對山區高速公路高邊坡病害防治的分析

龍銘謙

（廣西樂百高速公路有限公司 廣西南寧 530000）

對山區高速公路高邊坡病害防治的分析

龍銘謙

（廣西樂百高速公路有限公司 廣西南寧 530000）

當前許多高速公路工程建設于山區，因為地形地質條件復雜，非常容易出現高邊坡和滑坡問題，尤其容易在施工開挖后，出現邊坡變形，增大工程投資，且延誤工期，甚至破壞已有的工程設施。高邊坡工程是我國山區高速公路建設中的一個重大工程地質問題。

山區；高速公路；高邊坡病害：治理工程

前言

公路高邊坡病害伴隨著山區高速公路的發展而日益嚴重，這一問題的出現呈現出強烈的中國特色，完全是由我國獨特的地形地質條件和作為一個發展中國家所面臨的大規模工程建設所決定的。尤其是20世紀80年代以來，我國經濟的高速增長，極大地刺激了資源與能源的開發，交通體系的完善和城鎮的都市化進程。山區高速公路建設中的高邊坡工程數量之多、規模之大、類型之復雜、工程之艱巨，舉世矚目。高邊坡病害防治理論和技術。

通常情況下，如果是人工開挖形成的巖質邊坡，當高度超過30m時，即屬于高邊坡；而如果是土質邊坡，則高度超過20m即為高邊坡。而高邊坡施工則是將地質體一部分，通過施工改造，形成人為工程，邊坡的穩定性決定于當地的地質條件、人為改造程度。因此，對于高邊坡的病害防治設計，應當具備預測性、風險性、動態性特點。

1 高邊坡病害的防治技術

高邊坡病害的防治技術，通常包括了實施地質勘察的方法、內容、穩定性分析、評價方法與理論、監測技術、治理工程設計原則以及加固（支擋）工程結構的設計。因為高邊坡通常是自然穩定的，或通過人工對不穩定山坡進行改造形成的，因此對于了解、確定擬開挖邊坡地質條件、坡體結構，以及后期可能出現的變形規模和類型等方面，是非常重要的，為高邊坡的穩定性分析、加固工程的設計與實施奠定了基礎。

2 高邊坡病害空間預測的基本途徑

所謂高邊坡病害空間預測，指的是根據坡體結構，結合其地下水分布規律，明確邊坡的空間形態、規模與類型；高邊坡的穩定性，則指的處于不同坡體結構、巖體結構的條件下，高邊坡的穩定性。

而其中的坡體結構，則指的是山坡處于不同時期構造作用下，所形成的結構面空間組合，其組成包括以下三方面：①不同成因、不同性質巖組分布；②結構面空間組合，主要為軟弱破碎帶分布；③臨空面。

通過對滑坡和高邊坡變形的研究，發現坡體結構對邊坡的破壞類型、部位、規模和破壞模式有控制作用，將坡體結構可分為Ⅴ類共12個亞類，見表1。從邊坡變形破壞來研究巖性、構造和坡體（巖體）結構。對于巖性主要是注意巖石的軟硬，因為軟的巖石，強度低，易變形，而硬的巖石，強度高，變形小。構造主要研究結構面的發育程度、相互切割關系、貫通程度，以及與臨空面存在的關系。針對坡體（巖體）結構，需要尤其重視易變形破壞結構的研究，前述的5種坡體結構所構成的邊坡，均容易出現變形失穩。

3 影響巖石高邊坡穩定的因素

影響高邊坡穩定性的因素，包括巖性分布、構造格局、地下水補給條件以及坡體（巖體）結構等。具體來說，其作用因素包括以下方面：①重力；②地應力；③因巖體外形的改變，導致作用力改變；④地震作用；⑤水文地質條件變化；⑥洪水沖刷；⑦降雨和氣候條件；⑧人為因素，例如切坡、堆填、人為爆破等；⑨軟弱破碎帶風化。

所研究的巖石高邊坡穩定性，主要研究的對象是坡體（巖體）結構控制下遭受環境影響，在一定年代內出現的變形與破壞。首先需要調查山體、坡體的結構，然后通過觀測、分析、對比的方式，掌握可能影響邊坡變形的外界環境因素；最后利用巖石力學、土力學、數值分析以及模型實驗，找出條件因素對各高邊坡變形的定量問題。這是預測高邊坡病害空間，分析其穩定性的基本途徑。

高邊坡空間預測與穩定性分析，主要是以巖石滑坡工程地質力學理論作為指導，結合高邊坡工程特點，分析宏觀地質，確定高邊坡變形會破壞的空間形態與規模，以此為基礎，應用巖體（石）力學理論，以及合理的數值分析，明確不同坡體結構控制下、不同工況下的高邊坡松弛范圍，使兩者能夠相互驗證和補充，從而確定高邊坡病害類型與規模。

表1 坡體結構及邊坡的破壞模式

4 高邊坡結構面地質力學調查分析

僅僅針對區域的構造，難以準確地反映高邊坡所在山體的具體地質歷史時期，及其所承受的局部構造應力場的期次、作用力的大小與方向等信息，因此可以從擬開挖山坡地貌、結構面實施調查、配套分析，從而確定高邊坡坡體（巖體）結構狀況，可能存在的變形規模、性質等，將對于巖石高邊坡穩定性的研究，建立于可靠的基礎上。

山坡構造面（結構面）通常是因為構造作用而形成的，在構造應力的作用下，形成結構面體系，并通過調查分析，確定斜坡所在山體承受的構造作用力次數與順序，進而反過來指導巖石高邊坡坡體（巖體）結構，使兩者能夠結合起來，并應用于對高邊坡病害空間的預測，以及穩定性分析中。

4.1 坡體結構與高邊坡病害變形帶成生關系

高邊坡病害變形帶，指的是病害體出現錯、滑變形問題的底界，該底界主要依附在坡體中那些發育貫通、傾向臨空的緩傾角結構面。

不論高邊坡的組成是完整巖體或破碎巖體，所產生的邊界中，通常是以變形破壞的底界，即變形帶的形成作為控制核心。后界與兩側界，則可以從高邊坡陡面組，直接調查找出，且常常會隨變形帶范圍的擴大，而不斷向后和兩側延伸發展。因此，高邊坡結構面地質力學調查分析方法的核心，就在于不同類型變形體底界、傾向臨空、緩傾結構面成生關系的研究。

4.2 極限穩定斜坡比擬法

處于極限狀態下的穩定斜坡，指的是斜坡在形成的過程中，在主要條件、作用因素的影響下，在一定的年限內，能夠維持坡形、坡高以及最陡坡率。這些主要條件和作用因素，主要包括的是地層巖性、地質構造、水文地質條件與變化、自然環境和營力等。

5 高邊坡病害防治的工作方法

高邊坡屬于特殊巖土工程，其坡高的設計，坡形、坡率以及加固防護措施的選擇，都需要以當地巖土體性狀來決定。通過研究總結近年來山區高速公路的高邊坡失穩事故中，應當結合高邊坡工程與高速公路的建設特點，實施地質勘察，具體如下：

（1）在進行高速公路選線時，應當考慮到復雜的地質條件，以“地質選線”為基本原則，盡可能避開不良地質地段，例如大型老滑坡、崩塌、坍塌連續分布地段，以及巖層順傾（順層）地段，從而避免開挖之后導致老滑坡復活，甚至產生大量的新滑坡。

（2）必須重視高邊坡地質勘察，減少高邊坡的數量，并降低其高度，改變重橋隧輕路基的實際狀況。由于在施工后，路基部分最容易發生問題，尤其是對于高邊坡失穩破壞問題，通常是因為前期地質勘察資料不足，導致坡形、坡高和坡率設計不符合坡體巖土特性。如果能夠在勘察期間，調查明確高邊坡地質狀況，以及可能出現的變形類型，將其與隧道、橋梁、移線方案進行比較，達到邊坡設計要求，降低高邊坡變形問題出現概率。

（3）進行高邊坡設計時，應當盡量詳細了解邊坡地段地形地貌、地層巖性、風化破碎程度、構造、坡體結構以及地下水分布、自然斜坡穩定狀況等作為基礎，以此預測邊坡失穩類型與規模，進而設計出能夠避免坡體變形的坡形、坡率與坡高，并采取相應的加固、排水和防護措施，選用合適的施工方法。

（4）高邊坡勘察設計，應當以“動態設計、信息化施工”為原則，在種種原因的影響下，往往難以全面掌握高邊坡的地質資料，依據邊坡開挖施工所揭露的地質狀況，修改并完善已有的邊坡設計，針對局部、小規模邊坡采取塌滑加固施工。

（5）高邊坡開挖施工，不僅要求科學的施工方法，還需要結合實際地質狀況，針對可能出現的變形邊坡，嚴格選擇施工季節、工序與方法（防止雨水滲入、逐級開挖逐級加固、控制爆破等）；另外，還需要加強監測手段，根據監測資料，調整施工的工序、進度與方法（如圖1）。

圖1 高邊坡病害治理工作流程圖

6 總結

盡管我國公路系統針對山區高等級公路高邊坡病害防治的工程實踐進行了大量的研究和總結，取得了顯著的研究成果高邊坡工程是一個實踐性很強的學科領域，同時，也是一個各學科知識高度匯集與交融的科學領域。復雜巖體高邊坡工程施工應當注意理論與實際相結合，倡導地質過程的機制分析；強調地質與工程相結合，并定性分析、定量評價，將系統思維和不確定思維有機結合。只有這樣，才能不斷提高我國巖土工程高邊坡的理論與實踐水平。

[1]馬惠民，王恭先，周德培.山區高速公路高邊坡病害防治實例[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2]馬惠民.論坡體結構與坡體病害類型：滑坡文集[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

[3]章勇武，馬惠民.山區高速公路滑坡與高邊坡病害防治技術實踐[M].北京：人民交通出版社，2007.

[4]陳德中.巖質高邊坡綜合治理施工技術[J].鐵道工程學報，2004（3）：85～88.

U418.5+2

A

1004-7344（2016）18-0145-02

2016-5-26

龍銘謙（1983-），男，壯族，湖南芷江人，工程師，本科，主要道路工程，高速公路建設工作。