公路高邊坡設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題分析

張向輝

【摘要】距今為止，改革開放政策已經(jīng)推行了四十多年，在這40年間，我國道路工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模不斷擴(kuò)大，而邊坡作為道路工程建設(shè)中極為重要的組成部分，災(zāi)害情況復(fù)雜多樣，尤其是如何解決高邊坡失穩(wěn)破壞問題已經(jīng)迫在眉睫。高邊坡是針對開挖高度超過20米的邊坡來講的，容易出現(xiàn)滑坡、崩落，不僅破壞自然環(huán)境，影響道路建設(shè)質(zhì)量，還有可能造成安全事故。基于此，本篇文章結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，分析了公路高邊坡失穩(wěn)破壞的主要原因，提出了優(yōu)化高邊坡的設(shè)計(jì)方案，為提高高邊坡路段安全性提供參考。

【關(guān)鍵詞】公路;高邊坡設(shè)計(jì);關(guān)鍵問題

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.153

中國地大物博，地形地貌復(fù)雜多樣，邊坡作為公路建設(shè)中常見的形態(tài)，隨著國家公路項(xiàng)目規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，也呈現(xiàn)了更多類型的災(zāi)害情況，本文重點(diǎn)分析了高邊坡失穩(wěn)機(jī)理和形式、設(shè)計(jì)原則、影響設(shè)計(jì)的因素，然后提出了高邊坡治理設(shè)計(jì)的最終原則。

1、公路高邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)理和形式

公路高邊坡，土巖結(jié)合面形狀的差異是造成邊坡變形和破壞的主要原因。不同的結(jié)合面形態(tài)使高邊坡上的巖石和土層顯得各向異性或不連續(xù)，從而導(dǎo)致周圍結(jié)合面上出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中，最終出現(xiàn)應(yīng)力變形過大或發(fā)生失穩(wěn)破壞。土巖結(jié)合高邊坡穩(wěn)定性在一定程度上與邊坡形狀的變化有直接關(guān)系。沿河流和水庫區(qū)域的道路建設(shè)的高邊坡，邊坡坡體的軟弱結(jié)構(gòu)面和軟弱夾層很容易產(chǎn)生差異風(fēng)化現(xiàn)象，進(jìn)而破壞高邊坡的穩(wěn)定性，并最終造成高邊坡的失穩(wěn)。如果坡腳開挖速度過快，甚至大于開挖邊坡頂部的速度，則該高邊坡可能會變得更難處理，穩(wěn)定性可能會直接遭到破壞。

高邊坡發(fā)生破壞的形式大致是崩塌，滑坡，失穩(wěn)，危險(xiǎn)巖石，倒塌和傾倒。其中最常見的是高邊坡倒塌和滑坡。高邊坡倒塌意味著邊坡在受到自身重力或其他外力的作用下突然下降導(dǎo)致破壞，通常以塊狀形式突然落下，破壞形式具有突然性。高邊坡崩塌形態(tài)的出現(xiàn)表明，邊坡受到外力或自身重力的影響發(fā)生的嚴(yán)重破壞，沒有明顯的滑動痕跡。這種情況其實(shí)是非常危險(xiǎn)的，由于沒有出現(xiàn)明顯滑動，前期不好預(yù)測，然而，崩塌的災(zāi)害形式又非常嚴(yán)重，稍不注意就會造成嚴(yán)重的安全問題，每年由于山體滑坡和崩塌導(dǎo)致的人員傷亡案例并不少見，所以在處理高邊坡失穩(wěn)問題是要尤其注意崩塌問題的改善。非專業(yè)人員容易混淆滑坡和崩塌，但實(shí)際上滑坡現(xiàn)象的出現(xiàn)意味著高邊坡內(nèi)部遭到了深層破壞，另外，整個(gè)高邊坡內(nèi)出現(xiàn)的滑坡現(xiàn)象速度并不相同，黏土性質(zhì)的泥巖軟弱夾層抗剪性能差，更容易發(fā)生滑坡破壞。

2、高邊坡治理設(shè)計(jì)原則

2.1預(yù)防治理設(shè)計(jì)

防患于未然是高邊坡失穩(wěn)問題的首要處理原則，進(jìn)行高邊坡設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該樹立預(yù)防災(zāi)害的思想，設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)地勘查施工地段的環(huán)境，繞開不良地段，盡量不采用高填深挖的設(shè)計(jì)。

2.2徹底治理設(shè)計(jì)

高邊坡治理設(shè)計(jì)，最怕半途而廢，治標(biāo)不治本，在此對設(shè)計(jì)人員提出深入分析高邊坡失穩(wěn)原因，最終從根源處解決高邊坡失穩(wěn)問題的期望。

2.3經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)

解決高邊坡失穩(wěn)問題要考慮設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性，有些設(shè)計(jì)方案雖然能夠滿足高邊坡災(zāi)害治理需求，但是投資金額可能過高，實(shí)施難度極大。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高邊坡治理方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同項(xiàng)目的工程地質(zhì)特點(diǎn)、項(xiàng)目工期和資金預(yù)算情況，選擇合理的設(shè)計(jì)方案，避免出現(xiàn)紙上談兵的現(xiàn)象。

2.4綜合治理設(shè)計(jì)

高邊坡失穩(wěn)問題屬于綜合性問題，解決高邊坡失穩(wěn)需要綜合考慮多方面原因，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際，綜合考慮多方面因素，最終確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而避免高邊坡災(zāi)害的出現(xiàn)。

3、影響高邊坡設(shè)計(jì)的主要因素

3.1工程地質(zhì)情況

高邊坡路段屬于穩(wěn)定性差，地形復(fù)雜，容易受巖層影響的一種施工路段，與普通路段相比，自身災(zāi)害性明顯，例如，巖層的差異風(fēng)化導(dǎo)致高邊坡重心偏離，負(fù)載能力大大降低，出現(xiàn)跨塌。所以，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)分析，最終確定支護(hù)方式，避免高邊坡災(zāi)害的發(fā)生。

3.2降雨和地下水

降雨和地下水問題是所有外界因素中對高邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象影響最大的一個(gè)因素。通過對多次山體崩塌以及滑坡現(xiàn)象的分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)山體崩塌、滑坡，與地下水和降雨有著直接關(guān)系，像我國南方地區(qū)的梅雨季節(jié)，降雨多，地下水問題嚴(yán)重，降雨滲入土體不僅會造成地下水位的提高，還會降低坡體的抗剪強(qiáng)度，破壞邊坡內(nèi)部穩(wěn)定性，這也是發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。地下水之所以會對邊坡造成嚴(yán)重影響原因與降雨大致相同，都是由于水分對坡腳、坡體造成的軟化，導(dǎo)致坡體剪切指標(biāo)變低，進(jìn)而出現(xiàn)高邊坡失穩(wěn)破壞。

3.3人類工程活動

人類工程活動的影響是造成道路工程高邊坡項(xiàng)目出現(xiàn)失穩(wěn)問題的主要原因之一，首先是坡度過大的高邊坡，有些施工單位沒有做好截排水防護(hù)措施，降水無法順利排出邊坡范圍，大部分滲入高邊坡土體內(nèi)，造成高邊坡的失穩(wěn)破壞。另外是高邊坡本身就存在的地質(zhì)災(zāi)害問題，一些高邊坡坡體存在軟弱夾層，自身抗剪性能差。

4、高邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1平面設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)高邊坡部分時(shí)，調(diào)整高邊坡的高度和坡率的布局是重要的考慮因素。高邊坡部分的地質(zhì)情況復(fù)雜，需要在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行整體控制。根據(jù)各種地形和地質(zhì)特征以及實(shí)際問題，進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)以確保高邊坡的最優(yōu)平面布置。設(shè)計(jì)高邊坡時(shí)，需要綜合考慮實(shí)際工程地質(zhì)情況和軟件的理論計(jì)算，調(diào)整計(jì)算過程遇到的問題，最終確定最優(yōu)方案。

4.2高邊坡加固設(shè)計(jì)

高邊坡的加固設(shè)計(jì)應(yīng)按照工點(diǎn)進(jìn)行，“一工點(diǎn)、一設(shè)計(jì)”的原則進(jìn)行。因?yàn)槊總€(gè)邊坡的坡體土、巖情況都是不一樣的，因此，只有對每個(gè)工點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)的支護(hù)設(shè)計(jì)才能做到最經(jīng)濟(jì)、最合理。高邊坡的加固設(shè)計(jì)還應(yīng)遵循“以定性分析為基礎(chǔ)、定量計(jì)算為手段”的原則。邊坡穩(wěn)定性定性的定性判別是加固設(shè)計(jì)的前提和關(guān)鍵，應(yīng)在對邊坡工程地質(zhì)條件有充分的判定和分析的基礎(chǔ)上來進(jìn)行。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、可能的破壞模式和已經(jīng)出現(xiàn)的變形破壞跡象對高邊坡的穩(wěn)定性做出合理的判別和充分的計(jì)算是高邊坡穩(wěn)定性評價(jià)的重要內(nèi)容。

結(jié)語：

總而言之，公路高邊坡的穩(wěn)定性與公路施工建設(shè)安全有直接關(guān)系，高邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞的因素復(fù)雜多樣，本篇文章從公路高邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)理和形式、高邊坡治理設(shè)計(jì)原則、影響高邊坡設(shè)計(jì)的主要因素和高邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)幾個(gè)方面對公路高邊坡進(jìn)行了綜合分析，供設(shè)計(jì)人員參考，希望為我國公路事業(yè)的發(fā)展提供幫助。

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