公路路基邊坡滑塌類型及路基邊坡穩定設計

尹日娜

摘 要：公路路基邊坡滑塌是常見的病害形式，路基邊坡失穩直接威脅著人民財產安全，并嚴重影響公路的運營。通過論述公路路基邊坡的滑塌類型，分析發生滑塌破壞的原因，依據破壞因素提出相應的防治措施，并通過分析滑塌的力學特征，進行路基邊坡的穩定設計。

關鍵詞：滑坡;抗滑樁;錨索;病害治理

中圖分類號：U417文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0047-03

0 引言

隨著我國交通體系的發展和完善，高速公路的建設逐漸向山區擴展，此時路基的邊坡防護設計就十分重要。利用 GIS、ENVI 等數字處理軟件及其各種數據處理方法對滑坡等地質災害進行識別和分析，利用時間序列 InSAR技術對滑坡進行監測，通過建立不同的地質地貌模型對滑坡進行預測等，對滑坡滑動區域、滑面的位置關系及力學特性、變形方向和速率等展開滑坡的復活特征研究，論述公路路基邊坡的滑塌類型，并通過分析其滑塌類型的破壞特征，提出相應的防治對策。

1 公路路基邊坡滑塌的類型

1.1 順層滑坡

順層滑坡是沿已有結構面發生滑動而形成的滑坡，是指路基在施工完成之后，沿著其所借助的自然結構面或路基回填層內部存在形成的結構面產生滑坡的一種形式。順層滑坡所依賴的結構面主要包括：巖層層面、不整合面、節理或裂隙面、松散層與基巖的界面，與自然環境因素和施工過程質量管控均有關系。在公路施工的過程中，由于前期勘察不到位、設計不當或在施工過程中使用的回填材料，具有較大的含水量，都有可能引起順層滑坡問題的發生。

順層滑坡可大致分為3種類型：順層滑移破壞、潰屈破壞、彎折崩塌破壞。順層滑移破壞就是指不同的結構面，在分界位置產生的平移，從而出現滑坡現象;潰屈破壞是因分層狀態下結構間的承載力不同，當下部結構不能承擔上部結構層的承載力時，較為脆弱的結構面發生屈服破壞，從而使整個路基工程出現滑坡問題;彎折崩塌破壞是路基工程中的結構面與水平面呈現較大角度的情況下，自身發生垂直于結構面的彎折情況結構崩塌問題導致的路基工程滑坡出現。

在這三種順層滑坡情況下，一般以第1種滑坡情況為常見情況，而第3種情況僅在采用的巖層接近垂直的情況下才可能出現。實際的滑坡事故中，一般先產生順層滑坡，而后主體結構出現擾動出現破壞情況。順層滑坡的問題在實際中較易觀察，對其進行加固和驗算也相對容易。

1.2 切層滑坡

從作用機理和表現形式上，切層滑坡與順層滑坡正好相反，在其發生滑坡問題的切面上是縱切于邊坡的各個結構層，單就各個結構層為研究對象，結構層間并不存在發生滑坡的趨勢，但相切于結構層方向，因外界擾動或其他因素的影響，致使其發生斷裂滑移的問題，從而導致滑坡問題的出現。一般在進行具體分析時，可將切層滑坡分解為錯落與滑動兩個階段。在錯落階段下，結構內出現破壞趨勢，但該趨勢的產生仍未超過結構間的相互作用力，此時可能出現內部的巖石破碎，豎向雨水孔洞的形成，縱向薄弱裂痕的產生等破壞形式，但并不會表現為滑坡事故;當外界因素繼續擾動或因環境的強降雨、臨界位置施工振動等情況的產生，會使錯落的程度加劇，最終導致超出結構內部的相互作用力，呈現出滑坡的問題。

一般切層滑坡在路基工程中較少發生，滑坡失穩必須滿足兩個條件：一是在路基結構中具有軟質巖體，且呈現破碎趨勢，這樣能夠促使錯亂狀態的形成;二是路基邊坡的臨空位置與地面之間存在較大距離，使其結構之間的相互作用力更易受到重力和外界因素的影響。當這兩種情況同時出現在路基工程中時，誘因多種外界因素的共同影響則可能出現滑坡的問題。

1.3 坐落型滑坡

坐落型滑坡的作用機理與上兩種形式截然不同，但在表現形式上也是因下部構造無法承擔荷載所出現的滑坡問題，但其出現問題的形式并不以結構面進行區分，最終直接破壞的位置也與內部結構分層情況不具關聯。一般情況下，在同一路基工程的坡體內，由于上部的材料具有較大的密度與整體性，而下部填充的軟質破碎掩體較多，這種上硬下軟的地層形式在開挖過程中極易發生滑坡。主要是因為底部缺少了支撐力量，系統不穩定而出現一系列問題，在開挖過程中使原本脆弱或具有破壞趨勢的地層出現臨空或擾動，最終導致整個路基工程發生整體的坐落型坍塌。

坐落型滑坡的成因較復雜，一般利用自然坡體或涉水坡體施工時，可能出現此種情況，因對內部地質情況了解得不夠透徹或在水的影響下，下部地質自身就處于薄弱狀態，此時再進行開挖作業或在外部強震動等因素的影響下，則加快了薄弱位置的破壞出現從而導致滑坡問題。若采用爆破施工進行路基工程作業，此種質量問題極易發生。

從破壞后分析與力學特征上來看坐落型滑坡具有順層滑坡與切層滑坡的部分特點，其滑坡失穩也是因為內部結構失去平衡所導致的。在分析過程中，由于坐落型滑坡不具備明顯的共性特征，影響因素也是多種多樣的，在進行計算與分析時通常綜合順應層滑坡與切層滑坡的特點。

2 公路路基邊坡滑塌的主要原因

基于實際案例分析與資料查找，對公路路基邊坡滑塌的主要原因進行了以下幾點歸納。

2.1 設計因素

在公路路基工程設計過程中，對工程自身需求展開分析，而忽略了在路基使用階段可能出現的地質災害問題或自然環境變化，從而當地震發生洪水及地下水產生變化時缺少必要的防護措施，從而導致邊坡滑塌。

2.2 路基的基底軟土問題

軟土在地基工程中屬于不穩定的地質情況，也會對系統結構的穩定性產生影響，對于軟土一般需要進行處理。在路基施工的過程中，對于基底的軟土未進行處理或有厚度不均的情況，則在未來使用階段會造成基底承載力發生變化，也會出現滑坡問題。

2.3 換填清淤階段問題

為了保持地基良好的承載能力與使用過程穩定性，需要對淤泥進行徹底清理，對基底換填有足夠強度的材料，并對換填后基底進行承載力試驗，以保證基底穩定。若對基底清淤不徹底或換填材料不滿足要求，將會加大邊坡滑塌的風險。

2.4 填土過程監測

為了確保工程的穩定性，在進行填土的過程中，需要對沉降和位移情況展開觀測。若觀測過于形式化或觀測工作與實際情況不符，對于早期問題并未進行干預和修正，或者因為填土過程開展過快，對相關問題監測不到位，都有可能缺少必要的防護措施，導致出現邊坡滑塌的情況。

2.5 路基填筑層有效寬度不夠

路基填筑層需具有一定的寬度才能夠保持路基結構整體的穩定性，同時也有著較強的抗災害能力，在外界環境侵擾下仍能保持穩定。若路基填筑層的寬度不達標或進行了后期的二次填補工作，都將影響路基邊坡的穩定性能致使帶來一系列質量風險。

2.6 路基頂面排水不暢

路基頂面需要設置排水措施，且排水措施能夠滿足排水需求，能減少地下水和自然降水對路基工程的影響。若路基頂面未設置或排水不暢，在地下水位變化或強降水天氣，水的滲流作用加大路基邊坡的主動土壓力，并因滲流作用使土體的內部結構發生破壞，從而導致路基邊坡失穩。

2.7 未分層填筑

為了保持路基結構的穩定性，當縱坡坡度過大時，需采用分層填筑的形式，將有助于控制穩定的質量，同時能夠施工相關的防護措施，對質量展開觀測。當縱坡坡度大于12%且未進行分層填筑時，會導致質量隱患的存在，從而出現邊坡滑塌的情況。

2.8 路堤填料透水性較差

對于路堤材料，要具有一定的透水需求，能夠減少水對于結構內部的影響，同時有助于在水環境發生變化時減少性能損失。若使用透水性較差的填料填筑路堤同時處理不當，都會導致出現相關問題。

2.9 植被情況

為了保持路基工程的質量穩定性，一般會在路基頂面和邊坡位置種植植被，而不合理的植被種植也可能出現適得其反的情況。因為植被根系影響或植被自身不具備固土能力，或植被之間產生的連接較為緊密，都有可能使路基邊坡的內部土質出現不穩定因素，從而發生路基的滑坡問題。

3 公路路基邊坡滑塌的治理分析

3.1 順層滑坡的治理

順層滑坡在治理時的主要思路就是加強各結構層之間的連接能力，采用錨索、樁工程作為加固措施，能夠在各結構層之間起到固定和連接作用。樁工程加固可應用于臨空面較低、嵌固段地基較好的位置，樁間距控制在18 m為宜。錨索應用于結構較差的情況，通過張拉作用，使順層滑坡問題得以緩解。

3.2 切層滑坡的治理

切層滑坡治理的關鍵是下部支擋、上部加固，使下部的承載能力得以加強，上部的下滑趨勢得以消減。支擋和加固的形式具有多種，如上部采用條形錨座、井字形格架的形式，下部采用擋土墻。這種治理思路無需探究發生切層滑坡的具體位置和誘導因素，通過增加下部承載力減少上部的破壞趨勢來解決切成滑坡的問題。

3.3 坐落型滑坡的治理

坐落型滑坡的解決思路主要是清除邊坡表面的松散體，輔以抗滑樁、重力式擋墻進行支擋，這樣能夠使整個系統趨于平衡狀態，降低滑坡發生的風險。若為涉水工程，也可在坐落面設置相應的截排水設施，消減水位變化對結構穩定性產生的影響。

4 公路路基邊坡的穩定設計

4.1 抗滑樁設計

抗滑樁就是通過在路基工程中設置樁的形式來防止滑坡問題的產生，樁工程在路基工程的防滑坡中起到的作用是多樣化的。通過樁的加設，來提高整個結構系統的承載力，避免因承載力過低出現的滑坡問題;樁的應用對內部結構的穩定性起到增強作用，可類比將不同結構面的承力層連接為一體;樁在整個系統中起框架作用，在這種因素下能夠使路基在外界因素影響下不易發生破壞。

對于抗滑樁的設計需考慮多種問題，如樁類型的選取，采取混凝土管樁深度施工貫穿整個路基工程的加固形式是較為常用的，這種施工形式會大大增加路基工程的施工成本，所以能收獲較好的預期效果，但在實際應用過程中會有較多其他條件的約束。在路基工程的回填層采用金屬樁通過敲擊施工的形式也是加固方法之一，通過樁工程的干預，增強上方土體與下方巖層的穩定性。

錨索抗滑樁是一種效果明顯，防護角度全面的抗滑樁形式，除一般樁的加固之外，在樁頭位置張拉預應力錨索，用來抵抗路基邊坡內部的應力，從而規避質量問題的產生。在應用該方案進行邊坡加固時，需進行預先計算，明確所需要的應力和加固需求，從而確定樁的尺寸長度、設置間距、預應力數值等指標。

4.2 防護設計

防護工程分為坡面防護與支擋結構防護兩大類。坡面防護就是利用一系列措施使邊坡坡面位置穩定性加強，當前的應用形式呈現多樣化狀態，且隨著技術的發展可用于路基邊坡防護的新型技術仍在不斷增多。傳統的坡面防護形式，以抹灰或噴漿為主，采用細石混凝土、水泥砂漿或其他有機聚合砂漿對坡面進行整體施工，使其形成具有一定承載力與防護作用的剛性防護層，能夠減少內部變形和外部因素影響;與該原理類似的也有漿砌片石護墻，采用砂漿與石材在邊坡位置砌筑防護墻;防護網護坡就是沿著路基坡面整體張拉金屬材質的防護網。通過此類措施，能夠減少因外界因素是風化和碎石散落等情況的發生。

支擋結構就是通過多種措施對邊坡進行支護和擋掩，起到防護功能的結構，在廣義上可將前文中所提及的抗滑樁歸納到此類結構之中。此外常見的支擋結構還有擋土墻的形式，在邊坡底部砌筑一兩堵墻，能夠防止邊坡滑移。防護工程在路基坡面防護中進行應用能夠取得較為完善的效果，但工程防護措施的大量應用，對路基工程整體而言并不是最優解決方案，不僅工程成本高昂，且對生態自然造成的破壞影響較大，同時還需較高的后期治理與維護費用。

在防護過程中可采用植物群落固坡的形式，通過在路基工程邊坡位置種植植物，不僅能夠起到固化土壤的作用，同時還能降低在自然災害下的影響，也能避免結構對水位變化的敏感性。但僅采用植物固坡的方式防護效果有一定的限度，不能對深層土壤和巖層起到固定的作用，對于順坡滑移情況也無法避免，同時對于較為陡峭的路基邊坡而言，直接種植植物也會出現難以生長的情況。

在此背景下，路基工程的邊坡防護工作應采用工程形式與植物固坡措施相結合的形式，利用工程形式來達到加固路基邊坡的目的，而植物措施的引用，不僅在景觀方面能得到顯著提升，同時也可降低工程措施的維護成本。

5 結語

公路路基邊坡滑塌是一種較為常見的病害形式，也會影響公路工程的正常使用。對路基邊坡常見的病態形式及成因進行分析，并由病害形成機理與主要成因的角度來提出相關的防護思路。在公路工程的建設中必須注重路基病害的防治，這也是保障整個道路工程穩定安全使用的重要因素。通過抗滑樁、工程防護、植被防護等多種形式，能夠降低路基邊坡滑塌風險，提高工程質量。

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