公路路塹邊坡防護與治理措施分析

鄒宇壇

（四川省交通勘察設計研究院有限公司，四川成都 610000）

0 引言

近年來，隨著各地公路建設里程快速增長，公路路塹邊坡的多種防護方式也隨之得到廣泛應用。在工程實踐中由于自然環境、地形地貌、地質構造、設計施工等多種因素，公路路塹邊坡也暴露出一些問題。因此，對公路路塹邊坡實施因地制宜的防護與治理方式勢在必行，切實提高邊坡防護工程的技術性與合理性，充分保障路塹邊坡的強度和穩定。同時，充分響應、貫徹國家綠色公路、生態公路的公路建設新理念，營造安全、舒適的公路交通環境。

1 公路路塹邊坡防護與治理的重要性

公路作為帶狀構筑物，在適應沿線不同地形條件時會形成填方與挖方。特別是在我國西南山區及重丘地區，因挖方而產生的路塹邊坡甚為常見。路塹邊坡是公路路基的主體結構，其強度與穩定是保障公路建設質量、公路運行安全的重要一環。路塹邊坡失穩破壞可能導致邊坡溜塌、剝落、淺層或深層滑移等工程地質災害，造成公路交通中斷、降低公路通行能力和道路服務水平。同時，路塹邊坡的失穩會引起水土流失，對周邊自然生態環境造成破壞，降低道路美觀度，影響行車舒適性。提高公路路塹邊坡的防護質量，對于公路作為交通通道的安全性、舒適性及周邊生態環境保護具有重要意義。

2 路塹邊坡常見破壞形式

2.1 淺層破壞

淺層破壞主要包括剝落、滑坍、崩塌等。

首先，對于易風化巖石邊坡，在氣溫變化、熱脹冷縮等自然應力的作用下，邊坡巖體表層巖體因風化成碎裂結構出現剝離現象，導致泥土碎石等剝離物進入公路的路基范圍內，影響公路行車安全，還經常造成排水溝、邊溝等的排水系統阻塞，降低路基路面的排水能力[1]。持續的排水不暢會導致道路路基的巖土性能降低，引發路基的變形破壞，無法滿足公路交通通行的安全要求。

其次，滑坍是坡面局部范圍的土體受雨水沖刷、重力作用，沿淺層軟弱面同時產生水平與豎向位移，主要產生于土質邊坡和散碎粒結構狀的巖質邊坡。該類破壞形式雖厚度薄、體量小，但容易阻塞交通，且對邊坡淺表植被造成破壞，影響路容美觀。

最后，對于斜坡陡峭的硬質巖邊坡，坡面上的淺層局部巖石在雨水沖刷、風化等作用下產生松動，在重力作用下順坡面滑落而產生崩塌現象，主要包括滑移式、傾倒式、錯斷式。除了對過往行車行人產生威脅外，還容易在坡腳形成巖堆甚至掩埋公路，影響通行效率。

2.2 深層破壞

巖土體在重力作用下，沿深層軟弱面逐步下移，并隨時間逐漸產生劇烈變形，邊坡局部或整體沿深層滑動面滑動。巖質邊坡破壞面主要形態有平面、曲面、楔形面等，土質邊坡常為圓弧面，滑面深度常在坡面2m 以下。

3 影響路塹邊坡穩定的因素

影響路塹邊坡穩定的因素主要包括自然因素與人為因素，兩大因素相互作用、共同影響路塹邊坡的穩定。

3.1 自然因素

3.1.1 水的影響

各類理論研究與工程實踐都表明水的活動與邊坡失穩密切相關，主要表現為：

第一，地表徑流對巖土體產生搬運、推移、懸移等機械破壞，通過沖刷作用改變邊坡的物理形態。

第二，一部分轉化為地下水，浸潤土體造成孔隙水壓力增大，減小土骨架間的有效應力，削弱巖土體的強度、抗剪能力。

第三，水還對巖體有溶解、侵蝕作用，降低巖體結構強度。水對路塹邊坡穩定性的影響尤為明顯，根據工程項目中大量路塹邊坡失穩實際案例總結分析，有超過50%的邊坡破壞案例皆是因排水措施考慮不足而引起，在實地案例調查中發現水甚至成為影響路塹邊坡穩定、造成邊坡破壞的最重要因素。

3.1.2 其他因素

邊坡的地質狀況直接關系到邊坡的穩定與服役年限。

第一，含有軟弱層的邊坡因軟弱層力學性質較差，其應力承載水平較低容易引發邊坡坍塌。

第二，外應力作用下，堅硬的巖體也可能發生崩塌。

第三，巖石類型、巖體節理構造、充填物組成、充填程度、連通性和發展規模等因素也對邊坡的穩定與服役壽命產生重要影響[2]。

第四，氣象因子對邊坡使用壽命的影響也較大，如融雪性降雨會使路塹邊坡的巖石結構產生明顯變化，巖土體材料會發生變形和流變。

此外，地震作用、風化作用等也在一定程度上改變著邊坡自身的物理形態與力學平衡。

3.2 人為因素

人為因素對路塹邊坡穩定性的影響不容忽視，如對地質資料采集的不全面及分析判斷的欠缺、設計防護方案的不合理、未充分考慮地下水而排水結構設置不足、施工方式簡單粗暴、日常維護保養的缺失等。

4 公路邊坡防護與治理的有效措施

4.1 做好邊坡排水

地表水方面，對于上方地形匯水面積較大、坡面徑流較強的路塹邊坡應在坡口線以外設置截水溝，攔截坡面匯水直接沖刷、浸潤坡面，并封閉截水溝到剖口線之間的土體。同時，應配套設置急流槽、平臺截水溝、豎向排水梯坎等引水排水構筑物，形成一套較為完備的坡面排水系統，將坡面水順暢地引至路基邊坡以外。

地下水方面，對于地下水位較高或滲水嚴重的路塹邊坡，應設置邊坡支撐滲溝或坡內泄水管。支撐滲溝多采用透水性好的硬質巖片碎石，既能降低地下水位，又能對邊坡起到一定支撐作用，施工簡便靈活又能加強邊坡的整體強度。坡內泄水管多用鋼花管，管內填充粗砂卵石，一般與坡面成10°～15°放置；或采用曲紋網狀PE 硬式透水管，該類透水管以高密度聚乙烯（HDPE）為主要原料并添加一定比例的抗氧化劑和抗酸堿腐蝕劑，具有均勻密集小孔，利用毛細原理與虹吸原理收集、排出邊坡內富集的地下水，集透水、排水為一體，且可預防二次滲漏[3]。

4.2 邊坡修整及測量放樣技術

要重視邊坡支護對公路工程的重要作用，為應對外界因素對邊坡的影響，必須對其進行修整，并在其周圍做好30cm 保護層預留，保證邊坡綜合整治的整體效益。

另外，在公路邊坡上，還需要利用全站儀和RTK等設備進行測量放樣，以確定參考點，以參考點為依據，對公路開挖邊坡進行有效施工，保證公路邊坡的建設和后期保護工作均能順利進行。在對公路開挖邊坡進行防護時，要充分保證施工布置的合理性，使公路邊坡保護工程的整體質量得到全面提升，充分顯示公路邊坡防護工程的重要性。

4.3 邊坡擋土墻支擋

對于自身穩定性欠缺的邊坡，在坡腳設置擋土墻起到抵抗土壓力、穩固坡腳的作用，多采用重力式、懸臂式、扶壁式等形式。

第一，重力式擋土墻是利用墻本身的自重來平衡土壓力，從而達到增強邊坡穩定的目的。在適用范圍方面，重力式擋土墻特別適用于小規模路塹邊坡，對于深挖路塹邊坡也能減少水流對坡腳的直接沖刷，一定程度起到穩固坡腳的作用。

第二，懸臂式擋土墻的主體結構由力臂、趾板和踵板等組成。與重力式擋土墻相比，懸臂式擋土墻以鋼筋混凝土為主，具有較好的受力性能，能利用墻背土體發揮自身的抗滑移抗傾覆作用，節省混凝土的用料。同時，因為墻趾寬度更大、自重低，對地基承載力的要求普遍不高，能適應更多的地基工況。

第三，扶壁式擋土墻是一種由直立板、趾板、踵板和扶肋等構件構成的擋土墻，底板可視具體情況設置凸榫，作為一種新型的支擋結構已得到愈發廣泛的應用。與懸臂式擋土墻相比，扶壁式擋土墻在斷面形狀和尺寸上都有所改進，主要增加鋼筋混凝土扶肋增強整體結構剛度，可以更有效抵抗水平土壓力，扶肋間距一般取墻高的1/3～1/2[4]。工程實踐中，一般規定5m 以下的墻高采用懸臂式擋土墻，6～12m 墻高時可考慮采用扶壁式擋土墻。

4.4 抗滑技術

對于可能產生深層滑動破壞的不穩定路塹邊坡需要采用抗滑支擋，主要包括主動與被動兩種。

其一，被動抗滑支擋是較為傳統的剛性防護形式，主要包括抗滑樁、樁板墻、抗滑擋土墻等，利用圬工寬大的體積、較高的重量和自身強大的抗彎剛度抵御不穩定邊坡的下滑力。抗滑樁截面形狀主要有矩形和圓形，需選取合理的樁間距，一般為6～10m 為宜。錨固段需深入滑面以下穩定底層一定深度，樁頂位移需滿足不同工況下的相關要求，錨固段對于地層的側向應力不大于地基側向容許壓力。抗滑擋土墻尺寸較一般的擋土墻更大、墻胸坡率更緩，墻底可根據實際情況設置抗滑凸榫，埋入穩定底層深度不小于1m，適用于剩余下滑力不大于300kN/m 的小型路塹滑坡。墻背回填料采用碎石、片石等透水性材料，墻身應設置泄水孔，避免墻背排水不暢造成擋土墻變形與防護失效。

其二，主動抗滑方式一般是以預應力錨索為主的柔性輕型防護形式，通過對錨索施加張拉力改善邊坡巖土體內部應力狀態，與巖土體共同作用達到主動加固邊坡的目的。其最大優點是能充分利用巖土體自身強度和自承能力，大大減輕結構自重，節約用料與人工，減少施工對生態環境的破壞，同時具有深層加固、隨機補強、快捷靈活等優點。預應力錨索已發展出多種類型，對于錨固地層為穩定巖層的工況，可采用全黏結拉力型錨索，錨固段長度一般取4～10m；對于錨固段地層為土層的工況，可采用壓力分散型錨索，避免黏結摩阻應力集中，最大限度地利用孔壁土層自身的黏結強度。

目前，公路路塹邊坡綜合治理中更趨向采用主、被動兩種技術結合使用。

第一，預應力錨索之間設置圬工骨架連接形成錨索框架梁體系，在保留錨索主動加固效果的基礎上增強防護整體性且利于坡面排水。

第二，對于剩余下滑力較大的邊坡滑坡，可采用單樁，其截面尺寸巨大或樁間距較小，在抗滑樁上設置預應力錨索形成錨索抗滑樁，可優化單樁受力、大大減小樁身配筋量及圬工量，增大樁間距，減小樁頂位移。

第三，將預應力錨索與抗滑擋土墻相結合，可將錨頭設于墻胸、錨索斜拉錨固，在節約圬工的同時增加抗滑擋土墻的實際抗滑能力。

4.5 公路路塹邊坡植被防護技術

在公路邊路塹坡防護工程中，在確保邊坡穩定、保障施工質量與安全的同時，也要注重邊坡的美學設計，響應國家關于綠色公路、生態公路、交通與環境相協調的指導原則，堅持公路建設的經濟效益、社會效益、生態環境效益相統一[5]。應多采用綠色植物防護代替傳統的噴漿、砌石等圬工坡面防護形式。采用邊坡植物防護時，應根據具體地區的氣候條件、土壤條件，選擇根系發達、分生力強、適應性好的植物。對坡面進行植物綠化美化，不僅能利用植物根系進行對路塹邊坡產生錨固作用，還能增強坡面的整體美感，增強護坡的保護效果。

在公路路塹邊坡保護工程中，綠植防護的具體方法主要包括鋪草皮防護、植生袋防護、液壓噴播綠化防護、垂直植物綠化、骨架格構式植草防護等，相關設計及施工需要由專門工作人員結合道路邊坡的實際情況進行選擇，確保科學合理的邊坡綠植防護工藝，體現公路路塹邊坡的保護水平，做到人與自然的和諧共生。

4.6 路塹邊坡監測技術

路塹邊坡監測能校驗防護設計的合理性、保障施工和運營安全，特別是對于土質挖高超過20m、巖質挖高超過30m 的深路塹邊坡設立相關路塹監測十分必要。其主要類型有施工安全監測、處治效果監測、動態長期監測等，具體監測內容的選取采用應根據地質情況、建設工程等級、邊坡破壞危險性評級、防護治理措施等綜合確定。監測具體內容主要包括路塹地表變形監測、邊坡應力監測、環境監測、地下水監測等。高速公路邊坡等工程實踐中基本要求為邊坡變形監測，一般采用C15 混凝土觀測樁，觀測斷面前后間距30～40m，主要監測指標為水平、豎向位移變形量、裂縫發展等。觀測頻率施工期間建議3d 觀測一次固定樁，遇強降雨、持續暴雨等極端氣候應在雨后增設1 次觀測，邊坡施工完成至道路通車前此時間段內每兩周觀測1 次，通車后1～1.5 年觀測1 次。

5 結語

路塹邊坡防護在公路建設中具有舉足輕重的地位，邊坡強度與穩定性受到各類因素的綜合影響。設計者應重視邊坡的重要性，充分了解邊坡各類破壞形式及失穩機理，根據地形地貌、氣候、地質條件等綜合選取合理有效的邊坡防護方式。施工要嚴格按照施工工序與施工要求，同時選擇合理的路塹邊坡監測手段，并在保障公路路塹邊坡穩固的基礎上融合綠色生態理念，確保公路路塹邊坡防護治理的穩固與美觀，保障公路運營的安全與舒適，切實提高公路建設水平。