道路工程高邊坡設計的關鍵問題

文 / 南寧市建筑規劃設計集團有限公司 衛菊瑞

在社會經濟蓬勃發展的當下，我國的道路工程建設也呈現出良好的發展趨勢。但俗話說想要富，先修路，這種理念不僅僅只是口號，而且已經真真實實地存在于每位國人心中。因此我國也在積極開展道路工程大建設。但是，在又快又省又好的指導方針下，我國這樣的道路工程建設也面臨較大的施工壓力，部分施工人員以及設計者在對相關問題進行研究時，也存在考慮不夠全面、意識不夠深入等問題。這些問題在巖石高邊坡設計中表現得更加明顯。鑒于此，對道路工程高邊坡設計施工人員及設計者來說，在工作中一定要按標準規范處理，要積極設置邊坡擋土墻或是護坡，給予有效保護。而對于部分高巖體邊坡來說，施工者與設計者除了放坡外，還要用其他更為有效的方式進行加固。本文重點對道路工程高邊坡設計的關鍵問題進行分析，并以南寧至武鳴城市大道標段案例為分析對象，總結了道路工程高邊坡設計的影響因素及優化措施。

在眾多地形地貌中，邊坡是十分常見的一種形態，我國的道路交通在實際建設時會遇到十分復雜的地形。而隨著道路工程建設領域的不斷擴展，對應的難度也在逐漸升級，高邊坡這一地形也給實際施工過程帶來較大挑戰，也正是由于高邊坡存在的不確定性，因此施工也容易受到破壞，進而導致道路工程建設面臨較大損失，嚴重時甚至會產生較大的安全隱患。

也正因如此，我國十分重視高邊坡失穩現象。要想真正保證道路工程運營安全，有關人員一定要加大高邊坡設計的研究力度，用更加科學的加固措施及方法，使邊坡穩定性能夠得到有效保障。

道路高邊坡失穩破壞機理和形式

邊坡出現破壞及變形的最核心原因是邊坡結構面的形式存在差異。結構面的形式不同，邊坡巖體或是土體就會表現出不夠連續性的表現形式，其周邊的結構面應力也不夠集中，容易發生邊坡變形或失穩現象。

這種問題，也會對邊坡的穩定性及結構外形變化帶來直接影響。比如對于水庫沿線區域或河流區域來說，周圍的道路工程就容易發生因侵蝕而產生的結構面軟弱等問題，進而產生失穩現象。

其次，當邊坡在進行人工施工時，如果沒有充分考慮邊坡的結構特點，沒有重點保護邊坡的軟弱結構，那么也會讓不合理施工工藝與臨空面的發生概率有所增長。比如當開挖坡腳時，如果施工速度顯著大于開挖坡頂，那么就會導致邊坡的穩定性受到破壞，容易出現崩塌、錯落、危巖、滑坡以及垮塌等不同的破壞形式。

在眾多破壞形式中，崩塌與滑坡是最為常見的形式。所謂崩塌就是指邊坡受到重力或其他外力影響時出現的崩落快狀坡體。

該形式的出現可直接說明坡體嚴重受到損壞，但是這種現象的發生是很難預測的，一般都發生于高陡邊坡的前部，這種狀況會對出行者的生命及財產安全帶來較大威脅。而滑坡現象是比崩塌現象更為深層次的一種破壞現象，主要表現就是軟弱面層出現整體向下滑動的情況。

通常來講，滑動面的作用深度可達到邊坡內部，部分甚至能夠蔓延到整個坡腳。因此當滑坡現象出現時，我們也可判定邊坡面臨了較大破壞。

案例標段道路工程高邊坡設計影響因素

案例標段概況

本項目全長17.380335公里，為舊路拓寬工程，是在南武二級公路基礎上進行拓寬設計的，原二級公路路基寬為18米，現拓寬為60米的城市主干路，設計包括道路、橋梁、排水、交通、景觀、照明多項內容；其中包括立交橋1座，中橋2座，通道2處，涵洞18座，市政管線、大面積的軟基處理、高邊坡防護等。

南寧至武鳴城市大道，位于南寧市市區與武鳴縣之間，是南寧市與武鳴縣間的主要通道。道路寬度為60米，道路全長17.4公里，其中4.2公里處于山區路段，屬于高峰山脈，最高山峰達到300多米。道路經過山嶺區挖方較多，且邊坡高差較大，而且沿線山體多為石質山體。道路路線設計時，我們盡可能的利用舊路避開較高的山體，但由于舊路寬度較窄，且局部路線指標較差，不可避免的有較多的高邊坡。

因此，如何依據邊坡土質及裂隙發展進行高邊坡的防護就是本工程設計的一個重點，而且道路沿線有較多的村莊，主要有伏林村、伊嶺村、平陸村、雙橋鎮，如何開挖巖體邊坡而不影響周邊村莊居民生產生活也是本次設計需要考慮的一個問題。

案例標段高邊坡設計的影響因素

在高邊坡防護設計中，我院組織人員對原二級路及高速路進行了大量現場踏勘調研工作，對其高邊坡坡向、巖性、構造、結構設計形式、地下水賦存狀態及運行現狀等進行了相關對比論證，綜合以上各影響因素，通過數值模擬計算及工程地質類比法，本著安全經濟、施工可行等原則，針對不同地質條件采用不同防護方法，減少了高邊坡中錨索及格梁防護工程數量，不但縮短了工期，也大大節約了投資，成功解決了高邊坡防護技術難題，但是在實際施工時，仍受到不同因素影響：

地質結構

與正常路段相比，南寧至武鳴城市大道的高邊坡路段的地形較為復雜，且穩定性也不夠理想，而巖層也對這種路段帶來了較大影響，因此在設計高邊坡道路時，需要充分考慮其受力條件以及斷層面的詳細特點。如果未充分考慮巖層地質損壞，那么工程項目也會出現明顯的重心偏移，對應的承載力也會有所下降，將會出現道路垮塌等不同情況。

除此之外，高偏頗路段的結果也會隨著時間而發生不同程度的錯位現象，設計人員在設計相關路段時，一定要結合具體形式以及地勢進行方案設計，才能最大限度保證工程安全與穩定。

降雨和地下水

在眾多外界影響因素當中，降雨對邊坡失穩產生的影響最為明顯。有關研究結果顯示，不管是崩塌還是滑坡現象，都與降雨有著十分緊密的聯系。

當出現降雨以后，雨水會直接滲入土體，導致地下水位有所增長，也會導致軟土體被進一步軟化。如此一來，抗剪強度也會有所降低，穩定性會受到影響，導致災害出現。

此外，地下水也對南寧至武鳴城市大道高邊坡的穩定性帶來直接影響，當雨季來臨時，降雨以及地表氣流也會隨著松散的坡體以及有裂縫的坡體滲入到地下，導致坡體容重及動靜水壓力有所增長，坡體的凝聚力受到負面影響，導致邊坡失穩。

人類工程活動

南寧至武鳴城市大道標段在實際施工時，人類工程的活動主要包括兩大方面：

第一，開挖的坡度大于45°坡體不及時采取防護或排水措施，也會讓坡體在降雨時出現失穩。

第二，由于很多土地本身低抗剪強度的特點，當處于地下水匯流之處時，排水或者是防護工作做的不夠到位時，也會讓邊坡出現不同程度的失穩現象，嚴重時甚至會發生泥石流。

道路工程高邊坡設計的優化思考

平面設計

在對高邊坡路段進行設計時，一定要重點考慮高邊坡的坡頂布置以及高度，把其納入到重點考慮范疇。由于高邊坡路段本身的地質十分復雜，在開展相關設計工作時也要做到全局把控，結合不同的地形特點以及工程實際情況，開展具有針對性的設計工作，使整個高邊坡的穩定性得到有效保障；及時調整平面設計過程中出現的問題，結合工程項目的實際情況，重點分析特殊路段的高邊坡穩定性。

比如對于花崗巖巖層路段，要結合坡向特征及地下水文情況進行綜合考慮，及時調整平面設計，使整體的路段施工質量得到有效保障。

路基設計

高邊坡路段填筑時，應選擇合理比例的碎石土，以確保粒徑符合要求；采用分層攤鋪施工工藝，采用專業機具進行壓實施工；對于超過10m的高路基，應設計合理的坡度以防止地基不規則沉降；在高邊坡開挖施工前，應明確邊坡體的參數指標，采用臺階法，中間應設置緩臺，合理調整平臺寬度。

高邊坡加固設計

高邊坡加固設計和邊坡防護設計對保證高邊坡的穩定性起著重要作用。防止高邊坡坍塌的方法有很多，如抗滑墻、抗滑樁、預應力錨桿等，這些加固方法在實際工程運行中效果顯著。同時，排水加固等間接加固方法也得到了越來越廣泛的應用。

由于雨季高邊坡坍塌概率最大，該方法的應用效果也很好。將坡頂排水系統與坡腳抗滑樁相結合，可以有效提高邊坡的穩定性。錘面防護時，應選用石灰、水泥混合土等材料，以保證捶打成型。抹灰保護設計主要適用于軟質巖石，常用抹灰材料為水泥砂漿，厚度控制在4cm-7cm，坡面采用抹灰材料進行保護，隔離空氣，避免風化。

結語

綜上所述，高邊坡設計對道路工程有著十分重要的影響，而高邊坡的穩定性也對整個道路交通安全水平有著決定性影響。

只有真正保證高邊坡設計的科學性與合理性，才能有效保證高邊坡路段的運營有效性與安全性，對提高高邊坡路段的安全性有重要意義。