淺談公路工程的邊坡施工技術

劉忠銘

（海南儒藝交通規劃勘察設計有限公司，海南海口570100）

淺談公路工程的邊坡施工技術

劉忠銘

（海南儒藝交通規劃勘察設計有限公司，海南海口570100）

總結了公路邊坡穩定的主要問題及其影響因素，從巖土特性、地質構造和地下水分布等內在因素，和邊坡堆載、雨水沖刷等外在誘因，進行了細致分析。歸納了公路邊坡穩定性防護的施工原則，并從坡面表層和邊坡深層兩個角度總結了相關加固施工技術及注意要點，表層防護可采用植草、工程支護、排水截水等措施，深層防護可采用力學和化學加固兩種手段。最后通過工程實例，結合相關加固施工技術，進行了針對性防護加固，取得了較好的邊坡穩定防護效果。

公路工程；邊坡；施工技術；滑坡；穩定性

0 引言

隨著我國公路建設的全面推進，部分公路的建設需要在復雜地質和地形環境找到解決方案，使得很多挖方路基和高填方路基的出現，這些公路結構所帶來的直接問題就是高邊坡及其穩定性，對公路的運營安全形成巨大隱患。我國每年都有多處公路發生邊坡失穩問題，汶川地震中公路邊坡的滑塌更是常見，邊坡的滑塌對公路運輸形成阻斷，不僅嚴重影響駕駛安全，同時也形成巨大的經濟延誤[1,2]。因此，在公路的施工階段，就應該針對可能的路基邊坡穩定性問題做詳細處理，盡可能降低邊坡的滑塌隱患，保障公路的運輸穩定與安全。

公路邊坡的穩定性問題很多是施工建造過程不重視引起的，沒有設定有效的邊坡穩定施工解決方案，使得運營過程中這些潛在危險被外界因素誘發，產生不良影響例如公路阻斷、公路破壞乃至人員傷亡[3]。論文將詳細總結路基邊坡的穩定性問題及其影響因素，分析邊坡失穩的內在機理和外在誘因，從而提出開展公路邊坡穩定性防護的施工技術方法，總結施工質量的管控措施，為公路安全提供保障。最后，通過一個工程案例，詳細分析了公路邊坡穩定的施工防護措施及其施工技術。

1 公路邊坡穩定性及影響因素分析

1.1 公路邊坡穩定性問題

公路邊坡穩定性問題包含公路滑塌淹埋、流石流泥、局部坍塌和落石等，這些病害都是邊坡不穩定所形成的，而其中滑塌問題發生最為普遍，影響也非常嚴重，是施工需重點考慮的因素，這里也主要探討公路邊坡滑塌的穩定性問題。

公路邊坡的滑塌類型多樣，根據形成機理可以分為平面破壞、鍥形體破壞、圓弧破壞和傾倒破壞四類，見圖1。

圖1 公路邊坡滑坡類型示意圖

（1）平面破壞是巖土沿著一個節理面、斷層或者層面，發生整體的錯動下滑。這類破壞一方面對于巖層或者土層有軟弱平面下臥層，則會沿著軟弱下臥層直接發生整體平面破壞；另外，對于巖層而言如果其節理面與邊坡傾向一致，且節理面的傾向角小于邊坡角而大于其摩擦角，則同樣很容易發生這類的平面破壞。

（2）鍥形體破壞則是邊坡中有兩組結構面與邊坡斜交，且相互斜交形成鍥形體，這類破壞也主要針對巖質邊坡。當兩個結構面的組合交線與邊坡傾向一致，且傾角要小于破面角并大于其摩擦角，則也容易發生此類的破壞。

（3）圓弧形破壞則整體是驗證圓弧形面形成山體滑坡，一般是土質邊坡或者巖性較差的巖質邊坡，其破壞機理是巖土的摩擦角與粘聚力形成的圓弧表面形成最弱層面，在長期作用下形成的滑坡現象，此類滑坡問題也是剪切型破壞。

（4）傾倒性破壞則是巖層面非常陡時，直接發生傾倒破壞，主要是重力作用大于巖層面之間的摩擦效應，使得發生一次性傾倒破壞。

1.2 邊坡穩定影響因素分析

從邊坡失穩破話的特性分析來看，巖土特性、地質構造和地下水分析是公路邊坡穩定性失效的主要內在因素，而邊坡堆載、爆破、雨水沖刷則是主要外在誘因。

巖土特性而言：對于土質邊坡，砂土容易流沙滑坡而黏性土的粘聚力較大不易破壞；對于巖質邊坡，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。

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。

地下水而言：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。

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。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。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代表巖土特性，進而引發邊坡安全。

2 公路邊坡穩定性防護的施工技術

公路邊坡防護需要首先確定施工方案，而施工方案的擬定應該滿足一定的原則，根據邊坡特點確定適宜的方案。其次，針對邊坡表層防護和深層防護兩類，提出相關的防護措施和施工要點，以保證邊坡的安全與穩定性。

2.1 施工方案擬定原則

公路邊坡的穩定性防護需要在保證邊坡失效概率很低的情況下，經濟地選擇相關防護施工措施，保證邊坡的安全穩定。因此，公路邊坡的穩定性防護施工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，以避免產生邊坡滑塌為主要導向，同時方便施工，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、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。

最后，內因和外因同時治理。引發邊坡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 表層防護的施工技術與要點

邊坡的表層防護主要是對邊坡的表面進行處理，穩定坡面的巖土，避免因坡面巖土因為風化以及雨水沖刷引起的滑坡病害。常見的坡面防護措施包括植物防護、工程防護和排水截水防護三種。

（1）植物防護，通過種草、鋪設草皮或者種植樹木的方式對邊坡進行覆蓋，利用植物的根系達到穩定加固邊坡的效果，一般是針對土質邊坡進行。植物防護的要點是選擇適宜當地且容易存活的植物進行種植，植物防護不僅能夠穩定加固邊坡，還能吸收公路車輛尾氣，凈化和美化環境。

（2）工程防護，通過人工建設框架梁、噴漿、坡面護槽等混凝土或者漿砌塊石坡面結構，在邊坡上形成坡面固定骨架，以提高邊坡的表面粗糙系數，減緩水流，穩定邊坡。常用的坡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。

（3）排水和截水防護，由于雨水對邊坡巖土特性的顯著影響，必須控制雨水浸入邊坡的含量，因而往往需要在邊坡頂部設置截水溝，將水流引出邊坡范圍之外；為了降低雨水對邊坡巖土的浸泡效應，需要在坡面和坡頂設置排水溝。

2.3 深層加固的施工技術與要點

有些公路邊坡的滑坡風險很大，采用表層防護不能完全解決該風險事件的發生，因此需要進行深層次的防護加固，主要有力學加固方法和化學加固方法兩種。

（1）力學加固，通過土釘、錨桿、錨索等外在措施，將軟弱巖層通過力學轉移措施固定到穩定巖層上，或者采用管樁和擋土墻等構造直接將邊坡進行穩定，從而將邊坡與更穩定的基礎連成整體，降低邊坡滑坡的風險。力學加固需要合適的設計錨桿或者管樁的數量、間隔、尺寸等，通過合理的設計構造，將風險邊坡進行控制。

（2）化學加固，通過添加外加劑的措施，將外加劑與巖土進行混合，產生化學作用，使得軟弱巖層、土層與新材料粘結形成整體，實現整體受力，降低邊坡滑坡風險。常用的化學加固有注漿法、化學劑法等。需要注意到的是，完全的化學加固通常也很難達到邊坡防護的效果，而一般是通過化學加固和力學加固兩種措施，更好地保證邊坡的穩定性。

3 工程案例分析

3.1 工程背景

某公路工程某標段以深挖方形式形成道路路基，開挖方量大，形成了長115 m，最大坡高40.4 m，平均10 m的邊坡，坡體開挖后地應力調整較大，形成了較大的松弛區,此外坡體存在基巖裂隙水，風化程度高，地下水較易在層面上積聚，因此，此類邊坡較易產生沿層面的滑移破壞。另外，強降雨的作用，雨水沿陡傾的節理或層面下滲，較易產生滲透壓力及靜水壓力，往往成為觸發邊坡失穩因素，需要進行邊坡穩定性設計。

3.2 邊坡穩定施工方案與實施

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。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。

預應力錨索的加固機理就是讓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。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M 30水泥砂漿；錨索主筋采用φ15.24 mm強度為1860 MPa的6束高強、低松弛預應力鋼絞線，設計噸位600 kN。錨索框梁梁截面尺寸為0.5 m×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。

4 結語

邊坡穩定性是公路工程建設的關鍵問題之一，特別是高邊坡的道路結構。總結了公路邊坡的穩定性問題和影響因素，對邊坡失效中影響最惡劣的滑坡問題進行了詳細探討，并提出了邊坡穩定防護施工技術，可以根據邊坡穩定特點從表層植草、工程支護、排水截水等方面開展工作，如果是邊坡實現風險較大的還需要采用力學或者化學等深層次邊坡加固方法，才能達到保證邊坡穩定的目的。最后通過工程案例分析了公路邊坡防護的施工措施和實施情況，取得了很好的施工效果。

[1] 張筱莉.淺談公路邊坡穩定性施工的技術[J].科技創新與應用,2012(10):153.

[2] 陶軍.高速公路工程中邊坡施工技術的實踐應用[J].公路交通科技（應用技術版）,2016(8):49.

[3] 賈濤.現代公路工程中邊坡穩定性的施工技術[J].中國高新技術企業,2014(15):99-100.

U415

B

1009-7716（2017）11-0131-03

2017-05-09

劉忠銘（1963-），男，湖南靖州人，工程師，從事路橋設計工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.040