关于公路高边坡治理设计的探析

关于公路高边坡治理设计的探析

朱建军

广东佛山地质工程勘察院528000

摘要：随着山区高速公路的发展，路线等级高，路基宽，开挖量大，出现了大量高边坡，从而也发生了众多高边坡的变形和破坏问题。

关键词：公路；高边坡治理；设计

引言

随着我国公路的快速发展，线路的曲线半径也要求越来越大，加上我国的独特的地形地貌与地质条件，公路与铁路将不可避免的经过众多高边坡。一般将人工开挖形成的、高度大于30m的岩质边坡和高度大于20m的土质边坡称为高边坡。对高边坡的治理使用最多是的采锚固方式，岩土锚固在于它能充分发挥岩土材料自身固有的能量，最大限度地调动岩土介质的强度和潜力，主动加强岩土体的自稳能力，控制工程有害变形的发展，能把结构物与岩土体紧紧地连锁在一起，将结构物的拉应力有效地传递给岩土体，能确保岩土工程的施工安全和长期稳定。某公路经过一带为岗地山坳和低山丘陵区，地势起伏较大，标高在40～300m之间，边坡众多，其中主要以高边坡为主。

1公路高边坡治理设计存在的问题

高边坡的稳定性问题在铁路、公路、矿山和水利建设中早已存在，近年来在高速公路建设中尤其突出，由于高边坡是将地质体的一部分改造成人为工程，因此它的稳定性受控于边坡所在岩土体的基本特性—地层岩性、地质构造、岩体结构、坡体结构及水文地质条件等，以及人为改造的程度——开挖高度、坡形和坡率。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性，使得高边坡设计也十分复杂。

2公路高边坡稳定的影响因素

要进行高边坡的治理设计，首先要分析影响高边坡稳定的因素，搞清边坡病害的形成条件。

2.1高边坡的工程地质特征

（1）地层岩性。地层岩性及其组合是构成高边坡的物质基础，岩性决定岩石的强度、抗风化能力、岩体结构及所能保持的边坡高度。岩石软弱，风化深度大，构造破碎严重，当切坡高度、陡度达到一定值时会发生失稳现象。（2）地质构造。地质构造决定岩层的产状、节理裂隙的性质及发育程度、断层破碎带的性质等，这些因素又决定了边坡的岩体结构。受构造的影响，如高边坡体上节理裂隙发育、岩体破碎，将严重影响路堑高边坡的稳定性，局部边坡的稳定主要受倾向临空不利结构面的控制。（3）边坡岩体的风化程度。岩体风化一方面破坏了岩体的完整性，另一方面使岩石物质成份发生变化，导致岩石物理力学性质发生改变，直接影响岩体的强度及构造特性，进而影响边坡的稳定。风化程度一般分为四级，即全风化、强风化、中风化、微风化。不同的风化程度表示着岩石受改造的程度及其力学属性的差异，同时也预示着其变形特征及主要变形影响因素的改变。（4）水文地质条件。水是造成边坡失稳的重要因素，地下水软化岩（土）体，降低其强度，增大容重而增大了下滑力，产生静、动水压力，产生边坡的失稳。坡体内具有丰富的地下水，岩性软弱，往往导致大规模变形如坡体滑坡、边坡滑坡的产生，因此是否具有地下水及地下水的发育程度是评价边坡稳定的重要元素。

2.2边坡的设计措施

边坡的开挖是对自然应力状态的重大改变，是造成边坡失稳的直接原因，因此边坡的设计措施是否合理是决定边坡稳定的关键，它包括确定坡形、坡率、边坡高度和防护结构的类型等。故在一定的工程地质条件下，边坡的稳定性取决于设计措施是否与地质条件相适应。

2.3施工方法、工艺及施工顺序

公路工程与运输对边坡的稳定有很大影响，应结合不同地质条件及工程特性，在设计合理的前提下，做好施工组织，选择有效的施工方法及工艺，尤其做好开挖与支挡工程的有机配合。如对危重病害边坡，必须分级开挖，随即支挡，挖一级，支挡防护一级，再向下挖。若一挖到底再防护，可能发生新的变形，增加投资及影响施工进度。又如高边坡加固采用锚固工程，近二十年来在国内外大量应用，比较成功。

但锚固工程主体为地下隐蔽工程，且工程质量与施工技术密切相关，对锚固工程施工队伍的专业技术水平要求较高，应选择有经验、责任心强的施工队伍，并加强施工质量监督与管理，确保边坡稳定和结构安全。

3公路高边坡治理设计的研究分析

本文以某公路工程三个地段为例进行分析，某公路经过一带为岗地山坳和低山丘陵区，地势起伏较大，标高在40～300m之间，边坡众多，其中主要以高边坡为主。公路线路工程区属亚热带季风气候区，雨量充沛，特殊的气候给边坡治理带来挑战。

3.1滑坡破坏机理及支护类型选取

（1）某路段左侧高边坡最大高度为36m，坡向与岩层呈大角度相交，为斜向坡，属于较稳定型结构边坡。边坡开挖后全风化层段节理面切割楔形体易发生崩塌，为欠稳定边坡，边坡的破坏类型为楔形体崩塌。设计时采取放缓边坡，坡面采用局部锚杆框架防护与绿化相结合的综合防治措施。一级—三级坡采用锚杆框架加固，设计锚杆长度8—12m，四级坡因结构面的存在，加上全风化页岩易发生碎石脱落，最后采用了GPS2柔性支护，同时采取绿化措施；五级坡及其他坡面两侧低矮段采用厚层基材喷播绿化防护。（2）经分析其破坏类型为风化层滑动破坏。左侧边坡采用台阶式边坡，每8m高度设置一级台阶，台阶的宽度为2m。（3）某路段左侧高边坡地层主要为粉质黏土、碎石、全风化白云岩，边坡最大高度为54m，碎石为Ⅱ级普通土，硬塑状粉质黏土、全风化白云岩为Ⅲ级硬土，整个边坡属于土质边坡。经削坡扰动后，可能产生坍塌等不良地质现象，左侧边坡稳定性差，其破坏形式为圆弧滑动破坏。边坡采用台阶式边坡，每9m高度设置一级台阶，台阶的宽度为2m。设计时在二—四级坡采用预应力锚索进行锚固，锚固段长度为8m。

3.2支护设计的合理性

对两个岩质高边坡采用赤平投影法进行稳定性分析，主要因岩质边坡的破坏主要由节理面控制。对楔形体崩塌破坏边坡，主要以全长粘结型锚杆加固，可确保边坡局部不发生崩塌破坏，同时大大提高滑裂面的抗剪强度。对风化层滑动破坏的岩质边坡与圆弧滑动破坏的土质边坡，采用了锚杆与预应力锚索联合防护措施。使用预应力锚索主动防护，确保了下一级边坡施工过程中的安全，同时允许边坡发生一定的滑移。当产生一定的滑移后，预应力锚索的拉力进一步增加，从而增大了滑裂面的接触应力，因此滑裂面上的摩擦力也将增加，此时整个滑动面上的塑性应力得到调整。当在边坡开挖过程边坡体发生过大位移时，预应力锚索有可能因受力过大导致破坏，所以在施工过程中有必要对锚固好的锚索拉力进行校核，当过大时应该考虑是否有必要进行释放，对于风化岩质边坡，塑性应力调整过程中或许发生位移与更大，所以在设计中，为了让边坡自身内力能充分发挥出来，应有足够的自由段或锚索刚度合适，这样可允许锚固端发生足够的位移，有利于发挥出边坡自身稳定性。

结束语

综上所述，通过采用预应力锚索对滑动破坏型边坡主动加固，达到了允许边坡发生一定位移的目的，充分发挥其自稳能力，并结合全长锚固锚杆支护、GPS2柔性支护及喷播绿化对高边坡综合治理，实现了经济、合理、安全、适用的目标。

参考文献

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