公路工程中邊坡綜合治理技術的探究

呂 童 廣州科技職業技術大學中級土木工程師

1 引言

邊坡災害一直是公路工程中常見的問題，在20 世紀80 年代以前，我國的公路由于交通量小，公路建設等級低，公路工程中的高填深挖路基較少，邊坡防護沒有得到重視。隨著我國公路工程的不斷發展，邊坡的失穩破壞問題逐漸凸顯出來，致使交通中斷，給人們的生命和財產安全帶來威脅。

2 公路工程中邊坡治理的重要性

在公路工程中，邊坡垮塌病害是影響公路工程施工質量和施工進度的重要因素。在實際的公路施工中，由于邊坡的開挖改變了山體的地形條件和巖體構造，因此邊坡開挖后的防護治理需要受到高度重視。邊坡的主要破壞類型包括：滑坡、崩塌、風化剝落以及泥石流等。隨著公路工程的大量建設，工程中所面臨的地質條件越來越復雜，邊坡的高度也越來越高，由邊坡失穩引起的安全事故也越來越頻繁[1-2]，因此對工程施工中邊坡綜合加固治理的研究很有必要。

目前邊坡加固防護的主要措施有：削坡減載、排水與截水、錨固、抗滑樁、抗滑擋土墻支擋、錨桿框架梁、植物框格護坡以及護面等。在邊坡治理工程中強調措施綜合治理的原則，以加強邊坡的穩定性。隨著科學技術的發展，邊坡治理技術得到了進一步的發展，并逐步走向完善[3]。現在越來越多的研究已經從被動的邊坡治理轉換為預防加固，在新時期下，邊坡的預防加固和綜合治理是公路工程實施中的重要內容。

3 邊坡治理中存在的問題及邊坡失穩分析

3.1 邊坡治理中存在的問題

首先，施工單位對邊坡開挖防護不夠重視，在公路施工管理中，對邊坡的開挖防護沒有相應的管理制度和實施方案，同時，施工過程中的技術水平較低，不能有效地管理和優化施工，主要表現為施工人員的素質低、施工技術差、施工中存在違規操作等。

其次，設計人員和勘察人員對相應邊坡地質條件的掌握程度較差。由于設計周期短，其設計缺乏相應的地質數據支撐，導致防護措施設計不合理。

在當今的公路工程建設中，路塹邊坡的穩定性評價和治理加固技術還存在一定的局限性。特別是巖質高邊坡結構和巖土參數的確定存在較大的誤差，主要靠相應的地質鉆孔與工作人員的區域地質經驗來確定，無法用精確化的定量表示。雖然邊坡宏觀的失穩滑動穩定性分析可以通過參數計算，但是影響邊坡穩定性的因素較為復雜，現在難以綜合地評價邊坡變形破壞的機理和模式。因此，高邊坡穩定治理技術還有待通過實踐和新理論結合,進一步的提高[4]。

3.2 邊坡失穩原因分析

影響邊坡穩定性的因素有很多種，其內在因素主要有地層巖性、地質構造、巖土結構等，外在因素包括水的影響、人類活動、風化作用等。在南方山區的公路工程中，復雜的地質條件是造成邊坡失穩垮塌的主要內在因素，而邊坡的開挖以及水的作用也是公路邊坡施工中不可忽視的2個重要因素。

在公路邊坡施工中，自然斜坡開挖后，山體內原有的應力平衡被打破，坡體內的應力會進行調整以達到新的應力平衡。由于山體斜坡的開挖形成了坡體的臨空面，新開挖的臨空面則成為了山體內部應力調整的主要釋放口，開挖的臨空面附近應力調整最大，越遠離臨空面調整越小，臨空面巖體的應力調整會導致坡面巖體的變形。如果開挖的邊坡坡率設計合理，邊坡在變形過程中會逐漸達到應力平衡，但由于坡面的節理裂隙風化發育，會逐漸降低坡面巖體的構造膠結性和巖體參數，如果此時不進行加固防護，坡面巖體會逐漸崩塌破碎，導致邊坡失穩。如果邊坡在開挖過程中坡率設計不合理，巖體在發生應力調整過程中會由于巖體的變形過大，超過巖體的抗剪強度，導致邊坡失穩。在公路邊坡施工過程中，很多邊坡都是由于邊坡坡率選擇不當，才出現失穩現象[5]。

同時，在路塹邊坡的開挖區，邊坡的自然植被被破壞，加速了雨水對坡面的滲入作用。水對邊坡的影響主要是增加了巖體的飽和重度，降低了巖體的抗剪參數。眾所周知，邊坡失穩的主要作用機理是滑動體的下滑力大于滑面之間的抗滑力，而滑動體的下滑力主要靠自身重力提供，在雨水下滲的過程中滑動體的內部空隙被雨水充填，使滑體重力增加，導致滑動體的下滑力也隨之增加。另外，雨水入滲后，巖體內的軟弱結構面易發生崩解或軟化，尤其是土質邊坡，浸水后土體的強度參數急劇下降，從而導致邊坡內部的抗剪強度降低，當下滑力超過邊坡的抗剪強度時，便會發生邊坡滑塌。

因此，在制定邊坡開挖的治理決策時，首先，應根據邊坡的地質條件進行合理的邊坡坡率設計，降低邊坡坡度，增加其穩定性。其次，邊坡開挖后應及時進行坡面的綠化防護，減少坡面的裸露風化面積。最后，完善邊坡的截排水措施也是邊坡治理和加固的重要措施之一。

4 邊坡綜合治理原則及技術決策

4.1 治理原則

邊坡的綜合治理技術是集勘察、設計、施工以及監測為一體，采用動態法設計，信息法施工的綜合治理技術[6]，其作用是改善邊坡內部力學平衡狀態，從而達到保護環境的目的。在進行公路邊坡綜合治理方案設計時，需對公路邊坡設計有一個比較系統、全面的規劃，需遵循以下原則：

（1）以邊坡工程地質條件為依據，充分利用一切地形、地貌，因地制宜地采取有效措施加強邊坡的整體穩定性，同時保證邊坡治理措施的經濟合理性。

（2）充分考慮加固治理的施工可行性，評估邊坡目前的安全性，以確保施工的順利進行。

（3）公路工程中，邊坡的施工破壞了當地的自然環境，在邊坡的加固治理過程中應著重考慮治理措施的綠化環保性，盡量保證邊坡的綠化，保護自然生態。

（4）在公路工程的勘察過程中，遇到性質復雜的大型滑坡時，應盡量對其繞避。當繞避有困難時，應視滑坡規模、公路與滑坡的相互影響程度、防治與治理費用等條件，設計幾種方案進行比選。

（5）在邊坡治理前，應先做好邊坡的臨時排水設施，以減少降水對邊坡的浸濕危害。

4.2 技術決策

對于邊坡治理的技術決策來講，要高度重視邊坡的監測工作。尤其是穿行于重丘地區的公路，高填深挖較多，大部分路段坡度較陡，巖體經過開挖后破碎松軟，遇到降雨天氣時邊坡容易失穩垮塌，因此邊坡的監測工作必須持續性的實施，一旦發生任何特殊情況，應及時上報，按照流程盡快完成預警、隔離工作。

邊坡的治理方式可分為兩種，一是預防式防護，二是補救性處理。前者適用于邊坡開挖后對邊坡坡面進行加固防護，或者對處于基本穩定狀態下的邊坡進行預防性支擋加固，后者適用于邊坡發生變形裂縫后的挽救性治理。

在邊坡的治理措施中應根據邊坡的規模、地質條件、變形破壞程度來確定具體的治理方式。對于地質條件簡單的低矮邊坡，可采用放緩邊坡來增加邊坡穩定性，要視坡面的易風化程度來確定防護類型。對于垮塌的低矮邊坡，也可采用清除垮塌體、完善截排水的措施來進行邊坡治理。對于需要進行支擋防護的邊坡，必須通過邊坡的穩定性驗算來計算支擋位置的下滑力，從而確定合理的加固和支擋方案。對于某些復雜邊坡需要同時采用幾種加固方式進行綜合治理，以仁沐新高速公路某邊坡垮塌為例，邊坡上部下滑段采用開挖卸載，對下部抗滑段坡體進行反壓加載，于坡腳設置抗滑擋土墻進行坡腳加固，同時坡頂坡面設置完善的截排水加固措施，坡面采用綠化防護以分散坡表徑流，減弱雨水下滲，從而增加邊坡的穩定性。

現代邊坡加固設計不僅要綜合應用處理技術，同時要從造價和施工難度方面進行綜合比對，選取經濟最優、施工方案科學、可持續的加固方案。

公路工程的建設在很大程度上破壞了當地的生態環境，導致植被破壞、水土流失、生態失衡等問題不斷出現，促使了自然災害的發生。因此生態治理已經成為邊坡治理中的重要內容。綠色生態治理技術也是現在發展的主流，邊坡坡面綠化加固過程中要選擇根系發達的植物，通過濕法噴播、客土噴播或掛網植草等方式栽種于邊坡表面，植物發芽成活后其根系在土體中起著加筋作用，在一定程度上增強了水土的保持能力，能夠有效抵抗雨水對邊坡坡面的侵蝕和浸潤。

5 結語

在公路工程建設中，邊坡工程作為主體工程中的一部分，邊坡治理的好壞直接影響著公路工程的整體進度。邊坡綜合治理應以開挖邊坡的穩定判斷、風險評價為基礎，選擇合理的治理方案，使邊坡防護工程安全可靠、經濟合理。公路邊坡綜合治理必須堅持“因地制宜、綜合設計、就地取材、防治結合”的基本原則，在技術上秉著精細勘察、對癥下藥、綜合治理的思想，只有這樣，才能在現代的公路工程建設中實現最優的邊坡治理。