公路路基边坡稳定性的影响与防护措施分析

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摘要：我国公路建设的迅猛劲头已经保持多年，但是仍然呈现方兴未艾之势，在公路工程突飞猛进的建设过程中，各级公路路基边坡的防护设计都是公路工程建设中必须在设计阶段、施工阶段都要予以高度重视的重难点问题。由于路基开挖及边坡防护施工方法存在的问题，导致公路路基边坡稳定性较差，甚至引发公路工程安全事故的例子时有发生。本文主要针对公路路基边坡稳定性的影响因素结合四川省雅安市大渡河某水电站水库复建公路工程的边坡防护实例进行分析，并有针对性的提出了加强公路路基边坡稳定性的防护措施。

关键词：公路路基；边坡；稳定性；防护措施

中图分类号：X734 文献标识码： A

前言

公路建设过程中，山区公路建设难度较大，路基高填深挖路段较多，故而公路建设过程中高边坡比比皆是，存在边坡失稳垮塌风险的部位很多，所以，为确保道路路基的安全和通车后行车及行人的安全，在山区公路路基边坡的防护设计中，需要因地制宜有针对性的采用合理有效的边坡防护方式，同时兼顾环境保护，在保证路基边坡稳定和安全的前提下，合理控制投资，尽可能少毁坏植被，多采取绿色环保的防护措施，以达到水土保持，边坡稳定，改善生态环境的目的，保证公路的畅通，进而践行生态公路、人文公路设计。

一、公路路基边坡稳定性的影响因素

（1）工程地质地形条件

主要指由于地形条件不利所形成的不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力，并引起坡顶出现张裂缝；在坡脚产生强烈的剪应力，出现剪切破坏带；同时边坡面的不利地形因素与地质构造的不利组合还会导致结构面控制性失稳。而由于地质构造控制岩石结构面的发育程度、规模、连通性、充填程度以及充填物成分和结构面的产出状态等，所以其对边坡的稳定性往往有控制作用。另一方面，边坡的地质条件决定了边坡的岩体组成，岩体的力学性质决定了边坡稳定的另一个主要因素，例如岩体中的高岭土，其具有遇水软化的特性，一旦遇水会使土的粘聚力下降，强度显著下降，从而引发本来稳定的边坡发生失稳。而渗入坡体内的水也使干燥状态的结构层软化、、也将降低岩土的抗剪强度，促使边坡滑动和倒塌。

（2）工程水文气候条件

边坡所处位置的地下水及地表水富集程度对边坡稳定性有间接的影响，因为边坡水文地质条件的改变必然导致地下水富集程度的改变，而土体、软质岩、泥化夹层、岩体的结构面等的力学性质受水的影响较大。地下水富集程度的提高，一方面增大坡体自重从而增大坡体的下滑力，另一方面降低岩土体的抗剪强度，进而导致边坡失稳；另外由于地表水对边坡坡面的冲刷，使得边坡土体沿着水流的方向移动，形成冲沟，引发牵引式边坡垮塌；如果是路基下边坡，则有可能会使路面发生塌陷，对行车形成安全隐患。一个地区的气候特征对边坡的稳定性影响也很大，多雨地区则边坡失稳性风险高，干旱地区路基边坡的失稳风险则大大降低；如果一个地区干湿循环频繁，则对边坡稳定性极为不利，因为雨水的冲刷浸泡使边坡自重增加，抗剪能力减弱，使边坡发生失稳，而烈日的暴晒同样能够改变岩体边坡的力学特性，热胀冷缩的作用使得岩体裂隙发育，造成路基边坡失稳。

例如在2012、2013年汛期，四川省雅安市大渡河某水电站水库复建公路工程约50km的复建公路沿线，每次雨后，均会出现数十处的边坡垮塌现象，在复建公路K8+600～K8+880处由于该段路基边坡为强风化砂页岩，雨水浸泡之后岩体力学性质发生边坡，自身稳定性变差，在2013年6月18日夜一场大雨后，该段在枯水期开挖完成且一直稳定的路基边坡发生小型滑坡。

（3）路基边坡的高度、坡比和施工方法

路基边坡的工程地质地形条件及水文地质条件决定了其存在一个自稳坡比，但是在公路设计过程中，综合考虑投资、地形、施工难度等条件必然不能按照边坡的自稳坡比进行设计，而是采取防护措施结合合理的边坡坡比的设计方式；施工时，边坡的开挖方法也是影响边坡稳定性的一个因素，按照设计的一般要求，边坡开挖必须自上而下分层开挖，且设置有防护措施的路基边坡必须开挖一级防护一级，边开挖边防护，而施工过程中由于施工方法的不当，存在从坡脚开挖、一次性开挖边坡而不进行防护的施工方式，这往往容易造成边坡在开挖施工过程中发生失稳坍塌。

例如在四川省雅安市大渡河某水电站水库复建公路工程K13+800～K13+980处，路基设计边坡最高达65m，平均坡高50m，为强风化花岗岩岩质边坡，每12m高边坡设置一级2m宽施工平台，该段边坡设计的边坡防护方式是挂直径6.5mm的钢筋网，喷厚12cm的C20混凝土，全坡面设置长4.5m*6m，直径25mm的自进式中空锚杆，二级边坡以上部分按间排距5m设置30索预应力900KN预应力锚索，要求施工时边开挖边坡边进行边坡防护，承包方在该段路基边坡开挖时一次性将边坡开挖到位，然后开始进行边坡防护施工，结果在边坡防护施工过程中发生边坡垮塌，二级边坡以上部分连续发生三次大规模垮塌，造成承包方施工机械被埋，约有120m已经形成的毛路基被不同程度的冲垮，垮塌后该段边坡最高处达102m，平均坡高78m，造成了极大的投资浪费。

（4）外部偶然因素的

外部偶然因素对边坡稳定性的影响主要是地震和泥石流等外力因素，其破坏性是强大的，尚没有对其有效的防护应对措施，只能尽量提高边坡的稳定性，降低路基边坡在这些偶然因素的作用下失稳的风险。例如在2013年雅安4.20地震后，四川省雅安市大渡河某水电站水库复建公路工程约50km的复建公路工程沿线，出现近十处已经完成开挖完成且稳定的边坡发生垮塌，部分已经完成防护的路基边坡出现小范围垮塌。

二、公路路基边坡的防护措施

（1）植物防护

草皮、植被对于路基边坡有一定保护作用，而且与其它措施搭配使用，防护效果更好，如目前随处可见的窗口护坡及框格梁锚索防护等类似形式的边坡防护。植被的根系在地下反复交错，紧密连接，在强降雨天气，或边坡受地表径流冲刷时，能稳固边坡土壤，起到边坡保护的作用，同时具备审美特点，能够在一定程度上美化沿路风景。

（2）砌石护坡

砌石护坡分干砌石和浆砌石护坡两种。干砌石护坡方式在坡度缓于1∶1.25的土质路堤或路堑边坡上得到广泛适用，该防护形式能够将雨水或地面水流的冲刷破坏降至最低，同时投资成本低，且能适应边坡的较大变形。缺点是防护边坡受到水流冲击过程中，流水冲刷带走了边坡表面的细小颗粒，易导致边坡出现大的沉陷。相应的浆砌石护坡弥补了该不足之处，防护效果较好，如工程中常用M7.5或M10浆砌石护坡，根据需要也可能会将材质由浆砌石改为素混凝土，设计时应合理设置伸缩缝和泄水池。石材应选用不易风化的坚硬岩石，当岩石取材条件有限时，也可与当地的实际情况相结合，选用坚硬耐久的块状工业废料、建筑用砖等。

（3）截、排水沟

为了尽可能减小水对边坡稳定的影响，通常情况下会在边坡附近开挖截水沟，通过截水沟拦截从边坡上方流水。总结设计和施工过程中工作经验可知，开挖截水沟必须充分考虑边坡的土质状况，一般的土质，应该在距路基边坡6m左右的范围开挖截水沟，且截水沟的施工质量必须得到保证。同时截、排水沟还常与其它边坡防护措施结合使用，共同起到边坡防护的目的。

（4）喷混凝土防护

其常见的防护形式有：素喷混凝土防护和喷混凝土结合锚杆、锚筋束、锚索等锚固措施的防护。目前工程中一般采用的是素喷6～8cmC20混凝土对边坡进行防护，该防护方式主要针对于容易风化的岩石或者较破碎的岩质边坡，施工时采用混凝土喷射机器将混凝土喷射到边坡上，根据施工条件合理控制每次的喷射厚度。该防护形式对边坡的封闭性较好，避水、抗风化，对于易于风化的岩质边坡，如砂页岩类边坡，其防护效果较好，同时对于胶结好，但易被水冲蚀的洪冲积地层边坡或卵石地层边坡防护效果也相当好。而对于较风化且整体性较差的岩质边坡，一般采用锚杆、锚筋束或锚索防护。其一般方案组成是：喷12～14cmC20混凝土，挂直径6.5mm或8mm钢筋网，合理设置泄水孔，按2m间距梅花型设置4～6m长度的锚杆。锚杆可以根据路基边坡的地质条件选用砂浆锚杆或者自进式中空注浆锚杆，一般岩质边坡采用砂浆锚杆，如边坡岩石条件差，锚杆施工时存在塌孔或者严重的卡钻现象，则考虑采用自进式中空注浆锚。该防护形式对于边坡的防护效果很好，既可以达到封闭边坡的目的，还能起到一定深度的防护锚固作用，在山区及地质条件较差的山岭重丘路基高边坡中应用较为广泛。

但是，当边坡的高度较高，且该路基边坡所处部位地质条件差，地质结构对工程不理时，边坡下方为隧道进出口或者紧邻桥涵等重要构筑物时，该边坡应该进行更深层的防护处理，一般采用锚筋束或者锚索防护，锚筋束或锚索的设置根据工程需要可各自单独或搭配使用，但大都与锚杆防护一起使用。边坡防护设计时要紧密结合地质专业提供的边坡地质情况详细勘察报告，根据勘察报告的相关参数采用理正岩土软件进行边坡稳定性设计计算，确定需要的锚筋束长度、锚索吨位和相应数量，确定这些参数之后再结合路基边坡的防护面积和地质条件合理布设锚筋束或锚索位置。一般情况下，锚筋束基本与框格梁一起使用，但是锚索却可以根据需要进行单独设置或与框格梁结合设置。以上防护方式在边坡施工时对施工队伍的施工工艺水平要求相当高，施工过程中需要监理单位进行严格的监督监管，施工完成后也要进行规范的检测评定。

（6）SNS主动、被动防护网防护

主动防护网是以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护边坡上，以限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌，起加固作用，或将落石控制于一定范围内运动，起围护作用。其优点是钢丝格栅匀传递以充分发挥整个系统的防护能力，即局部受载，整体作用，从而使系统能承受较大的荷载并降低单根锚杆的锚固力要求，由于其不封闭坡面，便于坡面泄水，能较好的保护坡面的植被，适用于边坡本身渗水较严重，对边坡泄水要求较高的岩质边坡。

被动防护网由钢丝绳网或环形网固定系统、减压环和钢柱四个主要部分构成。钢柱和钢丝绳网连接组合构成一个整体，对所防护的区域形成面防护，从而阻止崩塌岩石土体的下坠，起到边坡防护作用。如需拦截小块落石时在钢丝绳网或环形网内再附加一层铁丝格栅，其固定系统一般为锚杆、拦锚绳、基座和支撑绳等。被动防护网的柔性和拦截强度足以吸收和分散传递500KJ以内的落石冲击动能，与刚性拦截和砌浆挡墙相比，其改变了原有的施工工艺，不但缩短了工期，同时也节约了投资。但是被动防护网的防护作用只是拦截缓冲边坡的崩塌石块等，被动网的局部损坏比较严重，需要及时修复，且拦截在网内的石块等需要及时进行清理，否则可能引起被动网的大范围损坏，造成行车安全。

三、结语

总而言之，对路基边坡强度和稳定性造成影响的原因是多方面的，包括内因、外因、自然因素以及各种荷载累积作用等。在建设过程中应该在保护环境的前提下，针对公路路基边坡的地质地形条件，精密计算，科学设计，合理采用恰当的边坡防护措施，达到既能经济又起到增强公路路基边坡的稳定性的作用，为我国公路的建设发展做出孜孜不倦的贡献。

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