公路工程中高邊坡的設計和變形勘察

【摘 要】 隨著我國公路工程的快速發展和投入的加大，高邊坡對我國公路工程造成的影響也在逐漸加深，尤其是近年來普遍存在的高邊坡變形的問題，對我國的公路工程造成了極大的困擾和損失，不僅耽誤了工程的施工，而且對當地的生態環境帶來一定的損害，為此，對高邊坡設計的研究顯得至關重要。本文對公路工程中高邊坡的變形勘察和設計進行了系統的分析，希望對公路工程中高邊坡的設計開展有一定的幫助。

【關鍵詞】 公路工程，高邊坡，設計，勘察

目前，隨著全球經濟的快速發展，各國對交通運輸的要求也在逐漸提高，對公路工程的建設都在不斷的發展和完善之中。而在公路工程中路基中的高邊坡問題一直是熱點問題，它作為公路的路基的重要組成部分關系著整個公路工程的好壞優劣。很多學者和施工技術部門等對高邊坡的變形勘察的方法進行了探討，對在高邊坡的穩定性分析方面也有不少的學術成果，但至今高邊坡的設計問題仍是一個難點，在設計過程中并沒有相應的規范可以遵循，可以說高邊坡問題仍是一個沒有解決并亟待解決的問題，也是近年來研究的一個熱點問題。

1 高邊坡變形的類型及應對策略

高邊坡的變形破壞有很多種形式，從不同的分類角度也可以分為很多不同的類型，如按變形性質可以分為：坍塌、滑坡、落石等，按變形的規模和范圍等由大到小可分為：坡體變形、邊坡變形及坡面變形等三種形式。第二種分類往往關系到邊坡防治工程的投入和難易，因此筆者主要從第二種分類的角度，對高邊坡變形的類型和應對策略進行一個系統的分析。

（1） 坡體變形：邊坡所在的地質條件較差，存在著不良的坡體，出現了貫通較長的傾向臨空的結構面，地下水對邊坡造成了大范圍的不利影響，而且此種情況下，邊坡的高度較高，產生了大規模的坍塌、滑坡等邊坡整體失穩的變形，這種變形的范圍遠遠超出了邊坡范圍。這是由于這種變形的規模大，造成的危害常常是非常嚴重的，坡體變形也因此成為了邊坡穩定性分析評價的重點。針對這一變形情況則需要結合邊坡的設計采用一定的支擋工程措施，必要的時候還有配備一定的排水和減重的措施，從而能最大程度上確保邊坡的穩定。

（2） 邊坡變形：邊坡在地質條件不佳，含水量較高的情況下出現了傾向臨空的結構面，這種破壞的深度在7m之內，可以發生一級或多級的破壞，但均是發生在邊坡范圍的局部破壞。針對這一破壞可采取改變坡形和坡面等措施

（3） 坡面變形：是指坡體和邊坡都是穩定的，而僅僅在坡面發生了深度為一到兩米左右的坡面剝落等變形。這種情況下只需采用一般的加固措施即可，如護面墻，植草等措施。

2 高邊坡變形的原因分析

高邊坡變形的形成有一定的自熱因素的影響，但更大程度上取決于人為因素的作用，因此本文以下主要從工程方面分析上述變形的成因。關于高邊坡變形形成的原因，筆者認為主要體現以下幾個方面：

（1）在公路工程的勘察工作中地質工作的不完善，對邊坡的地質要求沒有給予足夠的重視。在高邊坡選址過程中，并沒有嚴格的遵循選線的原則，甚至缺乏專門的地質勘測，憑經驗盲目的選址。將路線布置在了老滑坡或是有潛在滑坡的地點，因此大規模的施工會造成老滑坡的復活，同時也會出現新生滑坡。

（2）對高邊坡的重視度不夠，高邊坡的設計缺乏規范。常常因為工程緊或過分的突出了工程成本等造成在坡形設計缺乏一定的依據，沒有設置排水或加固等措施，為邊坡的穩定埋下了潛在的隱患。

（3）施工方法不科學。如爆破工程的不科學破壞了坡體的整體性，開挖后長期不防護，不加固。

3 高邊坡的勘察

對高邊坡的勘察工作一般分為四個步驟，分別詳細介紹如下：第一，基礎資料的收集：即對邊坡所在地的地質結構，自熱條件等資料進行收集；第二，地面調查，即對邊坡所在位置的地貌、地層結構、變形發展等進行調查分析；第三，勘探，即對在地面調查中不清楚的問題進行第一步勘探，以鉆孔為主；第四，穩定性評價，其主要分類和分級等如表1 所示，其中對穩定性的分析步驟如圖1所示。

4 高邊坡的設計

（1）設計原則

主要有以下四條：

第一，對于低于40m的高邊坡以放緩坡率為主，大于40m的則應盡量坡率較陡，此時為了減小坡的高度可以采取一定的支擋加固等措施，這樣做的原因是為了避免緩坡造成的地皮浪費，防止對當地植被等環境的破壞；第二，在設計工程中，高邊坡應具有排水系統，且無論是地表排水還是地下排水都應該完善，從而預防水對邊坡造成的危害；第三，加固工程應同時顧及地腳和局部，既要加固邊坡基礎的支撐力，也要注意確保局部的穩定；第四，在整個施工過程中要做到對環境的保護，在于環境和諧的情況下實施工程項目的建設。

（2）設計方法

本文開始的時候已經提到，在高邊坡的設計中至今仍沒有具體的規范可循，設計方法也是各有不同，一般常用的有以下三種：1）經驗對比法，即以類似條件下的已經建造的邊坡為參考進行設計；2）力學計算法，即通過對坡體結構等建立優化模型（例如圖1所示），通過優化設計得到合適的邊坡參數；3）地質比擬法，即通過調查自熱存在的比較穩定的邊坡從而得到可以和工程項目相似的坡形和坡高等邊坡常數；此外邊坡的設計中還涉及到對坡率、加固和排水等的設計。

下面著重說明穩定邊坡角的設計，以巖石質量法為例，如圖2 所示，橋梁埋深要位于穩定邊坡角以內，依此來得到橋梁基礎的合理位置和埋深。其計算式為

α=1417ln（γwRlogD）+3

圖3 注：h-邊坡高；α-自熱邊坡角；L-橋基距眉峰距離；θ-穩定邊坡角

（3）設計的特殊性

在高邊坡的設計中表現出了一些獨有的特殊性，主要為：1）設計對地質資料的要求比較高，詳細的地質資料是確保設計完美的重要因素。2）設計是對未來高邊坡可能遇到的問題的一種預測性的設計，對高邊坡變形的發生及其部位都要做到合理的預測，資料的準確是確保設計成功與否的關鍵。3）在設計的工程中存在著一定的風險。在基礎資料的收集中，地質資料的不完善，地質條件的復雜，即勘探的不足等在很大程度上都加大了設計的風險。人工的大規模、大范圍的開發很可能對自熱形成的地質結構造成影響，改變了原來的應力狀態，如地下水出現向下滲透等現象，這些風險在設計中都是會經常發生的。4）設計具有動態的特性，根據施工工程中的反饋不斷的更新和完善設計內容，從而確保設計的準確性。5）設計對施工具有更高規格的要求，在施工工程中，施工方法是否科學直接關系到設計的實現與否。

5 結語

高邊坡的設計和變形勘察一直以來是人們關注的工程問題之一。國家對基礎設施的投入加大，各地都在上馬一批公路工程項目等，根據不同的地質條件和地理環境對高邊坡問題進行因地制宜的研究是目前學術界對高邊坡的主要研究內容之一。本文從理論上系統的分析了高邊坡變形的類型及預防措施，同時探討了其成因的人為因素，給出了勘察和設計的方法原則。希望對高邊坡方向的工作者有一定的指導和幫助。

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