地下水情況，給邊坡失穩(wěn)造成便利的條件。而長期的降雨還將會促使邊坡的巖土含水量大大增加，軟化邊坡組成材料，促使部分巖土的力學性質(zhì)發(fā)生變化，極大影響邊坡的穩(wěn)定性。

1.2.3 施工方法

公路路基邊坡的施工方法是否合理也決定了其穩(wěn)定性的高低，目前在大多數(shù)公路施工中，尤其是高速公路施工中都需要設置路基邊坡。若天然形成邊坡則因地制宜，充分利用地形條件進行邊坡施工，若無天然邊坡則需要進行人造邊坡施工。無論是哪種邊坡，都需要充分考慮到邊坡的穩(wěn)定性，有些施工單位沒有做好地形勘查和地質(zhì)勘測，導致設計不科學，施工方案可行性差。如坡度的高度和底部寬度設計不合理，開挖回填工作不到位，未合理地進行加固支護，都會造成路基邊坡失穩(wěn)的隱患。

2 公路路基邊坡失穩(wěn)的主要防治措施

針對上述造成公路路基邊坡失穩(wěn)的因素，必須要在公路工程建設中做好充分調(diào)研工作，加強邊坡防護加固處理，有效避免邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生，保證公路路基穩(wěn)固安全。目前我國常用的公路邊坡失穩(wěn)防治措施主要有坡面防護措施、坡體防護措施及坡體加固與坡面防護相結合等幾種主要防治方法，每種主要防護方法又分為不同的防護措施，具體如圖1所示。

圖1中的防護加固措施在使用的過程中，應當根據(jù)工程實際情況和當?shù)厮牡刭|(zhì)條件，選擇最佳的組合方式，必要時可以進行靈活變動，以提高邊坡的穩(wěn)定性。

圖1 公路邊坡失穩(wěn)防治措施示意圖

3 案例分析

當前，挖臺階法因為成本較低、易操作、防護效果良好等優(yōu)勢不斷被應用在公路邊坡防護中。本文結合某段高速公路的路基邊坡施工，詳細探討挖臺階法在邊坡防治加固中的應用。

3.1 工程概況

某段高速公路的路基經(jīng)過兩個山坡的坡腳，在兩個山坡之間是一個U形山溝，坡度較陡。山坡表層巖土露出地面，巖石之間夾雜著褐黃色硬朔黏土，局部為松軟狀態(tài)種植土；下伏強風化薄-中厚層泥質(zhì)灰?guī)r，巖體較完整，為硬質(zhì)巖。在U形溝底處有一涵洞，涵洞所在位置地勢平坦，表層為黏土，地表長有植被，是良好的種植土，下層為巖石。沿線地下水主要是松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙溶洞水。局部巖溶水較發(fā)育，地表水系發(fā)育，多水田和旱地。當?shù)貫榈卣鸹玖叶娶龆葏^(qū)，且地處亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，雨量充沛。本段公路工程采取半填半挖的路基施工方式。

3.2 路基邊坡失穩(wěn)分析及防治方案

在對本路段的地質(zhì)水文條件進行分析后，發(fā)現(xiàn)本路段的自然邊坡的巖土地質(zhì)條件還屬于較為良好的情況，但坡度較陡，且當?shù)亟涤炅控S富。綜合分析后，可以確定自然邊坡并不能完全滿足本工程路基邊坡的力學需求，安全系數(shù)較低，若不采取有效的防治加固措施，極易引發(fā)邊坡失穩(wěn)。結合本路段的實際情況，可以通過減緩邊坡坡度的方式來增強其穩(wěn)固性，論證后確定了兩種防治方案：(1)直接削坡填方法，(2)挖臺階法。前者施工操作較為簡單方便，但經(jīng)濟性不高，需要重新占較大的面積來拓寬坡腳，且需要大量的填土。相比之下，在本路段的地形條件下，采取挖臺階法更為經(jīng)濟合理。

3.3 具體施工

挖臺階法的作用主要是通過挖填來平衡坡體穩(wěn)定性，其關鍵技術在于保證挖成后臺階各段局部坡面的穩(wěn)定性，可以說是坡面防護和坡體加固兩種措施的結合應用。在這種防治加固中，要求減少頂部的重量而增大底部的重量，從而避免產(chǎn)生滑坡，為了保證坡腳的穩(wěn)定性，還要求回填優(yōu)質(zhì)土方，設置排水墊層。挖臺階法的施工如圖2所示。

圖2 挖臺階法處理半填半挖路基示意圖

坡體加固的施工工藝流程如下：清除斜坡表面雜物→沿斜坡縱向開挖臺階→壓實→邊坡碼砌→填料→找平、壓實→下層施工。其中應當注意，臺階應該做成2%～4%的反向橫坡，且高和寬均≥2 m。頂部與底部的坡率應當逐級設計。

在坡體防護施工完成后，還要對坡面進行保護，可以采取用噴錨、漿砌片石等工程防護措施將邊坡做為永久性邊坡，也可以結合實際條件，采用植物防護

措施，以達到美化效果和環(huán)境保護的目的，同時可以避免因為水土流失等問題再次影響邊坡穩(wěn)定性。

3.4 防治效果及思考

經(jīng)過采取上述挖臺階法對邊坡進行加固，極大地提升了路基邊坡的穩(wěn)定性，安全系數(shù)有所提高，達到高速公路設計要求水平，取得了很好的防治效果。

結合本工程的邊坡失穩(wěn)防治經(jīng)驗，在對坡度較陡的地基邊坡進行穩(wěn)定加固時，對于不同的坡高，可以設計不同的坡率進行放坡，這樣既可以滿足技術要求，又能取得較好的經(jīng)濟效益。同時在邊坡防治加固工程中還需要注意以下幾點：(1)邊坡整體高度的設計應當結合當?shù)鼐唧w的地質(zhì)條件來合理確定，尤其要考慮巖土變化情況，科學設計坡度值；(2)為了保證填土和原本的斜坡坡面能夠緊緊結合在一起，要求在分層填筑之前，就先將原有的坡面削成具有一定內(nèi)傾斜坡度的臺階，以方便后期的填土壓實；(3)邊坡應當做好水系的因勢利導，結合地形設計排水系統(tǒng)，設置一定的截水溝、盲溝排水和地下排水廊道，做好地下水攔截措施，以免地表水和地下水對邊坡穩(wěn)定造成影響。

4 結語

綜上所述，在公路工程的建設過程中，必須要嚴格控制路基邊坡的穩(wěn)定性，做好邊坡失穩(wěn)分析，在設計施工前做好地質(zhì)勘探工作，合理設計路基邊坡施工方案，加強邊坡失穩(wěn)的防治工作，從坡面、坡體兩方面入手，保證路基邊坡的穩(wěn)定性，增強公路使用安全性。當然，在實際的工程中，還應該充分考慮當?shù)氐膶嶋H情況，靈活多樣地應用邊坡加固措施，實現(xiàn)工程建設經(jīng)濟效益和環(huán)保效益最大化。

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