道路工程高邊坡設(shè)計的關(guān)鍵問題

文 / 南寧市建筑規(guī)劃設(shè)計集團(tuán)有限公司 衛(wèi)菊瑞

在社會經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，我國的道路工程建設(shè)也呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。但俗話說想要富，先修路，這種理念不僅僅只是口號，而且已經(jīng)真真實(shí)實(shí)地存在于每位國人心中。因此我國也在積極開展道路工程大建設(shè)。但是，在又快又省又好的指導(dǎo)方針下，我國這樣的道路工程建設(shè)也面臨較大的施工壓力，部分施工人員以及設(shè)計者在對相關(guān)問題進(jìn)行研究時，也存在考慮不夠全面、意識不夠深入等問題。這些問題在巖石高邊坡設(shè)計中表現(xiàn)得更加明顯。鑒于此，對道路工程高邊坡設(shè)計施工人員及設(shè)計者來說，在工作中一定要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范處理，要積極設(shè)置邊坡?lián)跬翂蚴亲o(hù)坡，給予有效保護(hù)。而對于部分高巖體邊坡來說，施工者與設(shè)計者除了放坡外，還要用其他更為有效的方式進(jìn)行加固。本文重點(diǎn)對道路工程高邊坡設(shè)計的關(guān)鍵問題進(jìn)行分析，并以南寧至武鳴城市大道標(biāo)段案例為分析對象，總結(jié)了道路工程高邊坡設(shè)計的影響因素及優(yōu)化措施。

在眾多地形地貌中，邊坡是十分常見的一種形態(tài)，我國的道路交通在實(shí)際建設(shè)時會遇到十分復(fù)雜的地形。而隨著道路工程建設(shè)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對應(yīng)的難度也在逐漸升級，高邊坡這一地形也給實(shí)際施工過程帶來較大挑戰(zhàn)，也正是由于高邊坡存在的不確定性，因此施工也容易受到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致道路工程建設(shè)面臨較大損失，嚴(yán)重時甚至?xí)a(chǎn)生較大的安全隱患。

也正因如此，我國十分重視高邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。要想真正保證道路工程運(yùn)營安全，有關(guān)人員一定要加大高邊坡設(shè)計的研究力度，用更加科學(xué)的加固措施及方法，使邊坡穩(wěn)定性能夠得到有效保障。

道路高邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)理和形式

邊坡出現(xiàn)破壞及變形的最核心原因是邊坡結(jié)構(gòu)面的形式存在差異。結(jié)構(gòu)面的形式不同，邊坡巖體或是土體就會表現(xiàn)出不夠連續(xù)性的表現(xiàn)形式，其周邊的結(jié)構(gòu)面應(yīng)力也不夠集中，容易發(fā)生邊坡變形或失穩(wěn)現(xiàn)象。

這種問題，也會對邊坡的穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)外形變化帶來直接影響。比如對于水庫沿線區(qū)域或河流區(qū)域來說，周圍的道路工程就容易發(fā)生因侵蝕而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)面軟弱等問題，進(jìn)而產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

其次，當(dāng)邊坡在進(jìn)行人工施工時，如果沒有充分考慮邊坡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沒有重點(diǎn)保護(hù)邊坡的軟弱結(jié)構(gòu)，那么也會讓不合理施工工藝與臨空面的發(fā)生概率有所增長。比如當(dāng)開挖坡腳時，如果施工速度顯著大于開挖坡頂，那么就會導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性受到破壞，容易出現(xiàn)崩塌、錯落、危巖、滑坡以及垮塌等不同的破壞形式。

在眾多破壞形式中，崩塌與滑坡是最為常見的形式。所謂崩塌就是指邊坡受到重力或其他外力影響時出現(xiàn)的崩落快狀坡體。

該形式的出現(xiàn)可直接說明坡體嚴(yán)重受到損壞，但是這種現(xiàn)象的發(fā)生是很難預(yù)測的，一般都發(fā)生于高陡邊坡的前部，這種狀況會對出行者的生命及財產(chǎn)安全帶來較大威脅。而滑坡現(xiàn)象是比崩塌現(xiàn)象更為深層次的一種破壞現(xiàn)象，主要表現(xiàn)就是軟弱面層出現(xiàn)整體向下滑動的情況。

通常來講，滑動面的作用深度可達(dá)到邊坡內(nèi)部，部分甚至能夠蔓延到整個坡腳。因此當(dāng)滑坡現(xiàn)象出現(xiàn)時，我們也可判定邊坡面臨了較大破壞。

案例標(biāo)段道路工程高邊坡設(shè)計影響因素

案例標(biāo)段概況

本項(xiàng)目全長17.380335公里，為舊路拓寬工程，是在南武二級公路基礎(chǔ)上進(jìn)行拓寬設(shè)計的，原二級公路路基寬為18米，現(xiàn)拓寬為60米的城市主干路，設(shè)計包括道路、橋梁、排水、交通、景觀、照明多項(xiàng)內(nèi)容；其中包括立交橋1座，中橋2座，通道2處，涵洞18座，市政管線、大面積的軟基處理、高邊坡防護(hù)等。

南寧至武鳴城市大道，位于南寧市市區(qū)與武鳴縣之間，是南寧市與武鳴縣間的主要通道。道路寬度為60米，道路全長17.4公里，其中4.2公里處于山區(qū)路段，屬于高峰山脈，最高山峰達(dá)到300多米。道路經(jīng)過山嶺區(qū)挖方較多，且邊坡高差較大，而且沿線山體多為石質(zhì)山體。道路路線設(shè)計時，我們盡可能的利用舊路避開較高的山體，但由于舊路寬度較窄，且局部路線指標(biāo)較差，不可避免的有較多的高邊坡。

因此，如何依據(jù)邊坡土質(zhì)及裂隙發(fā)展進(jìn)行高邊坡的防護(hù)就是本工程設(shè)計的一個重點(diǎn)，而且道路沿線有較多的村莊，主要有伏林村、伊嶺村、平陸村、雙橋鎮(zhèn)，如何開挖巖體邊坡而不影響周邊村莊居民生產(chǎn)生活也是本次設(shè)計需要考慮的一個問題。

案例標(biāo)段高邊坡設(shè)計的影響因素

在高邊坡防護(hù)設(shè)計中，我院組織人員對原二級路及高速路進(jìn)行了大量現(xiàn)場踏勘調(diào)研工作，對其高邊坡坡向、巖性、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)設(shè)計形式、地下水賦存狀態(tài)及運(yùn)行現(xiàn)狀等進(jìn)行了相關(guān)對比論證，綜合以上各影響因素，通過數(shù)值模擬計算及工程地質(zhì)類比法，本著安全經(jīng)濟(jì)、施工可行等原則，針對不同地質(zhì)條件采用不同防護(hù)方法，減少了高邊坡中錨索及格梁防護(hù)工程數(shù)量，不但縮短了工期，也大大節(jié)約了投資，成功解決了高邊坡防護(hù)技術(shù)難題，但是在實(shí)際施工時，仍受到不同因素影響：

地質(zhì)結(jié)構(gòu)

與正常路段相比，南寧至武鳴城市大道的高邊坡路段的地形較為復(fù)雜，且穩(wěn)定性也不夠理想，而巖層也對這種路段帶來了較大影響，因此在設(shè)計高邊坡道路時，需要充分考慮其受力條件以及斷層面的詳細(xì)特點(diǎn)。如果未充分考慮巖層地質(zhì)損壞，那么工程項(xiàng)目也會出現(xiàn)明顯的重心偏移，對應(yīng)的承載力也會有所下降，將會出現(xiàn)道路垮塌等不同情況。

除此之外，高偏頗路段的結(jié)果也會隨著時間而發(fā)生不同程度的錯位現(xiàn)象，設(shè)計人員在設(shè)計相關(guān)路段時，一定要結(jié)合具體形式以及地勢進(jìn)行方案設(shè)計，才能最大限度保證工程安全與穩(wěn)定。

降雨和地下水

在眾多外界影響因素當(dāng)中，降雨對邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生的影響最為明顯。有關(guān)研究結(jié)果顯示，不管是崩塌還是滑坡現(xiàn)象，都與降雨有著十分緊密的聯(lián)系。

當(dāng)出現(xiàn)降雨以后，雨水會直接滲入土體，導(dǎo)致地下水位有所增長，也會導(dǎo)致軟土體被進(jìn)一步軟化。如此一來，抗剪強(qiáng)度也會有所降低，穩(wěn)定性會受到影響，導(dǎo)致災(zāi)害出現(xiàn)。

此外，地下水也對南寧至武鳴城市大道高邊坡的穩(wěn)定性帶來直接影響，當(dāng)雨季來臨時，降雨以及地表氣流也會隨著松散的坡體以及有裂縫的坡體滲入到地下，導(dǎo)致坡體容重及動靜水壓力有所增長，坡體的凝聚力受到負(fù)面影響，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

人類工程活動

南寧至武鳴城市大道標(biāo)段在實(shí)際施工時，人類工程的活動主要包括兩大方面：

第一，開挖的坡度大于45°坡體不及時采取防護(hù)或排水措施，也會讓坡體在降雨時出現(xiàn)失穩(wěn)。

第二，由于很多土地本身低抗剪強(qiáng)度的特點(diǎn)，當(dāng)處于地下水匯流之處時，排水或者是防護(hù)工作做的不夠到位時，也會讓邊坡出現(xiàn)不同程度的失穩(wěn)現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生泥石流。

道路工程高邊坡設(shè)計的優(yōu)化思考

平面設(shè)計

在對高邊坡路段進(jìn)行設(shè)計時，一定要重點(diǎn)考慮高邊坡的坡頂布置以及高度，把其納入到重點(diǎn)考慮范疇。由于高邊坡路段本身的地質(zhì)十分復(fù)雜，在開展相關(guān)設(shè)計工作時也要做到全局把控，結(jié)合不同的地形特點(diǎn)以及工程實(shí)際情況，開展具有針對性的設(shè)計工作，使整個高邊坡的穩(wěn)定性得到有效保障；及時調(diào)整平面設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，重點(diǎn)分析特殊路段的高邊坡穩(wěn)定性。

比如對于花崗巖巖層路段，要結(jié)合坡向特征及地下水文情況進(jìn)行綜合考慮，及時調(diào)整平面設(shè)計，使整體的路段施工質(zhì)量得到有效保障。

路基設(shè)計

高邊坡路段填筑時，應(yīng)選擇合理比例的碎石土，以確保粒徑符合要求；采用分層攤鋪施工工藝，采用專業(yè)機(jī)具進(jìn)行壓實(shí)施工；對于超過10m的高路基，應(yīng)設(shè)計合理的坡度以防止地基不規(guī)則沉降；在高邊坡開挖施工前，應(yīng)明確邊坡體的參數(shù)指標(biāo)，采用臺階法，中間應(yīng)設(shè)置緩臺，合理調(diào)整平臺寬度。

高邊坡加固設(shè)計

高邊坡加固設(shè)計和邊坡防護(hù)設(shè)計對保證高邊坡的穩(wěn)定性起著重要作用。防止高邊坡坍塌的方法有很多，如抗滑墻、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨桿等，這些加固方法在實(shí)際工程運(yùn)行中效果顯著。同時，排水加固等間接加固方法也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

由于雨季高邊坡坍塌概率最大，該方法的應(yīng)用效果也很好。將坡頂排水系統(tǒng)與坡腳抗滑樁相結(jié)合，可以有效提高邊坡的穩(wěn)定性。錘面防護(hù)時，應(yīng)選用石灰、水泥混合土等材料，以保證捶打成型。抹灰保護(hù)設(shè)計主要適用于軟質(zhì)巖石，常用抹灰材料為水泥砂漿，厚度控制在4cm-7cm，坡面采用抹灰材料進(jìn)行保護(hù)，隔離空氣，避免風(fēng)化。

結(jié)語

綜上所述，高邊坡設(shè)計對道路工程有著十分重要的影響，而高邊坡的穩(wěn)定性也對整個道路交通安全水平有著決定性影響。

只有真正保證高邊坡設(shè)計的科學(xué)性與合理性，才能有效保證高邊坡路段的運(yùn)營有效性與安全性，對提高高邊坡路段的安全性有重要意義。