某干线公路路堑高边坡滑坡防治分析

文兴东

摘要 为满足城市发展，需要大力推动干线公路的建设，但受地形因素影响，部分干线公路修建在山区，导致出现较多的高路堑段，设计公路工程建设方案时，必须高度重视路堑高边坡的稳定性防治。基于此，文章以某道路工程路堑高边坡滑坡为依托，采用圆弧滑动法与不平衡推力法，分析边坡滑坡状况及稳定性，设计并比选了滑动边坡的处治方案，总结了设计经验，旨在为同类项目建设，提供参考和借鉴。

关键词 干线公路项目；路堑高边坡；边坡滑坡；边坡防治

中图分类号 U418.55文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0141-03

0 引言

干线公路沿线地形条件复杂，平地数量较少，无法满足公路建设的需求。为适应城市发展，需加大山地开发力度，以确保城市发展所具备的地理空间。当前，得益于现代网络技术的发展及应用，工程设计工作的难度不断下降，设计精度明显提升，但在具体施工环节，仍然会出现边坡滑塌等问题。与此同时，因项目现场勘查不严谨、工程设计方案不合理，工程建设也面临着设计方案变更、施工工序变动、建设成本增加等问题，这就要求加大路堑高边坡研究力度，采取有效的防治措施，防止路堑高边出现滑坡病害[1]。

1 工程概况

某干线公路桩号K1+160～K1+880段，属于挖方施工，桩号K1+800处挖方深度最大，深度达25.0 m，挖方边坡高度最大为26.5 m。此公路项目所在地的地质条件复杂，挖方段边坡为土岩混合结构，主要由碎土石、砂岩以及泥岩构成，各层岩土的强度高低不均，且受外部环境因素影响巨大。根据设计方案，主要是通过自下而上的分级放坡技术来处置边坡滑坡问题，最下第一级边坡高8.0 m，再往上一级边坡高12.0 m，依次向上设置边坡。每级边坡中间设计相应的平台，宽度为2.0 m，各边坡坡率设计为1：1.5，在坡顶开口线之外5.0 m处建造截水沟。图1为一般路段路基设计图。施工过程中，桩号K1+600～K1+720路堑段属于首次开挖，却立即出现牵引式滑坡，滑坡总体量为27 500 m3，滑坡段长达120.0 m，高度均值为18.0 m，裂缝部位与边坡顶开口线相距6.0 m。表1为该干线公路工程各岩土层物理力学指标。

2 边坡滑坡状况及稳定性分析

2.1 边坡稳定性分析计算

计算道路边坡的稳定性，需严格执行路基边坡工程技术标准的相关要求。该地质场区边坡主要构成为泥岩、砂岩等，整体较为松散且易破碎，结构面并不完整[2]。综合考虑边坡的构成因素，计算边坡稳定性，选用的是圆弧滑动法（简化Bishop法），见图2。

运用简化Bishop法进行计算，抗滑力矩除以下滑力矩即为边坡岩土体的稳定安全系数K，即：

以路堑边坡滑坡体最高处断面作为分析对象，其坡高最大为24.0 m。计算边坡的稳定性，需要用到表1的各岩土层物理力学指标，表2为计算所得结果[3]。依照相关的标准，对于次干路等级，正常工况下的边坡稳定安全系数为1.15～1.25，而暴雨工况下，此系数为1.05～1.15。经计算可知，不同工况条件下，路基边坡的稳定性都符合施工要求[4]。

2.2 圆弧滑动法存在的问题

该公路工程建设过程中，已出现边坡失稳滑坡，由此可知，施工现场实际情况并不与由圆弧滑动法算出的结果相一致，下面从计算方法、计算参数等方面探究其原因。

2.2.1 计算方法分析

圆弧滑动法主要运用了极限平衡理论假设的内容，并未综合考虑土体的应力－应变关系以及具体状态，且分析边坡稳定性时，无法全面与滑坡应力分布及变形等效。因此，条分边坡岩土体时，不论是土条间的内力，还是其底部与滑动面产生的反力，并不能与实际情况相吻合[5]。采用简化Bishop法算出的结果，通常要比不平衡推力法算出的结果大10%～20%。由此可知，计算方法的选用，必须充分结合工程现场实际状况，如果地形平整，具备良好的地质条件，建设工程量较小时，适合选用简化Bishop法，对边坡稳定性开展全面分析[6]。相比之下，如果地质条件恶劣、路堑边坡较高时，计算结果会到受岩层倾向的巨大影响，此时若还是参考使用城市平坦道路的边坡计算模型，则会严重影响计算结果的准确度。

2.2.2 计算参数

采用圆弧滑动法计算边坡稳定安全系数时，岩土体抗剪强度会对边坡产生抗滑力，黏聚力、内摩擦角等对其有一定影响。通过案例分析可知，该公路项目的岩土体主要有灰岩、泥岩等，具有较高的等效内摩擦角，而且抗剪效果良好，导致计算出的边坡稳定安全系数较大。经综合分析施工环节内容可知，岩土体结构裂隙会影响到边坡滑动面，所得計算结构也受其影响[7]。

2.3 边坡稳定性计算调整

结合前述内容以及工程施工现场状况，因为城市道路路堑边坡属于岩土体结构，岩质并不均匀，整体上较为松散，且不具备良好的结构面。因此，计算边坡稳定性选用不平衡推力法，表3为所得结果。

3 边坡处治方案设计与比选

3.1 抗滑挡墙

在滑坡体前缘设置抗滑挡墙，设计合理的高度、深度，要求能阻挡滑坡体发生滑移，同时采取削坡减载措施。结合施工现场的实际要求，需在坡脚处也设置抗滑挡墙，进一步降低荷载量，从而避免边坡再次出现滑动[8]。所用的挡墙为仰斜式，是由毛石或混凝土制成，其高度为4～6 m，埋藏深度为1.2～1.5 m。此外，还需调整加大三级边坡的坡率，依次调整为1∶1.5、1∶2、1∶2.5。

计算分析边坡稳定性，在边坡地质条件最差的部位，正常工况与恶劣工况下的安全系数，依次是1.658和1.354，都在标准范围之内。所以，运用抗滑挡墙进行边坡防治，所得稳定安全系数，符合标准规范并具有一定的可行性。

3.2 抗滑桩

将桩基插入滑坡段土体，能对滑坡体产生支挡作用，且增加边坡的稳定性，此桩柱为抗滑桩。该柱具有良好的抗滑效果，不需要大量开挖坡面，因此在坡体抗滑方面应用较多。此外，安装抗滑桩时，需要开挖桩孔，便于勘察了解地质状况。

结合该工程的实际情况，使用的抗滑桩长度为16.0 m、直径为1.2 m，各桩之间相距1.5 m。经计算，所得稳定安全系数都在规范标准值内，该方案具有较高的可行性。

3.3 锚索框架梁

锚索框架梁属于复合型支护结构，由柔性支护锚索与混凝土框架梁构成，主要应用于加固边坡，具有良好的支护作用。使用锚索框架梁对岩土体实施加固，需要在滑坡体上钻孔，将其插入岩层中，为提高加固效果，锚固深度必须符合设计标准。

使用锚索框架梁加固坡体，需将滑坡体清理干净，同时运用锚索和坡面框架梁，其尺寸如下：各锚索水平间距为3.0 m、上下间距为2.5 m，锚固段长5.0 m，自由段最长为10.0 m、最短段为5.0 m，框架梁大小为0.4 m×

0.4 m，图3为锚索框架梁设计简图。经计算，采用该方案设计的稳定、安全系数均符合标准要求，证明该措施可以推广应用。

3.4 方案比选

上述三种方案设计的安全稳定性都符合标准要求，具有较高的可行性，有助于增强边坡稳定性。针对城市干线公路，需要将各方面的因素综合考虑在内，比较各项方案，做出最佳选择。表4为方案比选内容。

干线公路工程在边坡处治方面具有较高的要求，其一是必须符合相关的标准规范；其二是不能违背当地城市发展规划，尽可能地控制拆遷规模，降低建设费用；其三是要与周边自然环境相协调，美化环境。比较上述方案，抗滑挡板不需要较高的建设成本，且有利于美化环境，但需要征地拆迁，而且工程施工量大。抗滑桩的抗滑效果最佳，但施工量大，建设成本高，且不利于美化环境；锚索框架梁不需要新增用地，但施工难度大、建设成本高。

根据当地城市发展规划，此路段以南计划建设物流园区，该工程项目会很快开工建设，场地经过平整，边坡高度会减少12.0 m左右，所以加固该坡面可以不使用支护加固，而锚索框架梁也不适用于该坡面，由此得出使用抗滑挡墙处治滑动边坡为最佳方案。

4 结论

综上所述，干线公路工程项目的设计要求较高，由此增加了路堑高边坡设计分析的难度。选用合理的方法计算边坡的稳定性，并基于工程项目当地的具体要求，创建计算分析模型，综合运用各项勘察数据资料，科学设定计算参数，以提升计算结果的准确性，确保符合工程实际情况。

综合对比分析3种滑坡治理方案，应从技术标准要求、城市发展规划、施工建设投资、施工任务量以及环境影响性等方面综合考虑，在全方位对比分析后，选用最佳方案。边坡滑坡是道路工程建设中的常见问题，治理边坡应立足于预防，并辅以治理措施。施工前，做好全面勘察工作，收集各项数据；施工时，采取有效措施，做好积水排放；施工后，采取有效的防护措施，防止再次发生滑坡，切实保护道路安全。

参考文献

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[3]刘汉强， 曹会， 符亚兵. 浅析降雨对路堑高边坡稳定性的影响[C]//贵州省岩石力学与工程学会， 中国建筑学会工程勘察分会， 中国水利学会勘测专业委员会， 中国岩石力学与工程学会滑坡与工程边坡分会， 北京华森启达企业管理咨询有限公司. 第十二届全国边坡工程技术大会论文集， 2020： 248-253.

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