公路工程中边坡综合治理技术的探究

吕 童 广州科技职业技术大学中级土木工程师

1 引言

边坡灾害一直是公路工程中常见的问题，在20 世纪80 年代以前，我国的公路由于交通量小，公路建设等级低，公路工程中的高填深挖路基较少，边坡防护没有得到重视。随着我国公路工程的不断发展，边坡的失稳破坏问题逐渐凸显出来，致使交通中断，给人们的生命和财产安全带来威胁。

2 公路工程中边坡治理的重要性

在公路工程中，边坡垮塌病害是影响公路工程施工质量和施工进度的重要因素。在实际的公路施工中，由于边坡的开挖改变了山体的地形条件和岩体构造，因此边坡开挖后的防护治理需要受到高度重视。边坡的主要破坏类型包括：滑坡、崩塌、风化剥落以及泥石流等。随着公路工程的大量建设，工程中所面临的地质条件越来越复杂，边坡的高度也越来越高，由边坡失稳引起的安全事故也越来越频繁[1-2]，因此对工程施工中边坡综合加固治理的研究很有必要。

目前边坡加固防护的主要措施有：削坡减载、排水与截水、锚固、抗滑桩、抗滑挡土墙支挡、锚杆框架梁、植物框格护坡以及护面等。在边坡治理工程中强调措施综合治理的原则，以加强边坡的稳定性。随着科学技术的发展，边坡治理技术得到了进一步的发展，并逐步走向完善[3]。现在越来越多的研究已经从被动的边坡治理转换为预防加固，在新时期下，边坡的预防加固和综合治理是公路工程实施中的重要内容。

3 边坡治理中存在的问题及边坡失稳分析

3.1 边坡治理中存在的问题

首先，施工单位对边坡开挖防护不够重视，在公路施工管理中，对边坡的开挖防护没有相应的管理制度和实施方案，同时，施工过程中的技术水平较低，不能有效地管理和优化施工，主要表现为施工人员的素质低、施工技术差、施工中存在违规操作等。

其次，设计人员和勘察人员对相应边坡地质条件的掌握程度较差。由于设计周期短，其设计缺乏相应的地质数据支撑，导致防护措施设计不合理。

在当今的公路工程建设中，路堑边坡的稳定性评价和治理加固技术还存在一定的局限性。特别是岩质高边坡结构和岩土参数的确定存在较大的误差，主要靠相应的地质钻孔与工作人员的区域地质经验来确定，无法用精确化的定量表示。虽然边坡宏观的失稳滑动稳定性分析可以通过参数计算，但是影响边坡稳定性的因素较为复杂，现在难以综合地评价边坡变形破坏的机理和模式。因此，高边坡稳定治理技术还有待通过实践和新理论结合,进一步的提高[4]。

3.2 边坡失稳原因分析

影响边坡稳定性的因素有很多种，其内在因素主要有地层岩性、地质构造、岩土结构等，外在因素包括水的影响、人类活动、风化作用等。在南方山区的公路工程中，复杂的地质条件是造成边坡失稳垮塌的主要内在因素，而边坡的开挖以及水的作用也是公路边坡施工中不可忽视的2个重要因素。

在公路边坡施工中，自然斜坡开挖后，山体内原有的应力平衡被打破，坡体内的应力会进行调整以达到新的应力平衡。由于山体斜坡的开挖形成了坡体的临空面，新开挖的临空面则成为了山体内部应力调整的主要释放口，开挖的临空面附近应力调整最大，越远离临空面调整越小，临空面岩体的应力调整会导致坡面岩体的变形。如果开挖的边坡坡率设计合理，边坡在变形过程中会逐渐达到应力平衡，但由于坡面的节理裂隙风化发育，会逐渐降低坡面岩体的构造胶结性和岩体参数，如果此时不进行加固防护，坡面岩体会逐渐崩塌破碎，导致边坡失稳。如果边坡在开挖过程中坡率设计不合理，岩体在发生应力调整过程中会由于岩体的变形过大，超过岩体的抗剪强度，导致边坡失稳。在公路边坡施工过程中，很多边坡都是由于边坡坡率选择不当，才出现失稳现象[5]。

同时，在路堑边坡的开挖区，边坡的自然植被被破坏，加速了雨水对坡面的渗入作用。水对边坡的影响主要是增加了岩体的饱和重度，降低了岩体的抗剪参数。众所周知，边坡失稳的主要作用机理是滑动体的下滑力大于滑面之间的抗滑力，而滑动体的下滑力主要靠自身重力提供，在雨水下渗的过程中滑动体的内部空隙被雨水充填，使滑体重力增加，导致滑动体的下滑力也随之增加。另外，雨水入渗后，岩体内的软弱结构面易发生崩解或软化，尤其是土质边坡，浸水后土体的强度参数急剧下降，从而导致边坡内部的抗剪强度降低，当下滑力超过边坡的抗剪强度时，便会发生边坡滑塌。

因此，在制定边坡开挖的治理决策时，首先，应根据边坡的地质条件进行合理的边坡坡率设计，降低边坡坡度，增加其稳定性。其次，边坡开挖后应及时进行坡面的绿化防护，减少坡面的裸露风化面积。最后，完善边坡的截排水措施也是边坡治理和加固的重要措施之一。

4 边坡综合治理原则及技术决策

4.1 治理原则

边坡的综合治理技术是集勘察、设计、施工以及监测为一体，采用动态法设计，信息法施工的综合治理技术[6]，其作用是改善边坡内部力学平衡状态，从而达到保护环境的目的。在进行公路边坡综合治理方案设计时，需对公路边坡设计有一个比较系统、全面的规划，需遵循以下原则：

（1）以边坡工程地质条件为依据，充分利用一切地形、地貌，因地制宜地采取有效措施加强边坡的整体稳定性，同时保证边坡治理措施的经济合理性。

（2）充分考虑加固治理的施工可行性，评估边坡目前的安全性，以确保施工的顺利进行。

（3）公路工程中，边坡的施工破坏了当地的自然环境，在边坡的加固治理过程中应着重考虑治理措施的绿化环保性，尽量保证边坡的绿化，保护自然生态。

（4）在公路工程的勘察过程中，遇到性质复杂的大型滑坡时，应尽量对其绕避。当绕避有困难时，应视滑坡规模、公路与滑坡的相互影响程度、防治与治理费用等条件，设计几种方案进行比选。

（5）在边坡治理前，应先做好边坡的临时排水设施，以减少降水对边坡的浸湿危害。

4.2 技术决策

对于边坡治理的技术决策来讲，要高度重视边坡的监测工作。尤其是穿行于重丘地区的公路，高填深挖较多，大部分路段坡度较陡，岩体经过开挖后破碎松软，遇到降雨天气时边坡容易失稳垮塌，因此边坡的监测工作必须持续性的实施，一旦发生任何特殊情况，应及时上报，按照流程尽快完成预警、隔离工作。

边坡的治理方式可分为两种，一是预防式防护，二是补救性处理。前者适用于边坡开挖后对边坡坡面进行加固防护，或者对处于基本稳定状态下的边坡进行预防性支挡加固，后者适用于边坡发生变形裂缝后的挽救性治理。

在边坡的治理措施中应根据边坡的规模、地质条件、变形破坏程度来确定具体的治理方式。对于地质条件简单的低矮边坡，可采用放缓边坡来增加边坡稳定性，要视坡面的易风化程度来确定防护类型。对于垮塌的低矮边坡，也可采用清除垮塌体、完善截排水的措施来进行边坡治理。对于需要进行支挡防护的边坡，必须通过边坡的稳定性验算来计算支挡位置的下滑力，从而确定合理的加固和支挡方案。对于某些复杂边坡需要同时采用几种加固方式进行综合治理，以仁沐新高速公路某边坡垮塌为例，边坡上部下滑段采用开挖卸载，对下部抗滑段坡体进行反压加载，于坡脚设置抗滑挡土墙进行坡脚加固，同时坡顶坡面设置完善的截排水加固措施，坡面采用绿化防护以分散坡表径流，减弱雨水下渗，从而增加边坡的稳定性。

现代边坡加固设计不仅要综合应用处理技术，同时要从造价和施工难度方面进行综合比对，选取经济最优、施工方案科学、可持续的加固方案。

公路工程的建设在很大程度上破坏了当地的生态环境，导致植被破坏、水土流失、生态失衡等问题不断出现，促使了自然灾害的发生。因此生态治理已经成为边坡治理中的重要内容。绿色生态治理技术也是现在发展的主流，边坡坡面绿化加固过程中要选择根系发达的植物，通过湿法喷播、客土喷播或挂网植草等方式栽种于边坡表面，植物发芽成活后其根系在土体中起着加筋作用，在一定程度上增强了水土的保持能力，能够有效抵抗雨水对边坡坡面的侵蚀和浸润。

5 结语

在公路工程建设中，边坡工程作为主体工程中的一部分，边坡治理的好坏直接影响着公路工程的整体进度。边坡综合治理应以开挖边坡的稳定判断、风险评价为基础，选择合理的治理方案，使边坡防护工程安全可靠、经济合理。公路边坡综合治理必须坚持“因地制宜、综合设计、就地取材、防治结合”的基本原则，在技术上秉着精细勘察、对症下药、综合治理的思想，只有这样，才能在现代的公路工程建设中实现最优的边坡治理。