山區(qū)高速公路路塹邊坡隱患綜合治理研究

李永超 LI Yong-chao

（云南道成公路工程有限公司，昆明 650200）

0 引言

受我國山區(qū)的地形條件限制，為確保工程主體免遭自然地質災害侵襲，高速公路在建設過程中須對沿線山體進行切割、開挖、回填，形成了大量的人工路塹和邊坡[1]。高速公路路塹邊坡的開挖打破了原自然斜坡巖土體的地質力學平衡，在山區(qū)復雜的地形地貌和多變的氣候條件的綜合影響下，已開挖/回填的路塹邊坡極易發(fā)生水毀[2]、滑坡[3]、坍塌[4]等地質災害，掩埋、摧毀道路工程主體，中斷交通，對高速公路的運營穩(wěn)定性和交通參與者的人身安全造成了嚴重威脅。

因此，本文結合云南省文（山）至麻（栗坡）高速公路的K53+900處右側路塹邊坡實例，從路塹邊坡影響區(qū)域的地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件和工程地質條件入手，篩查邊坡上凸出巖體、危石等隱患的分布位置、規(guī)模、形成原因、危害程度及發(fā)展趨勢；針對路塹邊坡的隱患之處進行仔細排查，針對性病害的形成和發(fā)生機理提出相應防治措施，為山區(qū)高速公路路塹邊坡的隱患排查和災害預防提供決策支持。

1 工程概況

文（山）-麻（栗坡）高速公路位于云南省東南部文山州境內，起自文硯高速公路（在建）甲馬石，止于麻栗坡北，路線全長74.776km。本文的評價對象為文麻高速公路K53+900處右側路塹為一巖溶山體形成的自然邊坡，經實地測量，山峰峰頂高出路面設計標高125m，邊坡面上有部分巖體向路基凸出，凸出巖體距離路基右側邊線約13.5m，高于路基約75m。高邊坡及凸出巖體穩(wěn)定性差，極易產生崩塌和掉塊，對工程主體的施工和運營構成較大威脅。

1.1 地質情況

項目區(qū)以低中山溶蝕峰叢洼地斜坡地貌為主，其間緩坡地帶多形成洼地地貌，洼地中偶有落水洞分布，總體地勢為北高南低。文麻高速公路K53+900（段）位于一巖溶山體北側，山體形成一高125m，長200m的自然邊坡，邊坡為斷層切割形成的斷層崖。項目區(qū)斜坡中上部植被較發(fā)育，下部緩坡、洼地地帶多為旱耕地。

1.2 氣候條件

路線通過區(qū)域屬低緯度亞熱帶氣候區(qū)，受地形條件影響，氣候垂直分帶明顯，隨高程增加盆地區(qū)與山區(qū)氣候不同，降水量、相對濕度盆地區(qū)小于山區(qū)，故盆地區(qū)較熱，長夏無冬，山區(qū)較溫涼，氣候較冷?？傮w而言，區(qū)域氣候條件對項目建設及營運的不利影響較小。

1.3 區(qū)域地質穩(wěn)定性評價

據(jù)區(qū)域地質資料顯示，路線區(qū)域上位于云南山字型與廣西山字型構造之間，應力集中，區(qū)域地質構造現(xiàn)象極為復雜。路線通過區(qū)域的地質構造主要以扭動構造體系為主，主要表現(xiàn)為季里寨山字型構造及文山巨型環(huán)狀旋扭構造。綜合收集到的相關資料分析，上述構造應屬非全新活動斷裂，加之上述構造大多與路線呈高角度斜交或垂直相交，故對路線影響較小。

1.4 水文情況

項目區(qū)位置相對較高，屬區(qū)域地下水和地表水的補給區(qū)，無地表水體分布，僅局部存在上層滯水，地下水位埋深較大。地下水主要靠大氣降水補給，通過溶隙滲入補給地下水，由于溶隙發(fā)育不均勻，內部富水性也不均勻，動態(tài)變化較大。受地形影響和控制，地下水由高向低經巖溶裂隙管道運移，于低洼處以泉的形式出露排泄。

2 路塹邊坡現(xiàn)狀評價及處理

2.1 現(xiàn)狀調查

以邊坡中心為起點，沿其兩側延伸方向進行追索和對邊坡面上凸出巖體進行圈定，對文麻高速公路K53+900處右側路塹邊坡進行實地調查。經調查，邊坡為一巖溶山體在斷層、構造裂隙相互切割及溶蝕作用下形成的陡崖，邊坡存在較大臨空面，坡面上分布有向文麻高速公路一側凸出的巖體，坡面巖性為壩塘巖楔（bw）薄至中層狀泥粉晶灰?guī)r、竹節(jié)石泥粉晶灰?guī)r。邊坡總體走向295°，傾向25°，傾角大于65°，延伸總長度200m，最高部位高出文麻高速路面設計標高125m，坡面上凸出巖體距離路基右側邊線約13.5m，高于路基約75m?，F(xiàn)狀下，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，產生崩塌、掉塊的可能性大，如圖1所示。

圖1 邊坡面上凸出山體與主線關系示意圖

2.2 現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性評價及趨勢預測

據(jù)BW1邊坡赤平投影圖穩(wěn)定性分析，邊坡面與巖層面反向斜交、與①組節(jié)理裂隙面同向，與②組節(jié)理裂隙面同向斜交，與③節(jié)理裂隙面反向斜交，如表1所示。由于邊坡存在多組節(jié)理裂隙相互交錯切割，加之邊坡高陡且坡面上分布有凸出巖體，總體組合呈不穩(wěn)定結構類型邊坡。未來在地震作用、工程施工震動及溶蝕作用等條件影響下，坡面上巖體沿邊坡面及①組節(jié)理裂隙面產生崩塌、掉塊地質災害，形成的崩塌體、掉塊將直接崩落和滾落于文麻高速公路上?？赡墚a生的地質災害對邊坡下部文麻高速公路的工程施工和投入運營將構成較大威脅，發(fā)生的可能性大，危險性和危害程度大。

表1 BW1不穩(wěn)定邊坡赤平投影分析

2.3 路塹邊坡處理設計

因文麻高速公路K53+900處右側路塹邊坡存在安全隱患，為確保K53+900處右側路塹邊坡后期安全性及穩(wěn)定性，本文針對邊坡特征進行開挖處理設計，并從邊坡開挖穩(wěn)定性、運營安全性、開挖經濟性三方面評價路塹邊坡處理設計的效果。

根據(jù)邊坡特征，擬建議對K53+900處右側路塹邊坡進行開挖處理，邊坡共設置六級邊坡：①第一級邊坡，坡比1:1.25，坡高22m，坡頂未設置截水溝；②第二級邊坡，坡比1:1.25，坡高15m，坡頂臺階寬度3m；③第三級邊坡，坡比1:0.75，坡高25m，坡頂臺階寬度18m；④第四級邊坡，坡比1:0.75，坡高15m，坡頂臺階寬度2m；⑤第五級邊坡，坡比1:0.75，坡高10m，坡頂臺階寬度2m；⑥第六級邊坡，坡比1:0.5，坡高10m，坡頂臺階寬度2m，如圖2所示。邊坡坡面采用主動防護網進行防護，在第三級邊坡平臺上設置被動防護網，防止山坡落石。

圖2 擬建議的邊坡設計圖

2.3.1 邊坡開挖穩(wěn)定性評價

由《公路路基設計規(guī)范》（JTG D30－2015）及《公路工程抗震規(guī)范》（JTG B02－2013）的規(guī)定可知：邊坡影響范圍有重要建筑物，邊坡高度大于20m，邊坡穩(wěn)定安全性系數(shù)要求如下：天然工況1.30，天然+抗震1.15。

根據(jù)邊坡地層巖性特征，本邊坡為巖質邊坡，現(xiàn)在采用理正巖土對邊坡進行穩(wěn)定性計算，考慮天然工況、天然+地震工況兩種情況。采用理正巖土對邊坡穩(wěn)定性計算可知，天然工況下滑動安全系數(shù)達到1.385，安全系數(shù)大于天然工況規(guī)范值1.30的要求，天然工況下坡面穩(wěn)定；天然+地震工況下滑動安全系數(shù)達到1.371，安全系數(shù)遠超天然+地震工況規(guī)范值1.15的要求，天然+地震工況下坡面穩(wěn)定。如若對邊坡進行開挖處理后，邊坡對道路后期運營影響較小，不易發(fā)生邊坡滑塌和落石滾落等事件。

2.3.2 運營期安全性評價

經過對開挖之后的邊坡進行穩(wěn)定性計算，計算結果表明，邊坡處于穩(wěn)定，如若對邊坡進行開挖處理后，邊坡對道路后期運營影響較小，不易發(fā)生邊坡滑塌和落石滾落等事件。

2.3.3 經濟性分析

K53+900處右側緊接路塹邊坡是一處100多米高陡山體，山體上部向路基凸出，高速公路運營期間如果落石，有重大安全風險，可考慮將山體上部挖除一部分。若針對K53+900處的邊坡安全隱患采取邊坡處理措施，則可將K53+900處右側山體開挖的土石方用于其他路段的路基填方，既消除了運營期間安全風險又滿足取土要求，經濟合理性較高。

3 防治措施及建議

3.1 邊坡施工安全保障

全面排查邊坡上松動危巖及凸出巖體并清除，清除過程中禁止一切行人及車輛從邊坡下部通行。高邊坡施工期，建立一套科學完善的邊坡安全監(jiān)測體系，定期進行內、外部觀測，用觀測資料指導施工。邊坡采用自上而下逐層開挖，嚴禁采取自下而上的開挖方式，并及時支護，在邊坡架設施工安全防護擋墻（板）等安全措施。邊坡所有暴露的巖石根據(jù)需要及時進行噴護處理，易風化崩解的土層開挖后及時進行支護。高邊坡施工時，仔細檢查邊坡的穩(wěn)定性，如遇孤石、崩塌體等，做好妥善的清理和支護，所有危巖或不穩(wěn)定塊體均要撬除。高邊坡施工期間，設置專門的安全警戒人員，發(fā)現(xiàn)不安全因素，及時報警，并進行處理。

3.2 公路運營安全保障

建議對邊坡進行系統(tǒng)、長期、自動化監(jiān)測，及時、全面掌握邊坡及防護結構健康狀態(tài)，對邊坡的維護提供依據(jù)。建立全面的邊坡管理和檢查機制，定期巡查。一旦檢查出安全隱患，立即上報給相關負責人員。完善缺失或損壞的截排水設施，清理堵塞的截排水溝，排出邊坡積水。加強邊坡綠化的養(yǎng)護工作，提高植被成活率，減少降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響。在擋墻頂設置被動防護網，防止邊坡落石、掉塊等意外情況對高速公路運營造成安全影響。在雨季來臨時，加大對場地的監(jiān)控、巡檢力度，制定相對應的應急解決措施。強化應急管理工作，明確應急責任到位，建立極端惡劣條件下應急預案，確保應急工作的科學、合理、時效，最大程度的降低損失。