公路高邊坡設計中的關鍵問題分析

張向輝

【摘要】距今為止，改革開放政策已經推行了四十多年，在這40年間，我國道路工程建設項目規(guī)模不斷擴大，而邊坡作為道路工程建設中極為重要的組成部分，災害情況復雜多樣，尤其是如何解決高邊坡失穩(wěn)破壞問題已經迫在眉睫。高邊坡是針對開挖高度超過20米的邊坡來講的，容易出現(xiàn)滑坡、崩落，不僅破壞自然環(huán)境，影響道路建設質量，還有可能造成安全事故?；诖?，本篇文章結合實際工程經驗，分析了公路高邊坡失穩(wěn)破壞的主要原因，提出了優(yōu)化高邊坡的設計方案，為提高高邊坡路段安全性提供參考。

【關鍵詞】公路;高邊坡設計;關鍵問題

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.153

中國地大物博，地形地貌復雜多樣，邊坡作為公路建設中常見的形態(tài)，隨著國家公路項目規(guī)模的逐漸擴大，也呈現(xiàn)了更多類型的災害情況，本文重點分析了高邊坡失穩(wěn)機理和形式、設計原則、影響設計的因素，然后提出了高邊坡治理設計的最終原則。

1、公路高邊坡失穩(wěn)破壞機理和形式

公路高邊坡，土巖結合面形狀的差異是造成邊坡變形和破壞的主要原因。不同的結合面形態(tài)使高邊坡上的巖石和土層顯得各向異性或不連續(xù)，從而導致周圍結合面上出現(xiàn)明顯的應力集中，最終出現(xiàn)應力變形過大或發(fā)生失穩(wěn)破壞。土巖結合高邊坡穩(wěn)定性在一定程度上與邊坡形狀的變化有直接關系。沿河流和水庫區(qū)域的道路建設的高邊坡，邊坡坡體的軟弱結構面和軟弱夾層很容易產生差異風化現(xiàn)象，進而破壞高邊坡的穩(wěn)定性，并最終造成高邊坡的失穩(wěn)。如果坡腳開挖速度過快，甚至大于開挖邊坡頂部的速度，則該高邊坡可能會變得更難處理，穩(wěn)定性可能會直接遭到破壞。

高邊坡發(fā)生破壞的形式大致是崩塌，滑坡，失穩(wěn)，危險巖石，倒塌和傾倒。其中最常見的是高邊坡倒塌和滑坡。高邊坡倒塌意味著邊坡在受到自身重力或其他外力的作用下突然下降導致破壞，通常以塊狀形式突然落下，破壞形式具有突然性。高邊坡崩塌形態(tài)的出現(xiàn)表明，邊坡受到外力或自身重力的影響發(fā)生的嚴重破壞，沒有明顯的滑動痕跡。這種情況其實是非常危險的，由于沒有出現(xiàn)明顯滑動，前期不好預測，然而，崩塌的災害形式又非常嚴重，稍不注意就會造成嚴重的安全問題，每年由于山體滑坡和崩塌導致的人員傷亡案例并不少見，所以在處理高邊坡失穩(wěn)問題是要尤其注意崩塌問題的改善。非專業(yè)人員容易混淆滑坡和崩塌，但實際上滑坡現(xiàn)象的出現(xiàn)意味著高邊坡內部遭到了深層破壞，另外，整個高邊坡內出現(xiàn)的滑坡現(xiàn)象速度并不相同，黏土性質的泥巖軟弱夾層抗剪性能差，更容易發(fā)生滑坡破壞。

2、高邊坡治理設計原則

2.1預防治理設計

防患于未然是高邊坡失穩(wěn)問題的首要處理原則，進行高邊坡設計，設計人員應該樹立預防災害的思想，設計時實地勘查施工地段的環(huán)境，繞開不良地段，盡量不采用高填深挖的設計。

2.2徹底治理設計

高邊坡治理設計，最怕半途而廢，治標不治本，在此對設計人員提出深入分析高邊坡失穩(wěn)原因，最終從根源處解決高邊坡失穩(wěn)問題的期望。

2.3經濟性設計

解決高邊坡失穩(wěn)問題要考慮設計經濟性，有些設計方案雖然能夠滿足高邊坡災害治理需求，但是投資金額可能過高，實施難度極大。設計人員在進行高邊坡治理方案設計時，應根據(jù)不同項目的工程地質特點、項目工期和資金預算情況，選擇合理的設計方案，避免出現(xiàn)紙上談兵的現(xiàn)象。

2.4綜合治理設計

高邊坡失穩(wěn)問題屬于綜合性問題，解決高邊坡失穩(wěn)需要綜合考慮多方面原因，設計人員應該結合實際，綜合考慮多方面因素，最終確定設計方案，進而避免高邊坡災害的出現(xiàn)。

3、影響高邊坡設計的主要因素

3.1工程地質情況

高邊坡路段屬于穩(wěn)定性差，地形復雜，容易受巖層影響的一種施工路段，與普通路段相比，自身災害性明顯，例如，巖層的差異風化導致高邊坡重心偏離，負載能力大大降低，出現(xiàn)跨塌。所以，設計人員必須結合實際地質情況進行支護結構分析，最終確定支護方式，避免高邊坡災害的發(fā)生。

3.2降雨和地下水

降雨和地下水問題是所有外界因素中對高邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象影響最大的一個因素。通過對多次山體崩塌以及滑坡現(xiàn)象的分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)山體崩塌、滑坡，與地下水和降雨有著直接關系，像我國南方地區(qū)的梅雨季節(jié)，降雨多，地下水問題嚴重，降雨滲入土體不僅會造成地下水位的提高，還會降低坡體的抗剪強度，破壞邊坡內部穩(wěn)定性，這也是發(fā)生地質災害的主要原因。地下水之所以會對邊坡造成嚴重影響原因與降雨大致相同，都是由于水分對坡腳、坡體造成的軟化，導致坡體剪切指標變低，進而出現(xiàn)高邊坡失穩(wěn)破壞。

3.3人類工程活動

人類工程活動的影響是造成道路工程高邊坡項目出現(xiàn)失穩(wěn)問題的主要原因之一，首先是坡度過大的高邊坡，有些施工單位沒有做好截排水防護措施，降水無法順利排出邊坡范圍，大部分滲入高邊坡土體內，造成高邊坡的失穩(wěn)破壞。另外是高邊坡本身就存在的地質災害問題，一些高邊坡坡體存在軟弱夾層，自身抗剪性能差。

4、高邊坡優(yōu)化設計

4.1平面設計

在設計高邊坡部分時，調整高邊坡的高度和坡率的布局是重要的考慮因素。高邊坡部分的地質情況復雜，需要在設計過程中進行整體控制。根據(jù)各種地形和地質特征以及實際問題，進行針對性設計以確保高邊坡的最優(yōu)平面布置。設計高邊坡時，需要綜合考慮實際工程地質情況和軟件的理論計算，調整計算過程遇到的問題，最終確定最優(yōu)方案。

4.2高邊坡加固設計

高邊坡的加固設計應按照工點進行，“一工點、一設計”的原則進行。因為每個邊坡的坡體土、巖情況都是不一樣的，因此，只有對每個工點進行單獨的支護設計才能做到最經濟、最合理。高邊坡的加固設計還應遵循“以定性分析為基礎、定量計算為手段”的原則。邊坡穩(wěn)定性定性的定性判別是加固設計的前提和關鍵，應在對邊坡工程地質條件有充分的判定和分析的基礎上來進行。設計人員應根據(jù)地質條件、可能的破壞模式和已經出現(xiàn)的變形破壞跡象對高邊坡的穩(wěn)定性做出合理的判別和充分的計算是高邊坡穩(wěn)定性評價的重要內容。

結語：

總而言之，公路高邊坡的穩(wěn)定性與公路施工建設安全有直接關系，高邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞的因素復雜多樣，本篇文章從公路高邊坡失穩(wěn)破壞機理和形式、高邊坡治理設計原則、影響高邊坡設計的主要因素和高邊坡優(yōu)化設計幾個方面對公路高邊坡進行了綜合分析，供設計人員參考，希望為我國公路事業(yè)的發(fā)展提供幫助。

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