普通公路填砂路基边坡稳定性分析

余 荣 然

(福州市丰亿路桥设计院有限公司，福建 福州 350000)

0 引言

填砂路基在公路施工得以广泛的应用，能够有效解决料源匮乏的问题，保证公路路基的结构稳定性，排除环境因素的影响，具有良好的生态效益。在公路填砂路基施工设计当中，边坡稳定性是需要重点考虑的内容。从具体施工出发，深入分析公路填砂路基边坡稳定性，提出科学、合理的实施或设计方案，予以完善和提升，消除潜在的安全风险，稳固公路路基，以更好的服务于城市交通。

1 边坡稳定性对公路填砂路基的重要影响

1.1 保证边坡稳定性的基本要求

在普通公路的设计施工当中，路基施工是其中的关键性环节，决定着公路的安全与稳定。路基是公路重要的基础设施，在施工建设当中需要保证填料的质量。在福建沿海地区紧邻闽江，在地形地貌变迁过程中，在江河入海口经长年淤积围垦形成砂质丘陵地貌，当地土资源匮乏，为避免大规模长运距借调土方，减少水土流失，降低工程造价，部分项目路基需采用当地粉细砂填筑保证路基质量的同时，降低了工程建设成本。填砂路基的应用，对公路交通来说具有良好的经济效益、生态效益和社会效益。其中，边坡稳定性对填砂路基设计施工有着重要影响，与填砂料的特性有着直接的关联。由于砂料的粘聚力较差，很容易出现边坡坍塌破裂的情况。针对性的采取处理和解决办法，从填砂路基边坡坡比、包边方案、高度以及填料粘聚力等多个方面进行综合分析，全面了解填砂路基边坡稳定性，提出合理的设计施工方案，提升公路填砂路基的安全系数，保证边坡的稳定性[1]。

1.2 填砂料的施工要求

砂料由于缺少塑性且透水性强，导致其粘聚力差，必须经过压实处理后才能投入使用，容易受到含水量以及竖向应力的影响，路堤失稳和砂粒崩落时常发生，不利于路基边坡的稳定防护。砂料主要取自沙丘或砂质坡地，填筑于路基当中，以提升公路路面结构稳定性。根据公路施工设计的实际需要，选择高质量的填砂料，砂料的选择与控制是十分重要的。不同颗粒粒径砂料的选择，需要参考具体的施工方式，充分满足公路路基施工的技术标准。吹填施工应用中细砂，车载运输填筑施工则适用于任何颗粒粒径的砂料，细砂是最佳选择。另外，在公路填砂路基施工当中，还需要对渗水性加以考虑。

除了砂料颗粒粒径之外，含泥量的控制同样也是填砂路基施工的关键性要点。含泥量主要对砂料抗剪强度指标、渗透性有着重要的影响，填砂料当中具有适当的含泥量，对填砂路基施工有着积极的影响。根据填砂料施工可行性分析，进而了解填砂料的特性对于路基边坡稳定性的影响。砂料抗剪强度指标、含泥量在很大程度上决定着边坡的稳定性，边坡的坍塌破裂也与其有着直接的关联。

2 普通公路填砂路基施工设计的要点

2.1 路基边坡稳定性分析

应用砂料进行路基填筑，根据砂料特性，决定着路基边坡的稳定性。采用直线法进行砂性土边坡稳定性的分析，如图1所示。

根据砂土颗粒M的受力，根据抗滑力和滑动力的比值作为稳定安全系数。

当φ=θ时，K=1，边坡稳定性处于平衡的状态，且只受到坡角的影响，可以判定，当θ<φ时，边坡保持稳定，反之会发生失稳的现象。在路基边坡设计当中，需要对其进行严格的参考。

根据K与ω之间的关系，对K的最小值以及对应极限破裂面,采用Bishop法，如图2所示。

根据重力、滑底面倾角以及垂直方向的外力，进而计算Ki：

2.2 路基高度

路基高度是影响边坡稳定性的重要因素，在实际的施工操作当中，由于路基高度的增加，边坡稳定性随之下降。不同路基高度下的潜在滑动面性态以及安全系数值也有着很大的差异。路基高度与路基边坡的安全系数值呈现负相关的变化规律。因此，在公路填砂路基施工的过程中，合理设计和调整路基的高度，以提升安全系数值，进而保证路基边坡的结构的稳定性，同样也是对公路路面整体的安全性提供保障。

2.3 包边土方案

在填砂路基施工设计当中，对于包边土方案需要严格的加以考虑分析，对边坡稳定性有着重要的影响。包边土是填砂路基施工独有的内容，也是填砂路基特殊性的主要体现。包边土厚度需要保持在合理的范围内，在该范围内，路基边坡的安全系数值会保持在较高的范围值内，不会发生显著的变化，能够有效维护边坡的稳定性。

2.4 填砂料的施工要求

填砂抗剪强度指标对路基边坡稳定性有着重要的影响，填砂料粘聚力值的变化，对边坡稳定性产生一定的影响。根据填砂粘聚力的变化，潜在滑动面由类直线状变化为类圆弧状，参考填砂抗剪强度指标，安全系数随着填砂粘聚力的增加而提升。在此基础上，设置包边土，包边土厚度的增加，边坡安全系数也会发生明显的变化。值得注意的是，包边土的设置需要根据填砂粘聚力的大小来决定。一旦粘聚力值过高，包边土对于提升边坡稳定性的作用并不显著。因此，包边土一般应用于填砂料粘聚力小的情况。有效调高填砂的粘聚力值，是提升边坡稳定性的有效办法。粘聚力值的下降，边坡容易发生边坡坍塌破裂的情况。另外，内摩擦角φ的变化同样会对边坡稳定性产生影响。提升填砂粘聚力值和内摩擦角，增加路基的压实度，进而提升公路填砂路基的边坡稳定性[2]。

3 填砂路基边坡防护设计

由于填砂料缺少塑性、透水性强、粘聚力差，在很大程度上影响了边坡的稳定性，加强填砂路基边坡防护设计是十分必要的。在两侧边坡设置包边土，严格按照设计标准执行，利用粘性土来包裹砂芯，提升粘聚力，有效提升边坡的稳定性，并利用植被进行绿化防护。为了提升包边土的自立性，保证内外侧坡度的一致性，保证合适的包边土厚度，压实其边缘。在受到水流或雨水冲刷时，路基边坡稳定性不会受到影响，增强侧向约束力度进行砂芯的多层包裹，砂的密度不能高于包边粘土。包边土有2种形状，一是平行四边形，内侧边坡与外侧边坡的坡度比较均匀；二是梯形，外侧边坡的坡度要明显比内侧小，边坡厚度一般在1 m～3 m之间，包边土的厚度不能太薄，否则压实工作就会受到影响，一旦出现强降雨，坡面就会被破坏。严格控制砂量，不能过多或者过少，为压实打下良好的基础。砂芯—包边土界面是相对薄弱带，需要在包边土与填砂边坡之间进行砂袋的搭接宽度和码坡，进而获得填砂路基边坡良好的防护效果。根据砂袋的搭接宽度和码坡方式，采用双排双层或者单排单层的形式进行堆砌，进而强化填砂路基边坡防护的薄弱环节，满足填砂路基成型的要求，提升其耐久性。包边土材料可以就地取土，主要在路基范围下方予以开挖，并进行砂料回填，保证其压实度。做好盲沟排水，避免影响填砂路基边坡防护的正常性能[3]。

4 结语

在公路施工设计当中，从填砂路基着手，提升边坡稳定性，围绕普通公路填砂路基施工设计的关键性要点，分别就路基边坡坡比、高度、包边土方案以及填砂料的施工可行性进行综合分析，科学、合理的进行施工设计，进而提升公路填砂路基边坡的稳定性，保证路基结构的稳定性和公路的安全使用。加强填砂路基边坡防护设计，提升填砂路基边坡的防护性能，为交通业的发展提供有力的支持和保障。

参考文献：

[1] 蒋 鑫，凌建明，谭 炜，等.高速公路填砂路基边坡稳定性分析[J].铁道工程学报，2008(9):1-6.

[2] 马 成.填砂路基边坡稳定性研究[D].济南：山东大学，2010.

[3] 张 田，吴明明.高等级公路路基边坡稳定性病害分析及防治[J].福建建材，2009(2):71-73.