探究山区公路边坡防护设计难点和策略

薛远超

浙江建开勘测设计有限公司杭州分公司 浙江 杭州 310000

1 山区公路边坡防护设计难点

1.1 设计工作较大

山区公路建设项目的边坡防护设计一直是一个棘手的工程问题。对山区公路来说，很多山区公路工程位于晚白垩纪-古新纪的泥灰基岩之上，其中包括一系列单调的泥灰岩，这些泥灰岩局部被新近的表土层，填充物沉积物和粘土-基体砾岩（包括砂岩）的第四纪地层所覆盖，由此导致山区的地质环境复杂，区域地震事件明显，断层和边坡不稳定[1]。因此，公路边坡防护设计工作通常需要涉及各个方面内容，比如挖方工点、边坡地质、自然条件等多个方面的信息数据，从而大大增加设计工作量。

1.2 影响因素较多

在系统分析了50个山区公路边坡破坏情况后，结果显示，包括事件降水、地质构造、土地覆盖、边坡历史、边坡角度和高程在内的六个因素被认为会影响公路土壤边坡的稳定性[2]。其中，降水和不良的地表（地下）排水条件是导致边坡破坏的主要因素，有90%的失败斜坡只有一个开放的排水段。此外，现有的破坏中超过94%的山区公路边坡破坏是表面侵蚀型破坏；在50个山区公路边坡破坏中，只有3个是深层旋转型破坏。超过50%的山区公路边坡破坏发生在低密度土地覆盖的地区。46%的山区公路边坡破坏发生在倾斜角度在20°和30°之间的斜坡上。

1.3 标准化程度低

就目前的情况来看，山区公路边坡防护设计需要严格按照相关要求进行，但是，由于相关规范的空缺，且设计标准要求极高，在设计过程中往往需承受很大的风险[3]。另外，对于各个山区公路边坡设计的时候经验与能力不一样，掌握的相关技术不同，总结出的边坡防护措施及相关施工判断方面也有很大差异，山区公路边坡设计标准化程度不高。

2 山区公路边坡防护设计策略

2.1 建设山区公路边坡稳定性管理系统

为了应对山区公路边坡防护设计工作量大且复杂的问题，建设山区公路边坡稳定性管理系统是一种有效的策略。在实践中，根据有关原理、概念、技术和边坡失稳性评估所开发的边坡稳定性管理系统，能够有效帮助山区公路边坡防护设计从业人员评估与山区公路边坡设计，并帮助有效分配资源进行边坡防护设计和边坡防护养护[4]。具体来说，山区公路边坡稳定性管理系统通过使用边坡数据收集系统和灾害优先级划分系统，对山区公路边坡破坏进行分类和分析，用于识别或预测边坡危险区域，并确定边坡防护危害。总的来说，建设山区公路边坡稳定性管理系统有助于提高山区公路边坡防护设计从业人员，识别山区速公路边坡破坏的常见原因和位置的能力，并选择有效的补救措施。

2.2 应用GIS技术开发山区公路边坡模型

传统的山区公路边坡破坏数据是从岩土工程报告和实地考察中收集，工作量大且存在一定的滞后性。随着技术的进步和发展，GIS技术越来越多地应用于多个方面。在山区公路边坡防护设计中，收集到的数据被转换成一个GIS数据库，该数据库可以实现山区公路边坡防护与其他空间数据（例如平均降水和地表地质）之间的相关性；使用GIS数据库和一组地图叠加图来预先通过空间和统计分析，突出显示易受土壤滑坡或斜坡破坏影响的山区公路边坡防护。利用GIS数据库还能够开发山区公路山区公路边坡模型，该模型使用安全系数和边坡破坏位移准则，对荷载作用下土质边坡和路堤的概率三维稳定性分析进行评估。在三维稳定性分析中，概率模型评估荷载作用下山区公路边坡防护的失效概率，并考虑该问题所涉及的不确定性的不同来源，即不确定性源于实验室测量的剪切强度参数与原位值之间的差异。此外，所开发的模型还考虑了土壤特性的空间变异性和相关性，即使用概率和确定性方法预测荷载作用下由滑坡引起的公路边坡防护永久变形；评估影响主要运输路线的滑坡灾害，并准备了针对不同环境条件的滑坡灾害图（即显示预期位移和边坡破坏概率的图）。

2.3 构建边坡质量保证体系

回顾现有的公路边坡失稳风险评估系统不难发现，这些系统都具有一些主要的缺点，其共同特征是对边坡的地质和地貌缺乏重视。此外，气候条件（最常见的滑坡触发因素）的作用被减弱，甚至被忽略。需要指出的是，现有的风险评估系统要么只关注一种后果，要么仅累加一个以上类别的得分，这可能导致对后果类别重要性的估计不足。在实践中，山区公路边坡不稳定机理是深层的、块状的，并在整个公路边坡上延伸。因此，构建起完善的公路边坡质量保证体系，实现山区公路边坡高标准化，对于山区公路边坡设计和风险管理具有十分重要的意义。健全的质量保证体系是边坡工程安全的重要保障，设计要对原材料参数要求、设备制造配套要求 ，施工工艺或流程、检测与监测要求以及施工现场可能的不利工况等因素实施全面统筹考虑。由于山区公路边坡防护极易受到由节理岩体组成的不连续驱动故障的影响，因此，针对每种故障类型对沿山区公路路段的运动学可行性进行了分区，针对各个公路边坡提出了响应性的补救措施，以确保安全无间断的运输。

3 结束语

综上所述，在山区公路项目中，边坡防护设计为其提供了足够的保护，是保证山区公路整体安全的重要措施。在实践中，综合边坡防护设计存在的困难和影响因素，建议从业人员在实际设计过程中，从建设山区公路边坡稳定性管理系统、应用GIS技术开发山区公路边坡模型和构建边坡质量保证体系三个方面，实现山区公路边坡防护设计的质的发展。