公路边坡稳定与防护技术

黄金

【摘要】目前，我国加大了基础建设的工作力度。作为基础建设的基础，公路建设的重要性不言而喻。一些地形复杂地区公路建设的安全可靠度是个难点。公路边坡的稳定和防护问题是研究的重点。解决该问题可有效保障公路的安全使用和使用寿命。本文先从边坡稳定理论出发，详述边坡稳定理论的发展历史，简介其工程应用分析方法。并简介了边坡的破坏形式。重点论述了边坡的防护方法，浅层防护、深层防护及二者的结合。

【关键词】边坡稳定；防护技术；公路；边坡破坏

1.引言

当前我国正加大基础建设的力度，以响应国民经济的快速发展。公路等级越来越高，一些公路所处的地形也更加复杂。公路边坡防护工程难度加大，其解决边坡的稳定问题具有实际的工程安全可靠度意义和经济性价值。一直以来，路基边坡的综合防护是公路建设的薄弱环节，其造成的安全隱患和经济损失也一般是不可小觑的[1]。

2.边坡稳定理论

2.1 边坡稳定理论的发展

边坡稳定分析最早出现于十八世纪，当法国某军队修建土质工事时对其边坡的稳定进行了稳定性分析[2]。之后一百年后，人们大量的修建运河、铁路以及大土坝，使人们逐渐意识到这些构筑物的边坡稳定研究的必要性。随着这项与研究的发展，边坡稳定问题成为岩土工程的经典问题之一。早期的理论研究建立在与实际有一定出入的条件基础之上，为半理论半经验性质，分析的方法并不完善。研究的成果与实际结果有较大出入。

边坡稳定研究另一个比较有里程碑意义的是1950年土力学专家太沙基发表了题为《滑坡机理》的论文。该论文对滑坡产生的过程、起因以及判定方法进行了论述，为之后边坡稳定的研究奠定了基础。到了20世纪60年代，一些大型大坝、岩体失稳事故的发生，更加促使了边坡稳定研究的发展。这时的理论研究逐渐采用弹塑性理论，使研究成果更加接近实际。

2.2 边坡稳定分析方法

如今边坡稳定问题分析方法较多。最常用的是极限平衡分析法和有限元法。极限平衡法将滑动带上土体竖向划分为若干土条，列出这些土条的静力平衡方程，从而计算出边坡安全系数。极限平衡法较容易理解掌握，但得到的安全系数不够准确，与实际监测结果有一定差异。有限元法计算结果较为真实，且不必事先假定滑动体形状位置，缺点是不能直接得到安全系数，工程应用不方便。

3.边坡的破坏形式

边坡破坏常发生于岩土软弱处和强风化段。某公路边坡破坏实例如图1所示。为保证行车安全，应注意检查边坡的变化，及时进行加强防护。通常其破坏形式如下几种[3]：

（1）滑坡：岩土在重力作用下无支撑力整体向下方滑动。通常发生于河流、雨水冲刷后以及人为切割较多坡脚后。当坡体顶部超载后也易发生此现象。滑坡根据力学特征可分为牵引式和推移式。牵引式滑坡起因是下部先滑动，导致上部土体失去支撑作用继而变形滑动，发生速度较为缓慢。推移式滑坡则是上部土体受到挤压后向下移动，并挤压下面的土体，常见于上部堆载的情况。

（2）崩塌：陡坡上岩层本身不稳定，容易在外界的扰动下发生突然的脆性破坏。崩塌发生速度极快，无明显的滑动面。虽然剥落的岩体总体积一般并不大，但其发生突然，若路面有行人车辆，则很难避开。

（3）剥落：岩土表面在风化作用下与母体脱离。

图1 边坡破坏实例

4.边坡失稳的防护措施

边坡稳定防护措施可分为浅层的防护与深层加固治理以及二者的综合治理方法。

4.1 浅层防护措施

（1）坡面防护。坡面防护主要方法有种植植被，抹面，捶面等。当边坡较为稳定，表面只轻微冲刷，且土质环境适宜草类生长，可采用种植草体方法防止土坡表面的冲刷。当坡面易风化或冲刷严重时，可用材料抹面形成整体性较好的表面。

以某公路工程为例，其表层土为膨胀土则其开挖后原本稳定的土层现裸露在表层，土体所受到的扰动较大，较容易发生失稳问题。此时应特别注意对坡面的加固防护。该项目表层采用混凝土骨架，主要为方格和拱形护坡并结合使用植被护坡[4]。

（2）地面排水。

从造成土坡失稳的原因分析中可知水对土坡失稳的重要影响，因此必须将表层水及时排出，防止地面水变成地下水，减少水对土坡的扰动。地面排水主要有以下几类，在挖方路基的路肩外侧；挖方路基上方适当位置以对流向路基的水流截流；用以引出低洼积水的排水沟等。

（3）冲刷防护。用以防止边坡的被冲刷以及受大气影响，多采用护面墙。护面墙的坡度应满足整体的稳定要求。

4.2 深层防护措施

（1）排除地下水。不仅应对地表水及时排除，对地下水更应注意其水位变化，并及时制定应对措施。深层地下水的排除方式有：渗沟排水、集水井排水、平沟排水及渗水隧洞排水。

（2）岩土锚固技术。采用拉杆将土坡锚固在稳定的岩层上，充分利用稳定岩层的作用力，提高土坡整体的稳定性。该方法在几乎不增加结构自重的基础上确保了岩土的稳定，减轻了下部土体基础的作用力，更加确保了结构安全性。该方法经济性安全性明显，故在岩土工程中广泛应用。

（3）土钉支护。该方法经济可靠施工方便，在工程中推广迅速。土钉与周围土体充分接触，形成组合体。当土体变形滑落时，土钉受到粘结力受拉，约束了土体的进一步滑动。

4.3 边坡浅层、深层结合的防护措施

（1）挡土墙。挡土墙可分为重力式挡土墙和轻型挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙等。在公路边坡支护中重力式挡土墙应用较多，其依靠自身重力抵抗侧向土压力，防止墙身后土体的失稳滑动。该方法应用于夹杂大孤石的残积土边坡常不成功。因为此类边坡蠕动变形大。应采用土钉挂土工格栅后再在表层种植植被。

（2）抗滑桩。抗滑桩使用桩穿过滑坡面直接锚固在稳定岩层一定深度范围内，可以抵抗一定的滑坡作用力，阻止滑坡体的滑动状态，增加边坡安全系数。抗滑桩可以有效的解决一些难度较大的工程，因此该发展较为迅速。抗滑桩桩位布置灵活，可设置在抗滑效果最有利的位置。使用抗滑桩需要注意的是使用寿命。几年之后抗滑桩经常会出现推移甚至倾倒事故。理论上是由于土压力理论的缺陷，没有考虑土体的蠕动的物理现象。现在可加固土体自身加强结构的整体性以提高土坡稳定性。

另外公路路线的选择直接关系到边坡的稳定性。合理的公路平纵面设计可以减少大填大挖，减少对山体的破坏。避免高填深挖，在丘陵地区尽量按地形顺其自然的设置边坡。对山路路线不宜过度追求平直。要充分利用地形，恰当使用人工构造物如锚杆、喷射砼、加筋挡土墙等，减少对环境的影响。

边坡的稳定性验算应采用适宜的方法和合理的参数。应充分考虑各计算参数的随机性和模型的不确定因素[5]。另外应从法制上保证公路建设的顺利进行，建立健全法律体系，采用强制手段保证公路建设的可持续发展，全面提高公路的建设质量。

参考文献

[1] 姚金强.浅谈边坡稳定及加固[J].民营科技，2012（1）.

[2] 田汉儒.边坡稳定及抗滑桩加固分析研究[D].长安大学，2013.

[3] 刘金良.公路边坡稳定与防护问题[J].科技情报开发与经济，2004（14）

[4]陆蓉，詹云霞.襄十高速公路边坡破坏分析及其治理措施[J].武汉工业学院学报，2006（25）

[5]安淑红，张正雄.路基边坡稳定分析方法及防护体系的发展与展望[J].林业建设，2003