路堑土质高边坡失稳原因分析及治理措施

唐小军 张著伦

（1.云南省铁路集团有限公司， 云南 昆明 650118；2.云南基础设施建设投资股份有限公司， 云南 昆明 650501）

0 引言

公路边坡成型后裸露于大自然中，长期受到日照、风吹、雨淋等因素的反复作用，特别是在降雨的作用下，边坡失稳破坏最为明显[1]，已成为交通基础设施的一大安全隐患。引起了大量学者进行研究，刘凤宣等[2]对边坡失稳的成因和机理进行了分析，结合工程实际特点提出了处治方案。陈跃起[3]对高陡土质边坡稳定性分析及综合治理措施研究。

王伟笔等[4]采用预应力锚索与钢筋混凝土格子梁相结合的方法对边坡进行加固。乔翔[5]分析了高路堑边坡滑塌机理及失稳诱因，提出了高路堑边坡应急处治措施及方案。但边坡失稳现象依然高频发生。因此，本文以某土质高边坡为例，针对该边坡出现大规模滑坡失稳情况，研究降雨作用下土质高边坡失稳滑动的机理，并针对路堑土质高边坡采取合理的治理措施进行探讨，为此类边坡的稳定及采取合理的预处治措施提供依据。

1 工程概况

该边坡为东西走向，坡面朝北，为道路新修建时开挖山体所形成深路堑土质边坡，主要为粉质黏土和粉质砂土，并含少量泥岩，结构松散，粘结情况较差，踏陷感较强。无地下水出露、无地表水。边坡高度约坡高40m，坡顶多为低矮灌木，无坡顶堆荷。原设计为四级边坡，坡面防护为浆砌凌形格+植草防护，各级坡脚设有碎落台和截水沟。经一个雨季后，出现滑坡失稳现象，如图1。

图1 边坡滑坡图

2 边坡失稳因素分析

该边坡开挖成型后，采用为浆砌凌形网格+ 植草防护，但网格中的植草尚未长出，该边坡产生滑坡的原因如下：

（1）边坡在开挖过程中引起边坡土体发生卸荷松弛与强度弱化现象，在边坡上方及坡顶后缘出现很多裂纹，形成地表张拉裂缝，为降雨入渗提供快速通道。

（2）边坡成型后虽然做了浆砌凌形网格护坡，但植草未能及时植种或播种，雨水降落坡面后直接渗入坡体中，使边坡表层土体迅速饱和，雨停后又迅速排泄，在降雨期间始此循环往复，使边坡土体产生松散软化现象，不利于边坡稳定。

（3）该段坡体组成物质主要为粉质黏土和粉质砂土，并含少量泥岩，土体较为松散，且渗透性较好，抗冲刷能力弱，在连续降雨作用下，使坡脚处积水较多，引起坡脚软化牵引，使部分土体产生滑塌。

（4）由于该高边坡受到了多日来连续强降雨的冲刷，大量的雨水从坡顶裂缝、裸露坡面渗入土体之中，增加了土体重度，从而降低了土体的抗剪强度，导致该边坡滑坡失稳。

3 边坡稳定治理措施

目前边坡加固措施很多，如削坡减载、排截水、锚固措施、混凝土抗滑桩、坡脚支挡、以及植物框格护坡、护面等措施，在边坡治理工程中强调多措施综合治理的原则，使边坡达到的稳定的目的。

针对该土质边坡的产生滑动的具体情况，该边坡的处治措施主要以增强边坡的抗剪能力和提高边坡的稳定性为主，采取处治措施如下：

（1）削坡减载、放缓边坡、清除滑动土体。根据滑动面出现位置，由上到下的顺序逐渐清除滑坡土体，并将边坡开挖线以上出现裂纹的边坡土体全部清除，使滑坡稳定下来。

（2）设置满足排水要求的截水沟、并顺坡面设置引流槽，如图2（a）。在边坡开挖线外围、及各碎落台上设置截水沟，并在顺坡方向设置引流槽，排除因降雨引起的地表径流和地表水，减少雨水渗入边坡土体中，使水尽快排出边坡。

（3）采用现浇混凝土框格梁+灌木丛植被护坡的坡面加固与防护形式，如图2（b）。框格梁起到加固整个坡面的作用，框格内栽种根系发达的低矮灌木，起到稳固表土、减缓边坡上的水流速度、减少雨水渗入与减轻冲刷及固着边坡表面土体的目的，保证边坡的稳定。

（4）设置抗滑挡墙。在各级边坡坡脚处均设置现浇混凝土抗滑挡墙，对各级边坡坡脚起到抗滑加固作用如图2（b）。

（5）处理好坡顶截水沟、各级碎落台、坡面引流槽与边坡土体的连接部们，以防止雨水从连接性较弱的部位渗入，引起边坡滑动失稳。

图2 坡面防护与加固

经计算，考虑降雨工况作用下，各级边坡脚采加抗滑档墙加固及坡面采用框格梁+灌木丛坡面防护后，该边坡治理后的安全系数为1.562，边坡总应力如图3，说明该边坡处于稳定状态。

图3 边坡稳定系数及应力图

经现场踏勘后未发现治理后的边坡有开裂、错台、失稳滑动迹象，说明采用上述方法治理边坡是可行、有效的，治理后的边坡如图4。

图4 边坡处治后效果

4 结论

（1）该边坡失稳的主要原因是由于降雨作用及边坡自身土体的性质造成的。边坡主要为粉质黏土和粉质砂土，并含少量泥岩，结构松散，粘结情况较差，踏陷感较强。在降雨入渗作用下边坡土体极易发生抗剪强度低下、土体粘结力降低，直接导致了边坡的变形和破坏。

（2）由于该边坡土体性质软弱，坡体早期出现小范围破坏和某些大规模破坏前兆，如边坡开裂、小范围崩塌等，最终在降雨作用下滑动带的土体介质逐步受到损伤，一旦外在加载大于临界状态所能承受的最大值时，潜在滑动面上的土体将脱离边坡母体，沿滑动面向约束力小的位置滑动，导致位移变形和大规模的突然失稳。

（3）原设计中边坡采用棱形格+植草的坡面防护方式，坡脚处未设置挡土墙，这种防护方式只能稳固表层土体，不足以支撑深层土体的稳定性，并且边坡雨水渗透问题未能解决。边坡开挖后由于应力释放，开挖线以外会形成众多地表及深部裂缝，在各种外因的作用下，会形成浅在滑动面。在雨水渗透作用下增加了上部滑体的重度，导致滑坡体下滑力增大，不利于边坡的稳定。

（4）坡面采用灌木丛植被覆盖，可减少雨水的侵蚀作用，减少渗入土体中的雨水数量，可起到降雨截流的作用，灌木植被根系亦可加固岩表层土体。该边坡历经了三个降雨周期，边坡无滑坡迹象，说明该边坡的治理措施是可行的，且效果良好。