探究山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)難點(diǎn)和策略

薛遠(yuǎn)超

浙江建開勘測設(shè)計(jì)有限公司杭州分公司 浙江 杭州 310000

1 山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)工作較大

山區(qū)公路建設(shè)項(xiàng)目的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)一直是一個(gè)棘手的工程問題。對山區(qū)公路來說，很多山區(qū)公路工程位于晚白堊紀(jì)-古新紀(jì)的泥灰基巖之上，其中包括一系列單調(diào)的泥灰?guī)r，這些泥灰?guī)r局部被新近的表土層，填充物沉積物和粘土-基體礫巖（包括砂巖）的第四紀(jì)地層所覆蓋，由此導(dǎo)致山區(qū)的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，區(qū)域地震事件明顯，斷層和邊坡不穩(wěn)定[1]。因此，公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)工作通常需要涉及各個(gè)方面內(nèi)容，比如挖方工點(diǎn)、邊坡地質(zhì)、自然條件等多個(gè)方面的信息數(shù)據(jù)，從而大大增加設(shè)計(jì)工作量。

1.2 影響因素較多

在系統(tǒng)分析了50個(gè)山區(qū)公路邊坡破壞情況后，結(jié)果顯示，包括事件降水、地質(zhì)構(gòu)造、土地覆蓋、邊坡歷史、邊坡角度和高程在內(nèi)的六個(gè)因素被認(rèn)為會(huì)影響公路土壤邊坡的穩(wěn)定性[2]。其中，降水和不良的地表（地下）排水條件是導(dǎo)致邊坡破壞的主要因素，有90%的失敗斜坡只有一個(gè)開放的排水段。此外，現(xiàn)有的破壞中超過94%的山區(qū)公路邊坡破壞是表面侵蝕型破壞；在50個(gè)山區(qū)公路邊坡破壞中，只有3個(gè)是深層旋轉(zhuǎn)型破壞。超過50%的山區(qū)公路邊坡破壞發(fā)生在低密度土地覆蓋的地區(qū)。46%的山區(qū)公路邊坡破壞發(fā)生在傾斜角度在20°和30°之間的斜坡上。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)化程度低

就目前的情況來看，山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行，但是，由于相關(guān)規(guī)范的空缺，且設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求極高，在設(shè)計(jì)過程中往往需承受很大的風(fēng)險(xiǎn)[3]。另外，對于各個(gè)山區(qū)公路邊坡設(shè)計(jì)的時(shí)候經(jīng)驗(yàn)與能力不一樣，掌握的相關(guān)技術(shù)不同，總結(jié)出的邊坡防護(hù)措施及相關(guān)施工判斷方面也有很大差異，山區(qū)公路邊坡設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化程度不高。

2 山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)策略

2.1 建設(shè)山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)

為了應(yīng)對山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)工作量大且復(fù)雜的問題，建設(shè)山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)是一種有效的策略。在實(shí)踐中，根據(jù)有關(guān)原理、概念、技術(shù)和邊坡失穩(wěn)性評估所開發(fā)的邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)，能夠有效幫助山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)從業(yè)人員評估與山區(qū)公路邊坡設(shè)計(jì)，并幫助有效分配資源進(jìn)行邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)和邊坡防護(hù)養(yǎng)護(hù)[4]。具體來說，山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)通過使用邊坡數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和災(zāi)害優(yōu)先級劃分系統(tǒng)，對山區(qū)公路邊坡破壞進(jìn)行分類和分析，用于識別或預(yù)測邊坡危險(xiǎn)區(qū)域，并確定邊坡防護(hù)危害?？偟膩碚f，建設(shè)山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)有助于提高山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)從業(yè)人員，識別山區(qū)速公路邊坡破壞的常見原因和位置的能力，并選擇有效的補(bǔ)救措施。

2.2 應(yīng)用GIS技術(shù)開發(fā)山區(qū)公路邊坡模型

傳統(tǒng)的山區(qū)公路邊坡破壞數(shù)據(jù)是從巖土工程報(bào)告和實(shí)地考察中收集，工作量大且存在一定的滯后性。隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，GIS技術(shù)越來越多地應(yīng)用于多個(gè)方面。在山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中，收集到的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)GIS數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫可以實(shí)現(xiàn)山區(qū)公路邊坡防護(hù)與其他空間數(shù)據(jù)（例如平均降水和地表地質(zhì)）之間的相關(guān)性；使用GIS數(shù)據(jù)庫和一組地圖疊加圖來預(yù)先通過空間和統(tǒng)計(jì)分析，突出顯示易受土壤滑坡或斜坡破壞影響的山區(qū)公路邊坡防護(hù)。利用GIS數(shù)據(jù)庫還能夠開發(fā)山區(qū)公路山區(qū)公路邊坡模型，該模型使用安全系數(shù)和邊坡破壞位移準(zhǔn)則，對荷載作用下土質(zhì)邊坡和路堤的概率三維穩(wěn)定性分析進(jìn)行評估。在三維穩(wěn)定性分析中，概率模型評估荷載作用下山區(qū)公路邊坡防護(hù)的失效概率，并考慮該問題所涉及的不確定性的不同來源，即不確定性源于實(shí)驗(yàn)室測量的剪切強(qiáng)度參數(shù)與原位值之間的差異。此外，所開發(fā)的模型還考慮了土壤特性的空間變異性和相關(guān)性，即使用概率和確定性方法預(yù)測荷載作用下由滑坡引起的公路邊坡防護(hù)永久變形；評估影響主要運(yùn)輸路線的滑坡災(zāi)害，并準(zhǔn)備了針對不同環(huán)境條件的滑坡災(zāi)害圖（即顯示預(yù)期位移和邊坡破壞概率的圖）。

2.3 構(gòu)建邊坡質(zhì)量保證體系

回顧現(xiàn)有的公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)不難發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)都具有一些主要的缺點(diǎn)，其共同特征是對邊坡的地質(zhì)和地貌缺乏重視。此外，氣候條件（最常見的滑坡觸發(fā)因素）的作用被減弱，甚至被忽略。需要指出的是，現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)要么只關(guān)注一種后果，要么僅累加一個(gè)以上類別的得分，這可能導(dǎo)致對后果類別重要性的估計(jì)不足。在實(shí)踐中，山區(qū)公路邊坡不穩(wěn)定機(jī)理是深層的、塊狀的，并在整個(gè)公路邊坡上延伸。因此，構(gòu)建起完善的公路邊坡質(zhì)量保證體系，實(shí)現(xiàn)山區(qū)公路邊坡高標(biāo)準(zhǔn)化，對于山區(qū)公路邊坡設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)管理具有十分重要的意義。健全的質(zhì)量保證體系是邊坡工程安全的重要保障，設(shè)計(jì)要對原材料參數(shù)要求、設(shè)備制造配套要求 ，施工工藝或流程、檢測與監(jiān)測要求以及施工現(xiàn)場可能的不利工況等因素實(shí)施全面統(tǒng)籌考慮。由于山區(qū)公路邊坡防護(hù)極易受到由節(jié)理巖體組成的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)故障的影響，因此，針對每種故障類型對沿山區(qū)公路路段的運(yùn)動(dòng)學(xué)可行性進(jìn)行了分區(qū)，針對各個(gè)公路邊坡提出了響應(yīng)性的補(bǔ)救措施，以確保安全無間斷的運(yùn)輸。

3 結(jié)束語

綜上所述，在山區(qū)公路項(xiàng)目中，邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)為其提供了足夠的保護(hù)，是保證山區(qū)公路整體安全的重要措施。在實(shí)踐中，綜合邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)存在的困難和影響因素，建議從業(yè)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，從建設(shè)山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)、應(yīng)用GIS技術(shù)開發(fā)山區(qū)公路邊坡模型和構(gòu)建邊坡質(zhì)量保證體系三個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)山區(qū)公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的質(zhì)的發(fā)展。