高等级公路边坡稳定与防护研究

姜怀宝 刘浏

摘要：介绍了高等级公路的边坡稳定与防护的常用方法与适用条件，保证边坡稳定采取的措施以及在稳定的基础上采用的防护方式。

关键词：边坡稳定性；边坡防护

Abstract: Method in common use and condition suitable for use having introduced that advanced level highway side slope stabilizes and protects, ensure that the side slope stabilizes the measure adopting and the protection way adopting on stable basis.

Keywords: Side slope stability ； side slope protect

中图分类号：U495   文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

高等级公路的建设，已从平原发展到山区。由于公路等级的提高，在路线设计中不可避免地要出现高路堤和深路堑。由此，填挖方的边坡技术处理问题就显得很突出，有时候边坡问题制约了我们公路建设的进度、质量和投资控制，也影响到今后公路的养护和环境保护。“黄土高坡”不仅影响美化绿化，而且造成植被破坏水土流失，遗害子孙。在一年中连续几场大雨过后，经常会见到一些边坡滑动、崩塌和冲刷的现象，对公路路基路面影响较大。就问题产生的原因而言，有路线设计问题，有工程地质问题。因此，公路边坡问题的重要性已是公路建设中重要技术问题之一。

一、边坡稳定性

1.影响因素

影响边坡稳定性的因素，归纳起来可分为两大类：自然因素和人为因素。自然因素主要有地质、地形、气候和水文条件等因素。人为因素主要是指设计因素、施工因素和养护管理因素。我们要提高边坡的稳定性，主要是通过充分了解、利用自然因素，努力使人为因素向着有利的方向发展。

2.边坡的病害

边坡的基本病害分为以下三类：一是滑坡。滑坡是斜坡的部分岩土体，在自然下移动。滑坡按其引起滑动的力学特性来区分，可分为牵引式和推移式滑坡。牵引式滑坡，是下部先滑动，使上部失去支撑而变形滑动，一般速度较慢，横向张性裂隙发育，表面多呈阶梯状或陡坎状。推移式滑坡是上部岩土挤压下部岩土体产生变形，滑动速度较快，滑体表面波状直伏，多见于有堆积土分布的斜坡地段。在公路建设中，台设计施工不当，改变了原来斜坡的平衡状态，则将引发工程新滑坡或工程复活古滑坡。 边坡的第二类病害是崩塌。所谓崩塌是整体岩土块脱离母体突然从较陡的斜坡上崩落下来，并顺斜坡猛烈翻转、跳跃，最后堆落在山脚。它有突发性，危害较大。 边坡的第三类病害是剥落。边坡表层受风化，在冲刷和重力作用下，不断沿斜坡滚落。

3.稳定性的保证

边坡和路面是反映公路修建质量的两面镜子，随着人们观念的改变和对环境保护方面的要求，公路边坡不但要求稳定，而且要求美观。根据不同的地质、坡比和台高等情况，我们可以采用护面墙、浆切片石护坡、菱形六角空心砖护坡、窗孔肋式护坡和喷射混凝土、生物防护等多种边坡防护形式。这些边坡防护形式各自有不同的优缺点，我们可以根据不同地区的具体情况选择合适的防护形式。下边坡可采用菱形网格加植草并加密排水沟。上边坡第一台，根据不同的地质情况，采用面墙、浆切片石护坡、菱形六角空心砖护坡和窗孔肋式护坡等形式，以下各台仍根据不同地质情况采用菱形网格砖护坡、窗孔肋式护坡和喷射混凝土等形式，其他都可以在其上加植草防护，以恢复自然环境和美化公路。另外，稳定性较好的岩石边坡不必再进行人工防护，只需在一些低凹处放置一点耕植土，种植耐旱性较好的爬藤植物，起到绿化美化作用。

在设计中边坡稳定性的保证首先是边坡不能太陡，但边坡太缓，占地面积较大，工程造价高，会造成资源浪费，所以对于填方边坡，采用1:1.5-1:2就基本符合要求;而对于挖方边坡，特别是当公路经过山区或丘陵地带时，原山丘坡度本来是自然稳定的，由于深挖引起应力释放才会引起边坡滑动。以往的设计常常没有考虑应力释放的因素（只简单的考虑土质的自然休止角），因而也无法考虑与开挖前后的治理相结合的设计。在可能塌方的重要路段，治理后开挖和开挖后再治理的费用是不同量级的，因此边坡的稳定与防护在公路的建设中已经越来越重要。不同地质条件下的边坡方案，总的原则是不能太缓，这样可减少斜坡面汇水面积，对边坡稳定有利，可采用增加台阶级数的方式来解决问题；一般对于土质和强风化石质边坡，第一级台阶高6米，坡比取1:0.75-1:1，以后各级台高不大于8米，坡比取1:1-1:1.25。对于石质边坡第一级台高8米，坡比取1:0.5-1:0.75，以后各级台高不大于12米，坡比取1:0.75-1:1。各种地质条件下的碎落台宽度均考虑设置为2米。

其次应该考虑边坡的加固，加固的方法很多，比较有效的方法有：抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、压浆锚柱等。在土质和强风化岩石的地质条件下，应设置抗滑墙和抗滑桩，以避免牵引式滑塌的产生。由于边坡滑塌都是在雨季出现，因此边坡的防水排水也应该予以重视，可设置截水沟和竖向排水沟，提高边坡的防排水能力。

二、边坡的防护

从20世纪80年代开始，我国的公路基础设施实现了跨越式的发展，取得了举世瞩目的成就，其突出标志是高速公路建设的迅猛发展，而随着公路等级的不断提高，边坡防护也越来越受到重视，因为边坡防护保证的是边坡稳定，对公路的稳定畅通提供了有力的保障。

在普通公路中，由于投资规模小，路基边坡开挖和防护比较简单，防护措施简单，针对性差，在通车过程中出现的边坡垮塌事故一般是通过后续养护来处理，这样的习惯影响到高速公路也具有类似的特点，但由于高速公路线型标准高，常常有比较大的高填深挖路段，简单的设计不能确保边坡的稳定；另一方面，高等级公路作为运输干道，通车量大，行车速度快，路基边坡一旦出现事故，对交通运输和生命财产的影响都是巨大的；再一方面，简单边坡往往仅仅是暂时节约了资金，以后的养护费用反而将大量增加。因此我们认为高等级公路应充分地确保路基边坡的稳定，消除后患。

总的来说，目前公路沿线景观上的“黄土高坡”偏多，滑坡、崩塌也时常发生。这些问题的产生，与公路平纵面设计是否恰当，关系较大。首先山区公路应用最低技术标准，宜弯则弯，宜坡则坡，不要片面追求路线平直，减少大填大挖。二是要充分利用地形，但应尽量减少破损山体。三是要充分且恰当的利用人工构造物的作用。例如某山区专用线，经过鸡爪地形，半填半挖路段较多，很多横断面是上下两个高边坡，植被破坏严重，流失的水土破坏了山下的农田。如果注意上支下挡，上面用锚杆挂土工塑料网喷射砼支护，下边用加筋土挡土墙，则对山体破损很少，造价也不一定高多少。有的深路堑考虑用一短隧道通过。地球只有一个，有的资源只能使用一次，一条公路设计不当，不仅给公路部门带来麻烦，而且破坏了环境，这将是难以挽回的损失。

边坡设计过程中还有一个很重要的依据是工程地质条件。但由于现实客观条件所限，在山区公路施工图设计时要得到较为确切的工程地质资料是困难的。因此，要做出合理的边坡设计也是困难的。只有在施工便道开通，必要的生活设施和钻探用水等得到解决时，才能进行较为详细的地质钻探和物探，获得较为确切的工程地质资料，这样就能做出正确的有关边坡的施工图设计。这就同样提出了施工过程中的工程地质工作问题和目前基建管理上的程序问题。此外，目前工程地质队伍混杂，地质报告的可信度很差，而且目前一般都不留岩心，这是不妥的。综合看来，工程地质问题是值得我们引起重视的，稍不留意造成的损失将是很大的，甚至是不可挽回的。

关于支挡结构问题。过去我们在稳定边坡中常用的抗滑挡墙和抗滑桩，一般来说是有效的，但是传统的抗滑桩和抗滑挡墙在使用几年之后，产生推移甚至被推倒的事例是常见的。究其原因，除一般的设计或施工问题之外，在理论上来说，是库伦或朗金土压力理论的缺陷。因为岩土体有蠕动的物理现象，尤其是有临空面的岩土体，也会有流变力学特性。由于岩土体的蠕动而使传统支挡结构所受到的侧向压力随着时间的推移而增大。最后在一场大雨过后被推倒！因此，随着科技的发展进步，人们已从传统的被动支挡，发展到考虑加固岩土体自身，改善其力学特性，加强其整体性一达到稳定边坡的目的。这方面比较成熟的技术有：通过灌浆或高城市喷射注浆加固岩土体、加筋土、锚喷支护及预应力锚索等。这此技术已有国家或行业的设计施工规范，是成熟有效的，可以说是边坡稳定防护技术的主要方向，这是值得我们考虑的。

但是对夹有大孤石的残积土边坡，如采用抗滑挡墙来防护，往往失败。因这类边坡蠕动大，极易崩塌，采用锚喷支护可能有效。对于一般较稳定的残积土边坡，为防止剥落或小的崩塌，仅仅种草是不行的，失败的例子不少。应考虑土钉挂土工格栅后再种草。边坡防护不仅是稳定问题，还有防止水土流失、绿化美化环境问题。

高等级公路的发展在国民经济中占有重要地位,而边坡的稳定是保证其正常使用的前提。我们要在以后的工作中重视边坡的稳定与防护，在设计和施工中,也要尽量地掌握地质、地形、气候、水文等详细资料,并且尽量减少高填深挖,而采用桥梁和隧道来代替,这样虽然有可能增加公路的造价,但是可以减少对自然环境的破坏,也可消除或减轻边坡防护的问题,从而保证了公路的总体质量，人类历史发展到今天，个人认为，公路工程不再仅仅是一门技术，也应是一门艺术。