淺談公路工程的邊坡施工技術(shù)

劉忠銘

（海南儒藝交通規(guī)劃勘察設計有限公司，海南?？?70100）

淺談公路工程的邊坡施工技術(shù)

劉忠銘

（海南儒藝交通規(guī)劃勘察設計有限公司，海南?？?70100）

總結(jié)了公路邊坡穩(wěn)定的主要問題及其影響因素，從巖土特性、地質(zhì)構(gòu)造和地下水分布等內(nèi)在因素，和邊坡堆載、雨水沖刷等外在誘因，進行了細致分析。歸納了公路邊坡穩(wěn)定性防護的施工原則，并從坡面表層和邊坡深層兩個角度總結(jié)了相關(guān)加固施工技術(shù)及注意要點，表層防護可采用植草、工程支護、排水截水等措施，深層防護可采用力學和化學加固兩種手段。最后通過工程實例，結(jié)合相關(guān)加固施工技術(shù)，進行了針對性防護加固，取得了較好的邊坡穩(wěn)定防護效果。

公路工程；邊坡；施工技術(shù)；滑坡；穩(wěn)定性

0 引言

隨著我國公路建設的全面推進，部分公路的建設需要在復雜地質(zhì)和地形環(huán)境找到解決方案，使得很多挖方路基和高填方路基的出現(xiàn)，這些公路結(jié)構(gòu)所帶來的直接問題就是高邊坡及其穩(wěn)定性，對公路的運營安全形成巨大隱患。我國每年都有多處公路發(fā)生邊坡失穩(wěn)問題，汶川地震中公路邊坡的滑塌更是常見，邊坡的滑塌對公路運輸形成阻斷，不僅嚴重影響駕駛安全，同時也形成巨大的經(jīng)濟延誤[1,2]。因此，在公路的施工階段，就應該針對可能的路基邊坡穩(wěn)定性問題做詳細處理，盡可能降低邊坡的滑塌隱患，保障公路的運輸穩(wěn)定與安全。

公路邊坡的穩(wěn)定性問題很多是施工建造過程不重視引起的，沒有設定有效的邊坡穩(wěn)定施工解決方案，使得運營過程中這些潛在危險被外界因素誘發(fā)，產(chǎn)生不良影響例如公路阻斷、公路破壞乃至人員傷亡[3]。論文將詳細總結(jié)路基邊坡的穩(wěn)定性問題及其影響因素，分析邊坡失穩(wěn)的內(nèi)在機理和外在誘因，從而提出開展公路邊坡穩(wěn)定性防護的施工技術(shù)方法，總結(jié)施工質(zhì)量的管控措施，為公路安全提供保障。最后，通過一個工程案例，詳細分析了公路邊坡穩(wěn)定的施工防護措施及其施工技術(shù)。

1 公路邊坡穩(wěn)定性及影響因素分析

1.1 公路邊坡穩(wěn)定性問題

公路邊坡穩(wěn)定性問題包含公路滑塌淹埋、流石流泥、局部坍塌和落石等，這些病害都是邊坡不穩(wěn)定所形成的，而其中滑塌問題發(fā)生最為普遍，影響也非常嚴重，是施工需重點考慮的因素，這里也主要探討公路邊坡滑塌的穩(wěn)定性問題。

公路邊坡的滑塌類型多樣，根據(jù)形成機理可以分為平面破壞、鍥形體破壞、圓弧破壞和傾倒破壞四類，見圖1。

圖1 公路邊坡滑坡類型示意圖

（1）平面破壞是巖土沿著一個節(jié)理面、斷層或者層面，發(fā)生整體的錯動下滑。這類破壞一方面對于巖層或者土層有軟弱平面下臥層，則會沿著軟弱下臥層直接發(fā)生整體平面破壞；另外，對于巖層而言如果其節(jié)理面與邊坡傾向一致，且節(jié)理面的傾向角小于邊坡角而大于其摩擦角，則同樣很容易發(fā)生這類的平面破壞。

（2）鍥形體破壞則是邊坡中有兩組結(jié)構(gòu)面與邊坡斜交，且相互斜交形成鍥形體，這類破壞也主要針對巖質(zhì)邊坡。當兩個結(jié)構(gòu)面的組合交線與邊坡傾向一致，且傾角要小于破面角并大于其摩擦角，則也容易發(fā)生此類的破壞。

（3）圓弧形破壞則整體是驗證圓弧形面形成山體滑坡，一般是土質(zhì)邊坡或者巖性較差的巖質(zhì)邊坡，其破壞機理是巖土的摩擦角與粘聚力形成的圓弧表面形成最弱層面，在長期作用下形成的滑坡現(xiàn)象，此類滑坡問題也是剪切型破壞。

（4）傾倒性破壞則是巖層面非常陡時，直接發(fā)生傾倒破壞，主要是重力作用大于巖層面之間的摩擦效應，使得發(fā)生一次性傾倒破壞。

1.2 邊坡穩(wěn)定影響因素分析

從邊坡失穩(wěn)破話的特性分析來看，巖土特性、地質(zhì)構(gòu)造和地下水分析是公路邊坡穩(wěn)定性失效的主要內(nèi)在因素，而邊坡堆載、爆破、雨水沖刷則是主要外在誘因。

巖土特性而言：對于土質(zhì)邊坡，砂土容易流沙滑坡而黏性土的粘聚力較大不易破壞；對于巖質(zhì)邊坡，如若巖石自身強度不高，形成不連續(xù)，存在破裂等軟弱層，則破壞往往是巖石最弱連接界面展開，順坡向?qū)訝顜r層容易產(chǎn)生剪切型破壞，碎裂散狀巖層則易形成滑動型破壞。

地質(zhì)構(gòu)造而言，是否存在地震和震動、巖土風化狀況及出露位置等是關(guān)鍵因素，地震和震動是最大的安全隱患，受地震作用的慣性力作用，邊坡的失穩(wěn)和破壞往往是瞬時的。

地下水而言：地下水直接影響巖土的基本物理特性和力學特性，隨著地下水位的變化，巖土的剪切力和法向力在變化，相應的最弱破壞面也在不斷地變化，如果邊坡中某些微裂縫存在，則地下水的存在嚴重削弱結(jié)構(gòu)抗力，并形成靜水壓力增加裂縫的開展。

邊坡不合理的堆載會誘發(fā)邊坡的失穩(wěn)，當邊坡上的堆載荷載處于滑動面以內(nèi)時，其作用就是增加滑動外界力，引發(fā)滑動失效。爆破具有極大的瞬時沖擊，如果對邊坡巖層掌握不準確，導致爆破位置選取不當，很容易引發(fā)大面積的滑塌，不僅威脅施工人員安全，同樣需要較大的代價進行后期的邊坡整治，爆破常見于邊坡施工中，同樣需要引起注意。雨水沖刷則是道路運營中的長時間作用問題，如果邊坡雨水排泄不合理，雨水的滲入和長久沖刷會代表巖土特性，進而引發(fā)邊坡安全。

2 公路邊坡穩(wěn)定性防護的施工技術(shù)

公路邊坡防護需要首先確定施工方案，而施工方案的擬定應該滿足一定的原則，根據(jù)邊坡特點確定適宜的方案。其次，針對邊坡表層防護和深層防護兩類，提出相關(guān)的防護措施和施工要點，以保證邊坡的安全與穩(wěn)定性。

2.1 施工方案擬定原則

公路邊坡的穩(wěn)定性防護需要在保證邊坡失效概率很低的情況下，經(jīng)濟地選擇相關(guān)防護施工措施，保證邊坡的安全穩(wěn)定。因此，公路邊坡的穩(wěn)定性防護施工應遵循以下基本原則。

首先，應該以就地取材、以防為主、方便施工的原則制定防護方案。防護方案充分利用建造區(qū)域的材料和措施，以避免產(chǎn)生邊坡滑塌為主要導向，同時方便施工，減少建造成本。

其次。深度調(diào)研，制定科學防護方案。防護方案的確定應該以實際地形、地質(zhì)條件為基礎，同時需要掌握建造區(qū)域的實際環(huán)境特性，科學選擇材料、工藝和建造工法，不可隨意減少必要的防護措施。

最后，內(nèi)因和外因同時治理。引發(fā)邊坡失穩(wěn)的內(nèi)在因素如巖土特性差、地質(zhì)構(gòu)造復雜處于斷裂帶、地下水發(fā)達等，需要進行必要的巖土加固、地下水排放等；同時，也需要特別關(guān)注外在因素如堆載、爆破、雨水沖刷等，避免滑動面內(nèi)的堆載，爆破選擇適宜的途徑和位置，建造完成后進行邊坡表面排水防護等。

2.2 表層防護的施工技術(shù)與要點

邊坡的表層防護主要是對邊坡的表面進行處理，穩(wěn)定坡面的巖土，避免因坡面巖土因為風化以及雨水沖刷引起的滑坡病害。常見的坡面防護措施包括植物防護、工程防護和排水截水防護三種。

（1）植物防護，通過種草、鋪設草皮或者種植樹木的方式對邊坡進行覆蓋，利用植物的根系達到穩(wěn)定加固邊坡的效果，一般是針對土質(zhì)邊坡進行。植物防護的要點是選擇適宜當?shù)厍胰菀状婊畹闹参镞M行種植，植物防護不僅能夠穩(wěn)定加固邊坡，還能吸收公路車輛尾氣，凈化和美化環(huán)境。

（2）工程防護，通過人工建設框架梁、噴漿、坡面護槽等混凝土或者漿砌塊石坡面結(jié)構(gòu)，在邊坡上形成坡面固定骨架，以提高邊坡的表面粗糙系數(shù)，減緩水流，穩(wěn)定邊坡。常用的坡邊框架加固類型有石拱形、預制塊型、六邊形等，這些除了穩(wěn)定邊坡，還能增加一定的美觀效果。

（3）排水和截水防護，由于雨水對邊坡巖土特性的顯著影響，必須控制雨水浸入邊坡的含量，因而往往需要在邊坡頂部設置截水溝，將水流引出邊坡范圍之外；為了降低雨水對邊坡巖土的浸泡效應，需要在坡面和坡頂設置排水溝。

2.3 深層加固的施工技術(shù)與要點

有些公路邊坡的滑坡風險很大，采用表層防護不能完全解決該風險事件的發(fā)生，因此需要進行深層次的防護加固，主要有力學加固方法和化學加固方法兩種。

（1）力學加固，通過土釘、錨桿、錨索等外在措施，將軟弱巖層通過力學轉(zhuǎn)移措施固定到穩(wěn)定巖層上，或者采用管樁和擋土墻等構(gòu)造直接將邊坡進行穩(wěn)定，從而將邊坡與更穩(wěn)定的基礎連成整體，降低邊坡滑坡的風險。力學加固需要合適的設計錨桿或者管樁的數(shù)量、間隔、尺寸等，通過合理的設計構(gòu)造，將風險邊坡進行控制。

（2）化學加固，通過添加外加劑的措施，將外加劑與巖土進行混合，產(chǎn)生化學作用，使得軟弱巖層、土層與新材料粘結(jié)形成整體，實現(xiàn)整體受力，降低邊坡滑坡風險。常用的化學加固有注漿法、化學劑法等。需要注意到的是，完全的化學加固通常也很難達到邊坡防護的效果，而一般是通過化學加固和力學加固兩種措施，更好地保證邊坡的穩(wěn)定性。

3 工程案例分析

3.1 工程背景

某公路工程某標段以深挖方形式形成道路路基，開挖方量大，形成了長115 m，最大坡高40.4 m，平均10 m的邊坡，坡體開挖后地應力調(diào)整較大，形成了較大的松弛區(qū),此外坡體存在基巖裂隙水，風化程度高，地下水較易在層面上積聚，因此，此類邊坡較易產(chǎn)生沿層面的滑移破壞。另外，強降雨的作用，雨水沿陡傾的節(jié)理或?qū)用嫦聺B，較易產(chǎn)生滲透壓力及靜水壓力，往往成為觸發(fā)邊坡失穩(wěn)因素，需要進行邊坡穩(wěn)定性設計。

3.2 邊坡穩(wěn)定施工方案與實施

根據(jù)對該區(qū)域巖土狀況和地質(zhì)條件的調(diào)查，本區(qū)局部地形較陡，邊坡主要由粉質(zhì)粘土、強及中風化花崗巖構(gòu)成，易誘發(fā)局部崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，長期暴露易受沖刷，影響整體穩(wěn)定水理性差，因此，設計采用錨桿、錨索強加固方式處理,同時配合表層正方形框架梁加固。根據(jù)調(diào)查，區(qū)域內(nèi)的邊坡地下水較為發(fā)達，設計中需要采用有效的排水措施，疏排邊坡地下水，增加邊坡的穩(wěn)定性。

預應力錨索的加固機理就是讓軟弱的邊坡通過預應力錨索固定到穩(wěn)定的巖層中，從而使得其變形受到約束，整體保持穩(wěn)定平衡。根據(jù)設計檢算，采用錨索框架，錨索設三排，長20 m；錨索采用普通拉力型預應力錨索，錨索體直徑φ150 mm，注M 30水泥砂漿；錨索主筋采用φ15.24 mm強度為1860 MPa的6束高強、低松弛預應力鋼絞線，設計噸位600 kN。錨索框梁梁截面尺寸為0.5 m×0.5 m，嵌入深度為0.40 m，正方形，C30混凝土灌注，配合高邊坡的整體防護。就能達到整體穩(wěn)定性效果。

4 結(jié)語

邊坡穩(wěn)定性是公路工程建設的關(guān)鍵問題之一，特別是高邊坡的道路結(jié)構(gòu)?？偨Y(jié)了公路邊坡的穩(wěn)定性問題和影響因素，對邊坡失效中影響最惡劣的滑坡問題進行了詳細探討，并提出了邊坡穩(wěn)定防護施工技術(shù)，可以根據(jù)邊坡穩(wěn)定特點從表層植草、工程支護、排水截水等方面開展工作，如果是邊坡實現(xiàn)風險較大的還需要采用力學或者化學等深層次邊坡加固方法，才能達到保證邊坡穩(wěn)定的目的。最后通過工程案例分析了公路邊坡防護的施工措施和實施情況，取得了很好的施工效果。

[1] 張筱莉.淺談公路邊坡穩(wěn)定性施工的技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應用,2012(10):153.

[2] 陶軍.高速公路工程中邊坡施工技術(shù)的實踐應用[J].公路交通科技（應用技術(shù)版）,2016(8):49.

[3] 賈濤.現(xiàn)代公路工程中邊坡穩(wěn)定性的施工技術(shù)[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2014(15):99-100.

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1009-7716（2017）11-0131-03

2017-05-09

劉忠銘（1963-），男，湖南靖州人，工程師，從事路橋設計工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.040