影响公路路堑边坡稳定性的因素

文/新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院 石长贺

2017年5月，受新疆巴州交通局委托，新疆交通规划勘察设计研究院对省道340线哈尔莫墩至巴音郭楞公路工程展开了勘察设计。该项目推荐线位沿开都河布设，由于沿线规划水电设施制约，路线大部分段落位于山体坡面上。

项目背景

在山体坡面上修筑公路，需要解决的问题有两方面，第一是路基的整体稳定性，第二是路堑边坡的稳定性。路基的整体稳定性基于地基表层处理。稳定的斜坡上，地表横坡介于1∶5至1∶2.5时，原地表应挖台阶，台阶宽度不应小于2m。当基岩面上覆盖层较薄时，宜先清除覆盖层再挖台阶。地表横坡陡于1∶2.5的路段，当路堤整体稳定性达不到《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）的相关规定时，应通过基底处理或设置路肩、路堤等结构物来保证路堤整体稳定。路堑边坡暴露在自然界外，相比路基边坡，其受外界自然条件变化影响更大。

路堑边坡不稳的问题，经常暴露在运营期。路堑边坡受外界环境变化影响，常会出现碎落、坍塌等病害，同时也增加了交通事故的发生频率，以及司乘人员生命财产的安全隐患。所以，公路路堑边坡的稳定性是公路运营期的安全保证之一，至关重要。

影响因素

根据路堑边坡失稳成因分为两大类，主动因素和被动因素。主动因素即自然因素包括地形、地质、环境、水文条件等。被动因素，即人为因素，主要由于山体坡面的不当开发以及路堑边坡的防护工程不合理等都会影响路堑边坡的稳定性。

自然因素，包括地形、地质、环境、水文等。省道340线项目山区段等高线较密，地表横坡大多都陡于1∶1.5，路基横断面以全挖断面为主，10m宽路基，其路堑边坡高度均大于7m；根据以往勘察设计经验，自然边坡越陡峭，植物越不容易生长，地基表层土壤的松动，会使路堑边坡失去平衡，这种路段路堑边坡容易被侵蚀。地质因素，据该项目岩土工程报告，岩性主要包含紫红色流纹斑岩，灰绿色砂岩、安山玢岩、凝灰砂岩，灰岩与板岩，少量黑云母花岗岩。这些地质材料的稳定性较好，但力学强度不足，抗风化能力较弱。因此，边坡的风化程度和开挖造成的破碎程度，是影响稳定性的关键因素。路堑开挖过程中岩体断层等不连续的结构面暴露在外，这将提高路堑边坡的失稳概率。地质构造的差异，也会影响到路堑边坡的稳定性。环境因素包括自然降雨、风化风蚀、地震等。自然降雨对路堑边坡的冲刷是其失稳的主要因素，水容易改变土体结构，会使原来稳定的路堑边坡强度降低，造成稳定性下降或直接滑塌。其中，暴雨是对路堑边坡影响最大的因素。风化风蚀是个缓慢的过程，在地表裸露无植被的情况下，侵蚀严重，因此保护地表植被也是非常重要的。地震对路堑边坡的破坏较大，会破坏地质构造，进而影响路堑稳定性。水文因素主要是指地下水对路堑边坡的影响，地下水的水压会作用于垂直裂缝，产生水平推力，浮力作用使稳定性降低，降低土体的摩擦力，使路堑边结构破坏，进而降低稳定性。因此，勘察中对地下水、裂隙水的调查极为重要。

人为因素包括公路工程建设等，势必破坏原地表植被，使地表土体更易被侵蚀，加速路堑边坡崩塌事故的发生。另外，对路堑边坡的防护处置，在路堑开挖时为防止其失稳，一般要求实施支挡防护，支挡防护工程也会破坏原有地表土体结构，影响路堑边坡的稳定性。

治理措施

对于一些主动因素影响路堑边坡稳定性，路线平面线形布设时应充分考虑地形地质条件。尽量避免在较陡峭的坡面上，植被密集的区域布设路线，因为公路建设不仅需砍伐植被，而且改变地貌，潜在的边坡失稳条件已经具备。路线平面布设应拟合等高线，尽量增加桥隧比，减少对自然边坡的扰动，只有修复人为造成的破坏，才能保证路堑边坡的稳定性。

项目区域内自然条件

锚杆喷射混凝土设计图

路堑边坡支挡防护工程是提高路堑边坡稳定性的有效措施。大体可分为三类：生态防护、圬工防护和综合防护。

生态防护主要是植树造林，提高地表的植被覆盖率，根据地域差异及地基土质情况，选择合适的植被。客土喷播挂网是通过人工干预进而提高路堑边坡的植被覆盖率，通过植被发达的根系，阻止坡面水土流失固结表层土，增强路堑边坡土体的稳定性，对公路路堑边坡达到防护的目的，生态防护工程还可以起到美化环境的作用。

圬工防护大致可分为三类：排水工程、坡面防护工程以及支挡工程。排水工程主要是改善路堑边坡附近的水文条件，通过拦截路堑边坡范围内的地下水及地表水，建立地面排水体系，利用圬工排水构造物防止水对路堑边坡的渗漏以及侵蚀。坡面防护工程主要是通过锚杆喷射混凝土，依靠锚杆、钢筋网和混凝土的共同作用来固结路堑边坡土体，提高路堑边坡的结构强度和抗变形刚度，减小其侧向变形，增强整体稳定性。可适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石边坡，也可以适用于坚硬岩层，但风化严重、节理发育、易受自然应力影响、导致大面积碎落，以及局部小型崩塌、落石的岩质边坡，同时适用于因爆破施工，造成超爆、边坡岩石破碎松散、存在落石、崩塌隐患的路堑边坡防护。

支挡工程主要针对土质边坡，易坍塌的路堑坡面，在这些地方需要通过挡土墙、抗滑桩等工程措施确保路堑边坡稳定，降低崩塌事故发生的概率。综合防护主要是考虑到自然环境的边坡，竣工初期的路堑边坡较为稳定，但随着自然环境的变化，其稳定性会逐年下降。所以与养护相结合，根据当地的自然条件，实时监控，因地制宜，采取综合措施，方能保证路堑边坡的稳固。

该项目公路路堑边坡稳定性是影响该项目运营期公路安全的重要因素，初步设计阶段虽提出了诸多解决方案，但在施工图设计及运营养护过程中，在这个方面还要继续深入观测研究，提高边坡稳定性对于人民的生命财产安全都有重要意义。