道路邊坡的滑坡因素分析和處置方法

張 帆

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016)

0 引 言

在修建高速公路過程中，不可避免地進行開挖路塹和路基的填筑，從而形成了大量的道路邊坡，不同的地質環境下，影響高速公路邊坡穩定性的因素均不同。

滑坡的產生主要由于外在因素造成邊坡穩定性不足。若發生滑坡即會造成嚴重交通線阻塞甚至直接威脅人民生命財產安全，作為邊坡工程的重點，滑坡治理需要在采取具體治理措施前對滑坡的產生原因進行詳細分析。另一方面，為了達到最終減輕地質災害，防治不必要的生命財產的損失，也必須對邊坡的穩定性進行詳細分析。

1 道路邊坡防治措施

在國內外學者的努力下，目前已經在邊坡穩定性分析上得到了大量成果。目前，對主流的邊坡穩定性分析方法主要有：數值分析法和傳統分析法兩類。傳統分析方法主要基于極限平衡理論對邊坡的穩定性進行分析，出現了圓弧滑動法、Janbu法和Bishop法。在對巖土坡體進行簡化后使用牛頓力學進行分析。

數值分析方法是隨著計算機技術的迅速發展，利用有限元以及邊界元進行快速計算得以實現，數值分析方法得到了長足進步。在使用數值模擬軟件對邊坡穩定性進行分析和模擬后，對邊坡防滑措施的合理性進行分析后，以便對后續邊坡監測和治理提供依據。

目前國際上針對道路邊坡的主要防治主要有四類：改變邊坡斷面形狀、直接加固邊坡坡內部巖土體、完善邊坡排水措施、采用支擋結構。

1.1 改變邊坡斷面形狀

這種方法是指減少有可能發生滑動部分邊坡的物質，通過減小邊坡的坡度等方式來保障邊坡的整體穩定性。

1.2 加強排水

傳統的排水措施主要分為：地下排水與地表排水。通常使用排水溝或其他排水通道將地表與深度較淺地下水排至邊坡范圍外。通常對于較深的地下水會采用盲溝等進行排水，一般深溝內部會填充粗礫石或有機合成纖維，同時會在盲溝外側加上過濾滲透材料形成反濾層防止土顆粒阻塞排水通道；對水量較大難以通過管道的部分，還可通過水泵進行抽水外排。

1.3 支擋結構

采用支擋構筑物防護是指在邊坡坡腳或坡體表面鋪設防滑結構，以減少滑坡產生的掉落或結構物。通常使用的支護結構主要是擋土墻，擋土墻種類眾多，根據結構類型可劃分為扶壁式擋土墻、懸臂式擋土墻、加筋式擋土墻、重力式擋土墻。

1.4 內部巖土體加固

這種方式是借助其他工具直接對邊坡內部進行加固。通常采用的方法包括：加裝預應力錨桿、對邊坡內部裂縫進行灌漿封閉、預應力錨索、注漿錨桿等。

2 道路邊坡滑坡因素

無論是何種邊坡，產生滑動均是由于內因和外因共同作用的結果。內在因素主要包括：土的物理力學特性、邊坡的內部地質構造，地下水情況、氣候條件等。外在因素則主要包括：人類生產生活活動、邊坡堆載、道路運營過程中的震動等。

2.1 內在因素分析

邊坡的巖土體特性直接決定了邊坡的強度以及穩定性。邊坡根據坡體的巖土體類別可劃分為土質邊坡和巖質邊坡。對土質邊坡而言，砂性土由于粘聚力小，極易發生流沙滑坡，粘聚力大的黏性土則不容易形成連續滑動面；就巖質邊坡而言，根據掩飾的產狀可分為順層巖質邊坡和反傾巖質邊坡。在巖石本身強度低或較破碎的情況下，滑坡形成的滑動面往往沿巖石中最為薄弱的界面開展，相較逆層巖質邊坡，順層巖質邊坡更容易產生滑帶。另一方面，地質構造也會對邊坡產生極大影響，斷層、是否處于地震構造帶、巖體風化程度等均是影響邊坡穩定性的關鍵因素。隨著風化的開展，使得巖石在表層逐漸形成節理裂隙，以裂隙為滲水通道，會進一步增加邊坡發生滑坡的風險。

地下水也是影響邊坡穩定的決定性因素之一，水會直接影響巖土體的物理力學性質，降低巖土體抗剪能力。隨著地下水位變化，邊坡的剪切力和法向力也會隨時產生變化。相應軟弱滑裂面也會變化。

2.2 外在誘因

通過調查，在眾多的邊坡失穩案例中，邊坡頂部不合理堆載所引發的滑坡占了相當大的比例，如廢棄土方堆積、違規建筑物的構建等。若建筑物位于滑體范圍內時，其作用就是提高了滑坡的下滑力，加速了滑動面的形成。爆破會對邊坡產生具有較大的瞬時沖擊，在道路施工過程中，尤其是路塹的施工時，經常會運用爆破手段進行巖體開挖，爆破對于周邊巖土體會直接產生爆破沖擊。若對邊坡的地質調查不夠詳細，邊坡巖層條件掌握不夠準確，極易導致爆破位置的不當選擇，此時，爆破產生的震動和沖擊很容易誘發大規模的滑坡的滑塌。地震會對道路邊坡產生顯著影響，是否存在地震和震，地震是滑坡最大不可抗隱患，在地震影響下產生的慣性使得邊坡失穩破壞常是瞬時的。降水則是道路運營過程中，沖刷則是道路后期運營過程中，影響邊坡穩定最長時間的問題，若沒有合理的邊坡排水設施，就會造成雨水和地表徑流的下滲和坡面的直接沖刷，影響巖土體的物理力學特性，造成邊坡植被的破壞和水土流失，最終造成滑坡。

3 工程實例

3.1 工程概況

牙買加南北公路分為三段，本工程位于牙買加中部的一處。2016年5月28、29日分別下了2場暴雨，日降雨量分別達到49.2 mm、55.4 mm，5月30日晚上，K6+750～K6+820段邊坡自第4級平臺往下出現滑塌。6月1日我公司收到邊坡滑塌的消息，并組織召開了滑坡處理方案研討會，懇請施工單位對滑坡范圍進行了測量，6月7日派人到JAMAICA進行了現場踏勘。

通過現場踏勘發現，該邊坡主要為強風化安山巖邊坡，全風化及殘積土很薄，主要分布于坡頂、邊坡的兩側部位?；螛短朘6+750～K6+820，長度約70 m，下大上小，上開口位于4級平臺的內側，頂寬約2～3 m，中部滑塌體厚度為4～5 m，錯臺高度達8 m，上部滑床為強風化安山巖，滑塌體侵占了右側硬路肩和一個行車道，附近路面未見拱起，推測剪出口位于坡腳附近。

3.2 滑坡原因分析

(1)內在因素

邊坡高度大，開挖形成臨空面；巖體節理裂縫發育，開挖后表面風化加快；巖體風化不均勻，軟弱夾層多。

(2)外在因素

原排水系統基本失效，坡面匯水無法快速排出路界：排水系統失效，坡面積水無法通過排水系統迅速排除，而在路界范圍滯留、下滲，一方面對坡面造成沖刷破壞，另一方面軟化巖體結構面，加速巖體的風化，增大邊坡自重，降低巖體強度及結構面的抗剪強度，從而最終誘發邊坡失穩。降水強度大：項目區濕熱多雨。2016年5月28、29日分別下了2場暴雨，日降雨量分別達到49.2 mm、55.4 mm，進而于5月30日晚上，在K6+750～K6+820段邊坡第4級平臺出現滑塌。因此，邊坡滑塌為內在原因與外在誘因綜合影響產生的自然水毀災害，強降雨是重要的誘發因素。

3.3 邊坡穩定性分析

首先結合室內試驗指標和《公路路基設計規范》確定的邊坡的各項物理力學參數，綜合確定滑動面的抗剪強度指標選擇代表性斷面進行穩定性驗算，分正常工況為天然狀態下的工況，非正常工況Ⅰ為處于暴雨或連續降雨狀態下的工況， 非正常工況Ⅱ為考慮地震荷載狀態下的工況。三種工況進行驗算。

經過參數計算，采用簡化Bishop法計算刷方后邊坡K6+800斷面的穩定系數，并選擇尚未滑塌路段的代表性橫斷面K6+720進行穩定性驗算，檢查附近邊坡的穩定性。如穩定性安全系數不滿足規范要求，根據計算的穩定安全系數確定加固方案。經過加固后，所得計算成果如表1所示。

表1 邊坡穩定性計算成果表

4 結 論

隨著高速公路建設的飛速發展，在多種因素的綜合影響之下，邊坡防治問題逐漸成為影響道路后期運營過程中最為常見的問題，因此加強對道路邊坡穩定性影響因素的研究以及深入研究邊坡防治措施就顯得至關重要。本文綜合調查了影響邊坡的內因和外因，對常見的邊坡防護措施進行了總結，并結合牙買加南北公路對邊坡穩定性影響因素進行了實際分析，對日后國外公路援建項目提供必要的借鑒作用。