探究山區(qū)公路邊坡防護設計難點和策略

薛遠超

浙江建開勘測設計有限公司杭州分公司 浙江 杭州 310000

1 山區(qū)公路邊坡防護設計難點

1.1 設計工作較大

山區(qū)公路建設項目的邊坡防護設計一直是一個棘手的工程問題。對山區(qū)公路來說，很多山區(qū)公路工程位于晚白堊紀-古新紀的泥灰基巖之上，其中包括一系列單調的泥灰?guī)r，這些泥灰?guī)r局部被新近的表土層，填充物沉積物和粘土-基體礫巖（包括砂巖）的第四紀地層所覆蓋，由此導致山區(qū)的地質環(huán)境復雜，區(qū)域地震事件明顯，斷層和邊坡不穩(wěn)定[1]。因此，公路邊坡防護設計工作通常需要涉及各個方面內(nèi)容，比如挖方工點、邊坡地質、自然條件等多個方面的信息數(shù)據(jù)，從而大大增加設計工作量。

1.2 影響因素較多

在系統(tǒng)分析了50個山區(qū)公路邊坡破壞情況后，結果顯示，包括事件降水、地質構造、土地覆蓋、邊坡歷史、邊坡角度和高程在內(nèi)的六個因素被認為會影響公路土壤邊坡的穩(wěn)定性[2]。其中，降水和不良的地表（地下）排水條件是導致邊坡破壞的主要因素，有90%的失敗斜坡只有一個開放的排水段。此外，現(xiàn)有的破壞中超過94%的山區(qū)公路邊坡破壞是表面侵蝕型破壞；在50個山區(qū)公路邊坡破壞中，只有3個是深層旋轉型破壞。超過50%的山區(qū)公路邊坡破壞發(fā)生在低密度土地覆蓋的地區(qū)。46%的山區(qū)公路邊坡破壞發(fā)生在傾斜角度在20°和30°之間的斜坡上。

1.3 標準化程度低

就目前的情況來看，山區(qū)公路邊坡防護設計需要嚴格按照相關要求進行，但是，由于相關規(guī)范的空缺，且設計標準要求極高，在設計過程中往往需承受很大的風險[3]。另外，對于各個山區(qū)公路邊坡設計的時候經(jīng)驗與能力不一樣，掌握的相關技術不同，總結出的邊坡防護措施及相關施工判斷方面也有很大差異，山區(qū)公路邊坡設計標準化程度不高。

2 山區(qū)公路邊坡防護設計策略

2.1 建設山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)

為了應對山區(qū)公路邊坡防護設計工作量大且復雜的問題，建設山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)是一種有效的策略。在實踐中，根據(jù)有關原理、概念、技術和邊坡失穩(wěn)性評估所開發(fā)的邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)，能夠有效幫助山區(qū)公路邊坡防護設計從業(yè)人員評估與山區(qū)公路邊坡設計，并幫助有效分配資源進行邊坡防護設計和邊坡防護養(yǎng)護[4]。具體來說，山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)通過使用邊坡數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和災害優(yōu)先級劃分系統(tǒng)，對山區(qū)公路邊坡破壞進行分類和分析，用于識別或預測邊坡危險區(qū)域，并確定邊坡防護危害。總的來說，建設山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)有助于提高山區(qū)公路邊坡防護設計從業(yè)人員，識別山區(qū)速公路邊坡破壞的常見原因和位置的能力，并選擇有效的補救措施。

2.2 應用GIS技術開發(fā)山區(qū)公路邊坡模型

傳統(tǒng)的山區(qū)公路邊坡破壞數(shù)據(jù)是從巖土工程報告和實地考察中收集，工作量大且存在一定的滯后性。隨著技術的進步和發(fā)展，GIS技術越來越多地應用于多個方面。在山區(qū)公路邊坡防護設計中，收集到的數(shù)據(jù)被轉換成一個GIS數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)山區(qū)公路邊坡防護與其他空間數(shù)據(jù)（例如平均降水和地表地質）之間的相關性；使用GIS數(shù)據(jù)庫和一組地圖疊加圖來預先通過空間和統(tǒng)計分析，突出顯示易受土壤滑坡或斜坡破壞影響的山區(qū)公路邊坡防護。利用GIS數(shù)據(jù)庫還能夠開發(fā)山區(qū)公路山區(qū)公路邊坡模型，該模型使用安全系數(shù)和邊坡破壞位移準則，對荷載作用下土質邊坡和路堤的概率三維穩(wěn)定性分析進行評估。在三維穩(wěn)定性分析中，概率模型評估荷載作用下山區(qū)公路邊坡防護的失效概率，并考慮該問題所涉及的不確定性的不同來源，即不確定性源于實驗室測量的剪切強度參數(shù)與原位值之間的差異。此外，所開發(fā)的模型還考慮了土壤特性的空間變異性和相關性，即使用概率和確定性方法預測荷載作用下由滑坡引起的公路邊坡防護永久變形；評估影響主要運輸路線的滑坡災害，并準備了針對不同環(huán)境條件的滑坡災害圖（即顯示預期位移和邊坡破壞概率的圖）。

2.3 構建邊坡質量保證體系

回顧現(xiàn)有的公路邊坡失穩(wěn)風險評估系統(tǒng)不難發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)都具有一些主要的缺點，其共同特征是對邊坡的地質和地貌缺乏重視。此外，氣候條件（最常見的滑坡觸發(fā)因素）的作用被減弱，甚至被忽略。需要指出的是，現(xiàn)有的風險評估系統(tǒng)要么只關注一種后果，要么僅累加一個以上類別的得分，這可能導致對后果類別重要性的估計不足。在實踐中，山區(qū)公路邊坡不穩(wěn)定機理是深層的、塊狀的，并在整個公路邊坡上延伸。因此，構建起完善的公路邊坡質量保證體系，實現(xiàn)山區(qū)公路邊坡高標準化，對于山區(qū)公路邊坡設計和風險管理具有十分重要的意義。健全的質量保證體系是邊坡工程安全的重要保障，設計要對原材料參數(shù)要求、設備制造配套要求 ，施工工藝或流程、檢測與監(jiān)測要求以及施工現(xiàn)場可能的不利工況等因素實施全面統(tǒng)籌考慮。由于山區(qū)公路邊坡防護極易受到由節(jié)理巖體組成的不連續(xù)驅動故障的影響，因此，針對每種故障類型對沿山區(qū)公路路段的運動學可行性進行了分區(qū)，針對各個公路邊坡提出了響應性的補救措施，以確保安全無間斷的運輸。

3 結束語

綜上所述，在山區(qū)公路項目中，邊坡防護設計為其提供了足夠的保護，是保證山區(qū)公路整體安全的重要措施。在實踐中，綜合邊坡防護設計存在的困難和影響因素，建議從業(yè)人員在實際設計過程中，從建設山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性管理系統(tǒng)、應用GIS技術開發(fā)山區(qū)公路邊坡模型和構建邊坡質量保證體系三個方面，實現(xiàn)山區(qū)公路邊坡防護設計的質的發(fā)展。