山區公路邊坡崩塌的成因分析及處置措施

閆忠梅

（延安市安塞區交通運輸局，陜西延安717400）

山區公路邊坡崩塌的成因分析及處置措施

閆忠梅

（延安市安塞區交通運輸局，陜西延安717400）

總結了山區公路邊坡崩塌的主要成因，并分析各個成因的力學原理。提出開展邊坡穩定防護的設計原則和方法，需要總結表層防護和深層加固手段，提高邊坡的穩定性。最后，結合實際工程，在分析邊坡基本特性和地形地質特點的基礎上，提出了處置方案，并取得了良好的加固效果。相關成果可為邊坡滑塌的設計與防治提供參考。

山區公路；邊坡；崩塌；成因分析；處置措施

0 引言

我國公路交通系統建設愈加完善，為了滿足各種區域人們出行要求和交通運輸要求，需要在復雜山區環境建設公路。山區環境的公路建設，往往面臨著高大邊坡問題，而邊坡的穩定性一直是影響公路運營安全的關鍵因素，這其中，巖體邊坡的崩塌是重要邊坡穩定問題，它來勢迅速，并可以直接淹埋道路和沖毀車輛，對山區公路形成非常嚴重的威脅[1,2]。

公路邊坡崩塌一般是指陡峭斜坡上的巖體或者土體，由于自然重力作用或者其他突發外力作用（地震、泥石流等），而使得邊坡突然失穩，向下滑塌、翻滾。由于山區公路的建設為了滿足路線高程規劃要求，部分區域需要進行路基挖方處理，部分區域直接面臨大巖體邊坡，公路的修筑一方面對邊坡造成了一定的擾動，再加上自然地質的潛移默化作用，使得巖體邊坡崩塌也是不可避免的因素[3]。

為了保障山區公路的運營安全，需要對邊坡的穩定性進行必要的分析論證，從而制定合理的加固穩定方案。論文詳細分析了邊坡崩塌的影響因素，對各因素的影響機理進行了分析；其次，提出邊坡崩塌的設計防護原則和方法，充分利用現有資源進行防護加固；最后結合工程實例分析了巖體邊坡防崩塌的設計與加固。

1 邊坡崩塌的成因分析

邊坡崩塌類型多樣，根據形成機理可以分為滑動型、落石型和流動型。滑動型就是巖層在外力作用下沿著軟弱層發生順層滑動，或者爆破導致的巖層沿著節理和裂隙發育的面形成整體滑動所致。落石型是指較陡的邊坡上容易產生落石，可能是大面積的落石坍塌，其形成原因往往是長期的環境作用下邊坡巖石裂隙發育，被不同的裂面分割成軟弱的短塊，在雨水沖刷作用下導致坍塌，這種滑塌型式常見于硬巖下臥軟弱巖層。流動型則是砂石、風化巖土、松散沉積土等還未形成完整的整體，在受到大雨沖刷作用下產生流動引發整體坍塌所致。

根據公路邊坡崩塌的發生情況，其形成主要有：地形條件、巖石條件、構造條件、水的作用四個重要因素。

1.1 地形條件

邊坡崩塌一般在陡峭聳立的地形環境，根據多個公路邊坡崩塌事件的調研分析，規模很大的崩塌主要發生在邊坡高度大于30 m，邊坡坡度在45°以上的陡峭斜坡上。破面巖石凹凸不平、節理裂隙發展也是重要形成因素。當然，其他地形條件也會發生邊坡崩塌現象，但規模一般不大，因此需要針對上述地形條件的邊坡，詳細分析其穩定性。

1.2 巖石條件

巖質邊坡，如若巖石自身強度不高，形成不連續，存在破裂等軟弱層，則破壞往往是巖石最弱連接界面展開，順坡向層狀巖層容易產生剪切型破壞，碎裂散狀巖層則易形成滑動型破壞。

1.3 構造條件

地質構造而言，是否存在地震和震動、巖土風化狀況及出露位置等是關鍵因素，地震和震動是最大的安全隱患，受地震作用的慣性力作用，邊坡的失穩和破壞往往是瞬時的。此外，斜坡巖層的完整也也是關鍵因素，自然的斜坡通常是不同構造和產狀組合形成，如果巖層處于不利位置如傾向臨空面、節理發育、節理被割切等，則為崩塌的形成創造了條件。

1.4 水的作用

地下水直接影響巖土的基本物理特性和力學特性，隨著地下水位的變化，巖土的剪切力和法向力在變化，相應的最弱破壞面也在不斷地變化，如果邊坡中某些微裂縫存在，則地下水的存在嚴重削弱結構抗力，并形成靜水壓力增加裂縫的開展。

1.5 其他因素

邊坡崩塌除了上述內在因素在，還有外在因素的影響：首先，邊坡不合理的堆載會誘發邊坡的失穩，當邊坡上的堆載荷載處于滑動面以內時，其作用就是增加滑動外界力，引發滑動失效。其次，施工爆破具有極大的瞬時沖擊，如果對邊坡巖層掌握不準確，導致爆破位置選取不當，很容易引發大面積的滑塌，不僅威脅施工人員安全，同樣需要較大的代價進行后期的邊坡整治，爆破常見于邊坡施工中，同樣需要引起注意。最后，雨水沖刷則是道路運營中的長時間作用問題，如果邊坡雨水排泄不合理，雨水的滲入和長久沖刷會改變巖土特性，進而引發邊坡安全。

2 公路邊坡崩塌防護設計原則和方法

2.1 防護設計原則

設計需要在保證邊坡崩塌失效概率很低的情況下，經濟地選擇相關防護設計措施，保證邊坡的安全穩定。因此，邊坡的防護設計應遵循以下基本原則。

首先，應該以就地取材、以防為主、方便施工的原則制定防護方案。防護方案充分利用建造區域的材料和措施，以避免產生邊坡崩塌為主要設計導向，同時方便施工施工，減少建造成本。

其次。深度調研，制定科學防護方案。防護方案的確定應該以實際地形、延性、地質條件為基礎，同時需要掌握建造區域的實際環境特性，科學選擇材料、工藝和建造工法，不可隨意減少必要的防護措施，也沒必要進行非常保守設計。

最后，內因和外因同時治理。引發邊坡崩塌失穩的內在因素如巖土特性差、地質構造復雜處于斷裂帶、地下水發達等，需要進行必要的巖土加固、地下水排放等；同時，也需要特別關注外在因素如堆載、爆破、雨水沖刷等，避免滑動面內的堆載，爆破選擇適宜的途徑和位置，建造完成后進行邊坡表面排水防護等。

2.2 邊坡崩塌防護方法

邊坡崩塌的防護可以從表層防護和深層加固防護兩個方面進行[4]：

（1）表層防護加固

表層防護也稱破面防護，由于公路邊坡的表層經常受到降水和環境荷載等作用，因此其表層很容易受到破壞，而一旦表層破壞，就會影響到邊坡的內在構造和穩定，因此，需要通過在破面設置措施固定路基邊坡，達到穩定性要求。對于巖石面邊坡，則可以采用框架梁、噴漿、破面護槽等混凝土或者漿砌塊石破面加固的方式，在邊坡上形成破面固定骨架，以提高邊坡的表面粗糙系數，減緩水流，穩定邊坡。常用的破邊框架加固類型有石拱形、預制塊型、六邊形等，這些除了穩定邊坡，還能增加一定的美觀效果。

對于非常陡峭的巖體邊坡，則需要進行表層巖體的修理，使得巖體向外傾角不大；并通過支撐、支護和嵌補等方式，對于本身就存在很大安全隱患的巖體邊坡進行必要表層加固防護，見圖1，并同時深層加固防護手段。

圖1 陡峭邊坡的表層防護

（2）深層加固防護

對于邊坡崩塌穩定性問題非常突出的，以及邊坡非常陡峭的，需要進行邊坡深層次的加固防護設計，提高其穩定性。常見的深層加固防護有土釘加固、錨桿加固、錨索加固和注漿加固等。土釘、錨桿、錨索都是采用預應力方法將邊坡施加壓應力并錨固到穩定的巖層上，使得邊坡與穩定巖層形成整體；注漿加固則是通過改變邊坡組成成分和特性，使得邊坡與新注入材料形成整體連接。

3 工程案例解析

某山區公路的建設面臨復雜的地形環境，因此需要大面積的路基開挖，某標段在路基開挖過程中出現了很大的崩塌堆積體，由于線路建設直接在崩塌堆積體不足10m地方，而邊坡高度達到40 m。前期通過對邊坡初步的穩定分析，在運營施工過程中存在很大的邊坡失穩崩塌的風險，需要在施工中進行必要的防護加固，見圖2。

圖2 道路邊坡崩塌體現狀

根據對該區域巖土狀況和地質條件的調查，本區局部地形較陡，邊坡主要由粉質粘土、強及中風化花崗巖構成，易誘發局部崩塌等不良地質現象，長期暴露易受沖刷，影響整體穩定水理性差，因此設計采用：（1）上破面坡度削弱減載；（2）中下破面采用錨桿、錨索強加固方式處理,同時配合表層正方形框架梁加固；（3）進行地表排水和截水的治理方案。

首先，上破面坡度削弱和減載，對于突出高坡度區域，采用削弱方式形成統一的防護破面，并在上下邊坡連接處采用漿砌塊石防護，上邊坡清除不穩定的土方使得破面卸載，并讓自然植被生長，保證邊坡穩定、美觀和自然性；其次，采用錨桿和錨索讓中下軟弱的邊坡通過預應力錨索固定到穩定的巖層中，從而使得其變形受到約束，整體保持穩定平衡；最后，根據調查，區域內的邊坡地下水較為發達，設計中需要采用有效的排水措施，疏排邊坡地下水，增加邊坡的穩定性。

根據設計檢算，采用錨索框架，錨索設三排，長20 m；錨索采用普通拉力型預應力錨索，錨索體直徑φ150 mm，注M30水泥砂漿；錨索主筋采用φ15.24 mm強度為1 860 MPa的6束高強、低松弛預應力鋼絞線，設計噸位600 k N。錨索框梁梁截面尺寸為0.5m×0.5 m，嵌入深度為0.40 m，正方形，C30混凝土灌注，配合高邊坡的整體防護。就能達到整體穩定性效果。

排水設計分別在坡頂設計截水溝，在破面設置排水溝，并在坡底設置截水溝，最大程度減弱雨水和地下水對邊坡穩定的潛在威脅。

通過邊坡防護實時，邊坡崩塌問題得到了解決，防護實施效果良好。

4 結語

邊坡崩塌對山區公路的運營安全和穩定形成了直接威脅，嚴重的將直接淹埋道路并摧毀車輛，具有很大的安全隱患，因此需要在施工或運營中進行防護處置。論文詳細探討了山區公路邊坡崩塌的影響因素，從力學機理上分析了影響原因和過程；并提出進行邊坡崩塌處置的設計原則和方法，不僅需要進行表層加固防護，還需要進行深層加固，使得邊坡穩定能夠得到控制。最后結合以實際工程案例，分析了邊坡崩塌的處置和防治措施，防護效果良好，可提供工程參考。

[1]趙曉峰.山區公路邊坡崩塌的成因及處理[J].土工基礎,2016(5): 563-565.

[2]黃勇,陳曉光,劉濤,等.天山公路邊坡崩塌破壞模式及防治對策研究[J].公路交通科技(應用技術版),2008(S1):257-279.

[3]尹文鋒,陳長勝,尹祖超.山區公路邊坡防護技術研究[J].人民長江,2011,42(20):13-15.

[4]葉金圳.林區公路路基邊坡崩塌原因與防治[J].福建林業科技, 2003(4):35.

U418.5+2

B

1009-7716（2017）06-0177-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.052

2017-03-16

閆忠梅（1980-），女，陜西安塞人，工程師，從事農村公路建設管理工作。