高速公路边坡水毁处治技术研究

苏巍

一、工程概况

某高速公路N01标段，起讫里程K0+000～K30+000，长30km。经现场勘察可知，多数边坡开挖作业已经落实到位，局部路段正处于边坡开挖阶段，锚杆格梁、锚索格梁及人字形骨架防护在部分边坡中得到应用，但绝大部分仅采用草灌喷播的方式。沿线地形较为复杂，边坡坡率相对较陡，开挖期间易发生边坡失稳现象。其中线路连接线中某桥梁施工状况良好，多数预制作业工作已完成，但尚未组织预制结构的架设作业。结合该桥梁现场建设情况可知，小桩号桥头右侧区域存在多次洪水浸泡的情况，经研究探讨后最终对桥头处的设计方案作出调整，即增设14×20m桥梁，以便与成型的桥梁有效顺接，减少水患对桥梁建设所带来的不良影响。

二、工程地质条件概述

通过对沿线施工区域的勘察可知，东部山体陡峭，坡度普遍达到30°左右，局部路段可达到45°及其以上。施工区域地质构造清晰，但在构造形态和方向方面均具有较为明显的复杂性，沿线施工遇茶城断裂等多处特殊地带。地层类型方面，较普遍的有寒武系、泥盆系、石炭系、第四系等，土壤类型包含水稻土、旱地土等。从沿线施工区域的地质情况较为良好，但仍需注意的是，局部路段存在滑坡、岩溶、采空区等特殊情况，同时现场降雨量丰富，需加强安全防护。

三、研究必要性

高速公路建设及运营环境欠佳，遇复杂地形区域时施工难度增加，不利于路堑高边坡开挖作业的顺利开展，加之雨水冲刷等方面的影响，边坡失稳概率大幅增加，以何种方式做好边坡防护工作至关重要。鉴于高速公路工程中常出现高边坡水毁滑坡的情况，有必要围绕其成因及处治技术展开探讨，以便顺利完成边坡建设工作。

四、滑坡的成因及相关分析

1.滑坡的成因

经六次强降雨后，受雨水持续性的冲刷与渗透作用，加之结构面控制不到位，最终出现滑坡地质灾害，为典型的顺层浅层土质滑坡。

2.滑坡破坏的基本特征

滑坡发生后，将对现场地质造成较明显的破坏性影响，导致地质条件较前期发生显著变化。滑面的正应力和摩阻力均减小，滑坡体所具有的抗滑力逐步被削弱；孔隙水压力的影响愈发明显，在形成“水楔作用”后，导致原本存在于坡体处的裂隙进一步扩大，岩体大幅度失稳。地表水持续性流动，使地下水难以维持稳定状态，可见地下水位提高，坡体的孔隙水压力呈大幅度增加的变化趋势，促进边坡的变形进程，加大其变形覆盖范围和深度。受连续强降雨的影响，坡面聚集的雨水难以快速排出，且在时间延长之下其雨水聚集量持续增加，水体沿结构面下渗，导致裂隙宽度和深度均有所加大，地下水产生明显的强渗流作用，逐步构成软弱滑动带，饱和土体的总量增加，在其自重作用下将使得滑动面向下滑移。

3.滑坡现状及稳定性分析

边坡左侧滑坡现象明显，形成深度2m～4m不等的凹槽，虽然后续几乎不会产生新的滑塌，但该处的顶部依然有较大的滑塌概率。边坡右侧临空面失稳，极容易出现更大范围的滑坡现象。从现场调绘结果来看，右侧坡面已经存在裂缝，土体以疏松状为主，原本植入的三维网草皮缺乏完整性，局部防护不到位，推测若后续依然存在强降雨天气，则极容易再次发生边坡失稳现象。鉴于此，需采取行之有效的加固防护措施。

五、基于高速公路边坡水毁的治理方案

1.方案比选

经初步分析提出两种方案，方案一：削坡减载+第二阶锚杆加固+坡体排水；方案二：锚杆地梁+二三四五阶锚索框架+已滑区喷锚+坡体排水。经对比，方案一在实际应用中涉及到的加固工作量相对较少，但刷坡工程量较大，需得到多台大型机械的支持，设备占用大量空间，不利于现场既有交通的运营。对于已建成的高速公路而言，需要兼顾质量、成本、既有交通运行状况等方面的需求，最大限度减少对既有情况的影响，因此以原位加固的方式较为适宜，在做好原位加固作业后，可充分发挥出原始边坡的地形优势，减小对现场交通的影响。总体来看，方案二更具可行性，其能够减少对现场交通流的干扰，机械设备的使用量也得到有效的控制，在做好原位加固作业后，可以取得较显著的应用成果。

2.设计思路

（1）以现状边坡的危险情况为立足点，采取分段设计方法，划分为已滑区（I区）；临界滑动区（II区）：右侧紧邻滑坡区；相对稳定区（III区）：边坡右侧较低区，以各区实际情况为立足点，对其采取针对性的处理措施。

（2）坡面排水设计方面，应提高降雨期间地表水的疏通效率，对此可修筑排水沟和急流槽，共同排水。

（3）支护方面，重点考虑的是边坡危险区，对其采取可行的加固措施，以免其在后续运营阶段因雨水冲刷等因素的影响而出现坍塌破坏事故，具体采取锚杆地梁+锚索框架+锚喷的方式，通过各结构的作用，形成综合支护体系。

3.设计方案

（1）边坡第一阶原为护面墙，但经使用后局部存在受损现象，需确定该处受损的部分并将其复原，再取边坡较高的区域，于该处的护面墙上设置锚杆地梁。I区顶部通过设置预应力锚杆的方式加固，单孔拉力700kN，用素混凝土封闭，其它区域采用锚杆挂网喷锚的方式。II区边坡陡度较大，存在范围较大的易滑带，对II区二、三、四、五阶采取加固处理措施，即设置预应力锚索框架，单孔拉力700kN，该区域的第五阶顶部设预应力锚杆框架锚杆，单孔拉力350kN。断面的具体情况如图1所示。

图1 工程断面示意图

（2）I区坡面选择的是锚喷防护的方式，以维持坡面的稳定性，避免表层出现崩塌剥落的现象；III区两侧未加固区的坡面依然维持原状，即三维网植草的方式。

（3）加强坡体排水，避免在强降雨天气发生坡面雨水聚集现象。充分发挥出原截水天沟的作用，根据降雨量及边坡排水特性对其进行适当的修整，在第三阶滑坡区中下方修筑截水沟；根据III区M型边坡凹槽的结构特点，在该处设置1.4m宽的急流槽；而对于滑坡区凹槽处，依然采取修筑急流槽的方式，宽度设为1.2m，从而在强降雨天气下给大量雨水的外排提供渠道，减少现场积水量。

六、结语

综上所述，山区高速公路建设及运营存在其复杂之处，易受到现场地形条件、降雨等方面的影响，易发生不同程度的边坡水毁问题。对此，需全面掌握现场情况，遵循因地制宜的原则，根据边坡各段的实际情况匹配合适的处治技术，提高排水效率，以便维持边坡的稳定性。