公路工程中高邊坡的設(shè)計和變形勘察

【摘 要】 隨著我國公路工程的快速發(fā)展和投入的加大，高邊坡對我國公路工程造成的影響也在逐漸加深，尤其是近年來普遍存在的高邊坡變形的問題，對我國的公路工程造成了極大的困擾和損失，不僅耽誤了工程的施工，而且對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來一定的損害，為此，對高邊坡設(shè)計的研究顯得至關(guān)重要。本文對公路工程中高邊坡的變形勘察和設(shè)計進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，希望對公路工程中高邊坡的設(shè)計開展有一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】 公路工程，高邊坡，設(shè)計，勘察

目前，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各國對交通運輸?shù)囊笠苍谥饾u提高，對公路工程的建設(shè)都在不斷的發(fā)展和完善之中。而在公路工程中路基中的高邊坡問題一直是熱點問題，它作為公路的路基的重要組成部分關(guān)系著整個公路工程的好壞優(yōu)劣。很多學(xué)者和施工技術(shù)部門等對高邊坡的變形勘察的方法進(jìn)行了探討，對在高邊坡的穩(wěn)定性分析方面也有不少的學(xué)術(shù)成果，但至今高邊坡的設(shè)計問題仍是一個難點，在設(shè)計過程中并沒有相應(yīng)的規(guī)范可以遵循，可以說高邊坡問題仍是一個沒有解決并亟待解決的問題，也是近年來研究的一個熱點問題。

1 高邊坡變形的類型及應(yīng)對策略

高邊坡的變形破壞有很多種形式，從不同的分類角度也可以分為很多不同的類型，如按變形性質(zhì)可以分為：坍塌、滑坡、落石等，按變形的規(guī)模和范圍等由大到小可分為：坡體變形、邊坡變形及坡面變形等三種形式。第二種分類往往關(guān)系到邊坡防治工程的投入和難易，因此筆者主要從第二種分類的角度，對高邊坡變形的類型和應(yīng)對策略進(jìn)行一個系統(tǒng)的分析。

（1） 坡體變形：邊坡所在的地質(zhì)條件較差，存在著不良的坡體，出現(xiàn)了貫通較長的傾向臨空的結(jié)構(gòu)面，地下水對邊坡造成了大范圍的不利影響，而且此種情況下，邊坡的高度較高，產(chǎn)生了大規(guī)模的坍塌、滑坡等邊坡整體失穩(wěn)的變形，這種變形的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邊坡范圍。這是由于這種變形的規(guī)模大，造成的危害常常是非常嚴(yán)重的，坡體變形也因此成為了邊坡穩(wěn)定性分析評價的重點。針對這一變形情況則需要結(jié)合邊坡的設(shè)計采用一定的支擋工程措施，必要的時候還有配備一定的排水和減重的措施，從而能最大程度上確保邊坡的穩(wěn)定。

（2） 邊坡變形：邊坡在地質(zhì)條件不佳，含水量較高的情況下出現(xiàn)了傾向臨空的結(jié)構(gòu)面，這種破壞的深度在7m之內(nèi)，可以發(fā)生一級或多級的破壞，但均是發(fā)生在邊坡范圍的局部破壞。針對這一破壞可采取改變坡形和坡面等措施

（3） 坡面變形：是指坡體和邊坡都是穩(wěn)定的，而僅僅在坡面發(fā)生了深度為一到兩米左右的坡面剝落等變形。這種情況下只需采用一般的加固措施即可，如護(hù)面墻，植草等措施。

2 高邊坡變形的原因分析

高邊坡變形的形成有一定的自熱因素的影響，但更大程度上取決于人為因素的作用，因此本文以下主要從工程方面分析上述變形的成因。關(guān)于高邊坡變形形成的原因，筆者認(rèn)為主要體現(xiàn)以下幾個方面：

（1）在公路工程的勘察工作中地質(zhì)工作的不完善，對邊坡的地質(zhì)要求沒有給予足夠的重視。在高邊坡選址過程中，并沒有嚴(yán)格的遵循選線的原則，甚至缺乏專門的地質(zhì)勘測，憑經(jīng)驗盲目的選址。將路線布置在了老滑坡或是有潛在滑坡的地點，因此大規(guī)模的施工會造成老滑坡的復(fù)活，同時也會出現(xiàn)新生滑坡。

（2）對高邊坡的重視度不夠，高邊坡的設(shè)計缺乏規(guī)范。常常因為工程緊或過分的突出了工程成本等造成在坡形設(shè)計缺乏一定的依據(jù)，沒有設(shè)置排水或加固等措施，為邊坡的穩(wěn)定埋下了潛在的隱患。

（3）施工方法不科學(xué)。如爆破工程的不科學(xué)破壞了坡體的整體性，開挖后長期不防護(hù)，不加固。

3 高邊坡的勘察

對高邊坡的勘察工作一般分為四個步驟，分別詳細(xì)介紹如下：第一，基礎(chǔ)資料的收集：即對邊坡所在地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，自熱條件等資料進(jìn)行收集；第二，地面調(diào)查，即對邊坡所在位置的地貌、地層結(jié)構(gòu)、變形發(fā)展等進(jìn)行調(diào)查分析；第三，勘探，即對在地面調(diào)查中不清楚的問題進(jìn)行第一步勘探，以鉆孔為主；第四，穩(wěn)定性評價，其主要分類和分級等如表1 所示，其中對穩(wěn)定性的分析步驟如圖1所示。

4 高邊坡的設(shè)計

（1）設(shè)計原則

主要有以下四條：

第一，對于低于40m的高邊坡以放緩坡率為主，大于40m的則應(yīng)盡量坡率較陡，此時為了減小坡的高度可以采取一定的支擋加固等措施，這樣做的原因是為了避免緩坡造成的地皮浪費，防止對當(dāng)?shù)刂脖坏拳h(huán)境的破壞；第二，在設(shè)計工程中，高邊坡應(yīng)具有排水系統(tǒng)，且無論是地表排水還是地下排水都應(yīng)該完善，從而預(yù)防水對邊坡造成的危害；第三，加固工程應(yīng)同時顧及地腳和局部，既要加固邊坡基礎(chǔ)的支撐力，也要注意確保局部的穩(wěn)定；第四，在整個施工過程中要做到對環(huán)境的保護(hù)，在于環(huán)境和諧的情況下實施工程項目的建設(shè)。

（2）設(shè)計方法

本文開始的時候已經(jīng)提到，在高邊坡的設(shè)計中至今仍沒有具體的規(guī)范可循，設(shè)計方法也是各有不同，一般常用的有以下三種：1）經(jīng)驗對比法，即以類似條件下的已經(jīng)建造的邊坡為參考進(jìn)行設(shè)計；2）力學(xué)計算法，即通過對坡體結(jié)構(gòu)等建立優(yōu)化模型（例如圖1所示），通過優(yōu)化設(shè)計得到合適的邊坡參數(shù)；3）地質(zhì)比擬法，即通過調(diào)查自熱存在的比較穩(wěn)定的邊坡從而得到可以和工程項目相似的坡形和坡高等邊坡常數(shù)；此外邊坡的設(shè)計中還涉及到對坡率、加固和排水等的設(shè)計。

下面著重說明穩(wěn)定邊坡角的設(shè)計，以巖石質(zhì)量法為例，如圖2 所示，橋梁埋深要位于穩(wěn)定邊坡角以內(nèi)，依此來得到橋梁基礎(chǔ)的合理位置和埋深。其計算式為

α=1417ln（γwRlogD）+3

圖3 注：h-邊坡高；α-自熱邊坡角；L-橋基距眉峰距離；θ-穩(wěn)定邊坡角

（3）設(shè)計的特殊性

在高邊坡的設(shè)計中表現(xiàn)出了一些獨有的特殊性，主要為：1）設(shè)計對地質(zhì)資料的要求比較高，詳細(xì)的地質(zhì)資料是確保設(shè)計完美的重要因素。2）設(shè)計是對未來高邊坡可能遇到的問題的一種預(yù)測性的設(shè)計，對高邊坡變形的發(fā)生及其部位都要做到合理的預(yù)測，資料的準(zhǔn)確是確保設(shè)計成功與否的關(guān)鍵。3）在設(shè)計的工程中存在著一定的風(fēng)險。在基礎(chǔ)資料的收集中，地質(zhì)資料的不完善，地質(zhì)條件的復(fù)雜，即勘探的不足等在很大程度上都加大了設(shè)計的風(fēng)險。人工的大規(guī)模、大范圍的開發(fā)很可能對自熱形成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成影響，改變了原來的應(yīng)力狀態(tài)，如地下水出現(xiàn)向下滲透等現(xiàn)象，這些風(fēng)險在設(shè)計中都是會經(jīng)常發(fā)生的。4）設(shè)計具有動態(tài)的特性，根據(jù)施工工程中的反饋不斷的更新和完善設(shè)計內(nèi)容，從而確保設(shè)計的準(zhǔn)確性。5）設(shè)計對施工具有更高規(guī)格的要求，在施工工程中，施工方法是否科學(xué)直接關(guān)系到設(shè)計的實現(xiàn)與否。

5 結(jié)語

高邊坡的設(shè)計和變形勘察一直以來是人們關(guān)注的工程問題之一。國家對基礎(chǔ)設(shè)施的投入加大，各地都在上馬一批公路工程項目等，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和地理環(huán)境對高邊坡問題進(jìn)行因地制宜的研究是目前學(xué)術(shù)界對高邊坡的主要研究內(nèi)容之一。本文從理論上系統(tǒng)的分析了高邊坡變形的類型及預(yù)防措施，同時探討了其成因的人為因素，給出了勘察和設(shè)計的方法原則。希望對高邊坡方向的工作者有一定的指導(dǎo)和幫助。

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