公路路基边坡失稳风险及处治分析

李侠

摘要 为有效解决公路路基边坡失稳问题，保证公路运营安全性和稳定性，文章依托某公路项目K5+820～K6+190段工程实践，针对路基边坡失稳风险及处治展开综合探究，通过实地勘查及数值模拟等方式明确了滑坡形成原因，得出滑坡概率为21.2%，边坡平均安全系数为1.036；提出了三种不同的滑坡处治方案，并从处治效果、经济效益、使用效果等方面进行综合比较，确定了最优处治方案，即抗滑桩预应力锚索+坡面框架锚索方案，该方案施工简便、成本低廉、加固效果显著，值得推广、应用。

关键词 路基工程项目；边坡失稳；定量风险评估；处治效果评价

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0093-03

0 引言

公路工程运营期间受气候、地质、人为等各方面因素影响，极易产生路基边坡失稳、垮塌等问题，严重威胁交通运输安全，造成不可估量的经济损失，因此，积极开展路基边坡风险评估尤为必要。针对现役公路项目边坡的风险研究，主要采用定性评估方式，根据地形、地质等相关因素将边坡风险划分为不同的等级；而采用破坏概率对边坡风险实施定量分析的情况较为少见。为此，该文根据边坡风险管控理念，结合现役公路工程实践，严格按照风险分析、评价、调控基本流程，明确了路基滑坡类型及形成原因，并从经济性、可行性等角度对各种治理方案实施对比分析，确定了最佳的处治方案，具有重要的参考价值[1]。

1 工程概况

某公路项目K5+820～K6+190段地处深度为20 m的沟谷地带，道路沿线地形以低山丘陵为主，地质构造呈北向断裂。该路段地质呈完全风化状态，稳定性较差。结合实地勘查数据，滑坡体长约360 m，宽240 m，厚约10.5 m，滑移方向为SW265°，与底部岩层斜向大致相同。为详细了解滑坡路段地质构造和滑动面位置，在该区域进行钻孔检测，现场共设置孔位6处，钻孔深度为12～27.9 m，整体进尺为115.2 m，具体情况如图1所示。

边坡地质状况自上而下共分为四层，具体如下：

第一层：杂填土。色泽呈灰～灰绿色，以回填土、建筑垃圾为主，石质填料超过60%，存在少量砂岩、炭质页岩，呈完全风化状态，大部分为粒状，厚约1.0～25 m。

第二层：粉质黏土。呈棕红色，可塑～硬塑状，土质均一，存在少量粉土、砂岩等，厚约0.7～14.8 m。

第三层：砂质泥岩。灰白色、可塑状，风化程度较高，岩芯破碎，厚约0.6～2.9 m。

第四层：基岩。以石炭系泥岩为主，硅、钙质胶结，风化程度较高，岩芯破碎。

2 滑坡危险性分析

危险性分析主要是根据灾害具体情况，采用实地勘查、理论探究、数值模拟等方式，对灾害产生概率、危害程度实施评估的研究方式。结合实际勘查数据，路基边坡失稳主要是由于地质、风化、雨水侵蚀等各方面因素共同作用，使边坡出现沿强风化基岩面滑移，经综合评估边坡处于临界稳定状态，在外界因素作用下极易产生滑坡[2]。

由于现场滑坡形成的诱因众多，且现阶段大部分模拟系统均采用折减重度、抗剪强度等指标对降雨、风化等环境实施模拟，该文通过Geo-Studio系统中的蒙特卡洛试验模块对滑坡概率实施模拟分析，根据以往相关研究经验，采用正态分布概率密度函数将土体黏聚力c、内摩擦角φ、重度γ值分别设于不同区间内[3]。因概率计算过程中，当计算步数N接近2 000次時，其结果基本稳定，因此，该文N=2 000次。结合现场勘探结果及以往研究数据，滑动带土层指标如表1所示。

将表1相关指标输入系统后，模拟计算得到：①边坡平均安全系数Fs=1.036<1.05，处于临界稳定状态，与实地勘查评估结果相同；②滑坡概率P=21.2%。相关研究成果及文献显示，公路项目滑坡概率允许范围为5%～10%，因此该滑坡概率超出允许范围，风险较大[4]。

3 滑坡处治效果分析

3.1 风险调控思路及处治技术

根据该工程实际情况，因现场已封闭，重点从降低边坡危险性方面实施风险调控，主要方式为调整坡率、增设支挡体系，从而降低边坡破坏概率。

方案1：对于坡体顶部滑体，通过斜坡减荷+预应力抗滑桩支挡+坡面锚索框架梁支护方式进行处理。

方案2：在坡顶、坡脚位置布设重力式挡土墙，并对坡面实施斜坡减荷+锚索框架梁支护。

方案3：重点针对下方滑体，在坡脚位置布设挡土墙，并对坡面实施斜坡减荷+锚索框架梁支护。

3.2 处治效果分析

按照以上3种滑坡治理方案，并根据相关设计参数及表1中土层技术指标进行模拟分析。因GeoStudio系统难以对挡土墙实施模拟，因此，该文通过数值反算将挡土墙强度指标换算成抗剪强度指标c、φ，计算得出等效黏聚力c=20.3 kPa，内摩擦角φ=30°。

各方案处治效果如下：①三种方案均在一定程度上提高了边坡稳定性，前两种方案边坡平均安全系数符合相关标准要求，滑坡概率均未超过5%的规定；②方案3平均安全系数、破坏概率均超出允许范围，因此该方案不可行；③针对前两种方案风险性和经济性实施比较，确定最优方案[5]。

3.3 处治技术经济效益分析

3.3.1 风险定量估算

按照滑坡造成的影响及危害程度，并结合方案1、2滑坡概率进行综合分析，得出方案1风险损失Pprop=40.96万元，方案2风险损失Pprop=10.46万元。

3.3.2 处治成本估算

根据相关部门给出的方案1、2的工程量清单，分别计算对应的处治成本，具体计算结果如表2、3所示。

3.3.3 方案对比分析

按照方案1、2对边坡实施治理，其滑坡风险损失及成本估算如下：

方案1：处治完成后，经济损失Pprop=40.96万元，总治理成本为2 336.26万元。

方案2：处治完成后，经济损失Pprop=10.46万元，总治理成本为7 668.78万元。

通过对两种方案对比能够看出，方案2处治效果较好，但处治成本较高[6]。

根据2种方案实际施工状况，方案2施工工序复杂、工程量庞大，作业面位于滑动体上方，施工难度及安全风险较大；而方案1施工简便、快捷，可能短期内完成边坡处治，且施工对滑坡体干扰较小。根据施工难易程度及经济性进行综合比较，确定采用方案1进行边坡治理。

4 现场处治效果评价

根据现场实际情况，滑坡处治完成后在滑坡体底部及抗滑桩部位设置监测点（见图2），对滑坡体、桩顶侧向位移实施监测，具体如图3、4所示；同时对24#抗滑桩实施锚索张拉检测，检测结果如图5所示。

监测时间：①底部滑坡体侧向位移监测时间不少于70 d，滑坡体在60 d时基本处于稳定状态；②抗滑桩顶部侧向位移监测时间不少于90 d，且桩顶位移在60 d时达到稳定状态；③抗滑桩锚索监测时间不少于240 d，其拉力在120 d时保持恒定。滑坡治理取得优良成果，且周边生态环境恢复较好[7]。

5 结论

综上所述，该文根据某公路项目K5+820～K6+190段运营现状，基于边坡风险防控理念，对路基边坡失稳风险及处治进行综合分析，通过实地勘查、数值模拟等方式明确了滑坡形成原因，提出了不同的滑坡处治方案，并从处治效果、经济效益、使用效果等方面实施比较，得出如下结论：

（1）该边坡是由于地质、风化、雨水侵蚀等各方面因素共同作用，形成的沿强风化基岩面滑移式滑坡，滑坡概率为21.2%，边坡平均安全系数为1.036。

（2）在破坏概率及边坡安全系数符合要求的前提下，斜坡减荷+预应力抗滑桩支挡+坡面锚索框架梁支护方案施工简便、快捷，对滑坡体干扰较小，成本较低。

（3）通过工后监测能够发现，滑坡处治效果显著，滑坡体处于稳定状态，且周边生态环境恢复较好，在降低成本的同时，显著缩短工期，相较于其他处理方式，该方案提前3个月完成任务。

参考文献

[1]李淑敏. 基于树根桩加固的震后公路路基边坡综合修复技术[J]. 江西建材， 2022（10）： 275-276+283.

[2]冯志刚. 斜坡路基边坡稳定性及治理措施研究[J]. 运输经理世界， 2021（5）： 5-6.

[3]于浩楠， 周维. 路基边坡滑坡风险评估及治理方案研究[J]. 城市道桥与防洪， 2022（2）： 61-63+76+13-14.

[4]符梁. 高速公路路基边坡预防性养护时机方法分析[J]. 低碳世界， 2021（4）： 258-259.

[5]马超. 山区高等级公路高填深挖路基边坡稳定性研究[J]. 交通世界， 2022（12）： 114-115.

[6] 郑万里. 山区公路路基边坡稳定性分析及支护设计[J]. 交通世界， 2021（11）： 47-48.

[7]王樹辉. 巫溪至开州高速公路不良地质条件路基边坡病害处治技术[J]. 工程建设与设计， 2022（18）： 26-28.