公路路基邊坡滑塌防護(hù)設(shè)計(jì)研究

張 紅

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 陜西 西安 710075）

公路的施工影響因素眾多，比如當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地形、水文水系、經(jīng)濟(jì)條件等，這也導(dǎo)致公路的施工也更加復(fù)雜，其中地理?xiàng)l件的制約是最大的影響因素。尤其是針對(duì)山路這種地質(zhì)條件復(fù)雜的公路，這類公路路基邊坡高度相對(duì)較大，任何疏忽都會(huì)影響公路的質(zhì)量以及邊坡的穩(wěn)固和可靠性，也會(huì)影響人們的交通出行。因此，我們需要著重加強(qiáng)路基邊邊坡的質(zhì)量監(jiān)控，時(shí)刻預(yù)防路基邊坡滑塌現(xiàn)象的發(fā)生，保障交通暢通和安全出行。針對(duì)路基邊坡的滑塌現(xiàn)象，既會(huì)影響車輛的出行，甚至出現(xiàn)交通事故，又會(huì)浪費(fèi)維護(hù)成本，加重財(cái)政負(fù)擔(dān)，為此，要求施工單位必須規(guī)劃好公路的建設(shè)，前期做好設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，實(shí)地考察公路建設(shè)的難點(diǎn)，結(jié)合以往公路路基邊坡塌滑經(jīng)驗(yàn)和原因，提前進(jìn)行制定預(yù)防和控制措施，讓公路更好地為人們服務(wù)。

1 公路路基邊坡滑塌的類型

常見的公路路基邊坡滑塌類型有流動(dòng)型、落石型、滑動(dòng)型等根據(jù)形成機(jī)理類分。流動(dòng)型是指那些飛沙走石、松散積土等移動(dòng)性的物體，經(jīng)過(guò)流水或雨水的沖刷，形成泥石流狀混合體，由于重力的影響導(dǎo)致邊坡整體下滑或坍塌。落石型多發(fā)生在較陡峭的邊坡上，由于風(fēng)化或流水侵蝕等自然環(huán)境或礦石開采引起的山體震動(dòng)或者貨車經(jīng)常性的承載超重的影響，導(dǎo)致邊坡上的巖石產(chǎn)生裂縫或碎塊，最終邊坡巖石演變成獨(dú)立的巖石塊，隨著雨水的沖刷順流而下引起路基邊坡滑塌。另一種是滑動(dòng)型，這種邊坡滑塌一般情況下是路基邊坡整體產(chǎn)生滑塌，邊坡巖層經(jīng)過(guò)外力的作用沿著坡體滑動(dòng)導(dǎo)致邊坡整體滑塌。

2 公路路基邊坡滑塌的原因

針對(duì)土質(zhì)邊坡，砂土由于自身結(jié)構(gòu)特性，造成沙土流失多，相比較而言，黏性土基于自身黏聚力大而不容易被沖散破壞；在巖質(zhì)邊坡中，巖石強(qiáng)度低，且形成斷斷續(xù)續(xù)，導(dǎo)致破裂和軟弱層的出現(xiàn)，大部分破壞會(huì)發(fā)生在巖石最薄弱的部分，例如發(fā)生在順坡向?qū)訝顜r的剪切破壞和發(fā)生在碎裂散狀巖中的滑動(dòng)破壞等。巖土的風(fēng)化和巖土露出的位置是導(dǎo)致地震和震動(dòng)發(fā)生極其重要的因素，地震和震動(dòng)的發(fā)生對(duì)人們的安全造成了極大的隱患，地震發(fā)生時(shí)的慣性力可以瞬間使得邊坡失穩(wěn)，破壞。巖石中的基本物理特性和力學(xué)性能隨著地下水的變化而變化，地下水位的變化引起巖土中法向力和剪切力變化，從而引起巖土中最薄弱部位轉(zhuǎn)移，在邊巖中出現(xiàn)的裂縫可以導(dǎo)致地下水削弱結(jié)構(gòu)抗力，形成靜水壓，加快巖土的開裂速度。在公路路基邊坡堆砌或承載過(guò)重會(huì)引起公路路基邊坡失去平衡，當(dāng)邊坡超過(guò)其承載力時(shí)，便會(huì)誘發(fā)坡體滑動(dòng)造成公路路基邊坡的滑塌現(xiàn)象。公路長(zhǎng)時(shí)間遭受雨水的浸泡或侵蝕也會(huì)受到不同程度的損傷，出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致雨水的下滲，引起公路地下路基不不穩(wěn)，極易造成公路整體塌陷，也給邊坡的安全和穩(wěn)固帶來(lái)威脅。

3 公路路基邊坡治理設(shè)計(jì)原則

公路路基邊坡的防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮滑坡的可能性，制定相對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施，做到特殊問(wèn)題特殊處理，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地理?xiàng)l件，使防護(hù)結(jié)構(gòu)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，采用最新的技術(shù)，合理的成本，力求做到地質(zhì)、地形與生態(tài)相結(jié)合。

通過(guò)增加路塹邊坡防護(hù)加固工程來(lái)減輕邊坡周邊變形的幾率，并且能有效的保護(hù)邊坡，防止出現(xiàn)、發(fā)展、惡化等導(dǎo)致邊坡滑塌的現(xiàn)象，借此保障公路路基邊坡的安全性和可靠性，保障山區(qū)道路的安全通行和長(zhǎng)期發(fā)展。

公路坡面變形的防護(hù)措施主要是通過(guò)種植植物來(lái)減少風(fēng)化影響和水土流失，通過(guò)植被來(lái)起到封土固地的作用，以實(shí)現(xiàn)人文與自然和諧相處，符合“可持續(xù)發(fā)展觀”的理念。

不同的防護(hù)方式利用不同的防護(hù)方式，淺表層變形防護(hù)主要是利用錨桿框架梁防護(hù)為載體進(jìn)行邊坡的防護(hù)，塊體變形防護(hù)主要是利用錨桿框架梁來(lái)保護(hù)坡腳及墩墊防護(hù)為輔助保護(hù)工具為一體，而深部變形防護(hù)主要是以預(yù)應(yīng)力錨索框架梁來(lái)進(jìn)行邊坡的防護(hù)工作。

不同的坡腳應(yīng)力防護(hù)措施也不相同，土質(zhì)的邊坡坡腳應(yīng)當(dāng)使用支擋結(jié)構(gòu)物，如路塹擋墻或抗滑樁等；強(qiáng)風(fēng)化巖石坡腳應(yīng)當(dāng)使用錨桿框架來(lái)進(jìn)行邊坡的加固以保護(hù)坡腳免造損壞。

4 工程概況

某立交匝道右側(cè)原設(shè)計(jì)邊坡最大高度約20米，匝道部分段落為半路半橋的路基型式，橋臺(tái)基坑開挖的同時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行初步刷坡，邊坡最大高度約30m。由于施工期間該地區(qū)暴雨嚴(yán)重，導(dǎo)致匝道右側(cè)邊坡發(fā)生滑坡。針對(duì)該路段坡體地質(zhì)條件和實(shí)際狀況，在滿足邊坡的穩(wěn)定性和工程安全性基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)提出了相應(yīng)的治理方案，并結(jié)合施工期間及施工后必要的監(jiān)測(cè)預(yù)警，進(jìn)行綜合治理。

5 公路路基邊坡滑塌防護(hù)設(shè)計(jì)方案的確定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘成果及地勘成果，需要對(duì)邊坡滑塌的破題進(jìn)行更進(jìn)一步的研究，例如滑坡的性質(zhì)、物理組成、變形特點(diǎn)、施工的方案等影響邊坡穩(wěn)定和可靠性的所有因素來(lái)綜合考量。本著技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則，在滿足邊坡的穩(wěn)定性和工程安全性基礎(chǔ)上，提出治理方案。設(shè)計(jì)思路如下：

整個(gè)邊坡應(yīng)將匝道路基（修筑擋墻）回填至路基設(shè)計(jì)標(biāo)高后方可進(jìn)行開挖施工，同時(shí)為邊坡起到一定的反壓作用，有利于邊坡的穩(wěn)定，為邊坡開挖支護(hù)施工爭(zhēng)取時(shí)間。

邊坡按設(shè)計(jì)給定的邊坡坡率進(jìn)行刷坡。而邊坡坡率與當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)和道路表面浮土有關(guān)，需要在道路設(shè)計(jì)之初充分考慮這方面的因素，進(jìn)行邊坡加固設(shè)計(jì)。

錨桿框架如果計(jì)算其穩(wěn)定性和推力之后會(huì)發(fā)現(xiàn)，用于表層防護(hù)的錨桿錨固力較小，錨固深度不大（錨桿長(zhǎng)度一般不超過(guò)15m，再增長(zhǎng)已經(jīng)難以提高錨固力，且注漿段易產(chǎn)生拉裂破壞），錨固段長(zhǎng)度不足，因此本次需采用預(yù)應(yīng)力錨索加固解決深部變形穩(wěn)定問(wèn)題，以確保坡體的局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定。

具體措施如下：

在第二、三級(jí)邊坡上設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索框架，以解決穩(wěn)定性問(wèn)題及邊坡后緣上部、深部發(fā)展的可能整體穩(wěn)定性。豎肋、橫梁采用C25鋼筋混凝土，分片現(xiàn)場(chǎng)澆筑，肋與梁節(jié)點(diǎn)處設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索。錨固長(zhǎng)度10m，且錨固段應(yīng)位于強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)砂巖、硅質(zhì)粉砂巖互層中，可依據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況對(duì)錨索長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，以滿足上述要求。

由于山區(qū)道路受地質(zhì)地形的影響，需要在邊坡設(shè)置框架錨桿以保護(hù)坡腳來(lái)達(dá)到保護(hù)整個(gè)坡體的目的，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。

一般坡面防護(hù)：對(duì)各級(jí)邊坡框架內(nèi)均采用掛CF網(wǎng)植草綠化防護(hù)；掛網(wǎng)噴混防護(hù)：自上而下每開挖一級(jí)邊坡時(shí)，應(yīng)立即施工短錨桿掛網(wǎng)噴射素混凝土對(duì)坡面進(jìn)行封閉處理，以避免雨水侵入軟化邊坡巖土體，影響坡體表層穩(wěn)定性；排水部分：按照原設(shè)計(jì)的施工做平臺(tái)溝、坡面流水槽以及截水溝，具體數(shù)量以實(shí)際為準(zhǔn)；其他：邊坡前道路應(yīng)嚴(yán)格（修筑擋墻后）填土反壓至道路設(shè)計(jì)標(biāo)高后，方可進(jìn)行邊坡開挖施工工序，且應(yīng)對(duì)滑坡體后緣裂縫處采用非透水性的材料，如水泥砂漿封閉處理，避免雨水侵入滑動(dòng)面，進(jìn)一步影響邊坡穩(wěn)定性。

6 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

邊坡的防治要秉持動(dòng)態(tài)化的設(shè)計(jì)，堅(jiān)持信息化施工，充分考量邊坡的特性，在邊坡施工過(guò)程中理清施工流程和采取合理方案，避免出現(xiàn)滑塌。

在山區(qū)道路施工過(guò)程中，需要在合適的位置例如邊樁、邊坡平臺(tái)、坡腳、樁板墻、塹頂?shù)仍O(shè)置地下位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、墻頂位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)、挖方邊坡延流水監(jiān)測(cè)點(diǎn)、地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)等。

錨索拉拔的試驗(yàn)時(shí)，如果錨索錨固力沒有達(dá)到預(yù)期的效果，則需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行及時(shí)地調(diào)整，可以使用再次高壓注漿的方案來(lái)增加錨索錨固力。

在山區(qū)公路施工期間，要及時(shí)觀察和監(jiān)控路基邊坡的狀況，提前預(yù)防和做好滑塌預(yù)警及解決措施，制定合理的維護(hù)和整治方案，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，保證山區(qū)道路的安全施工和將來(lái)車輛的安全順暢通行。