公路高邊坡穩定性分析及防護設計

李曉華

(貴州交通巖土工程有限責任公司，貴州 貴陽 550011)

?

公路高邊坡穩定性分析及防護設計

李曉華

(貴州交通巖土工程有限責任公司，貴州 貴陽 550011)

在公路工程中，高邊坡數量較多，且地質條件較為復雜，施工速度也相對較快，但在工程施工期間，變形破壞問題常常發生，已經嚴重影響到了公路高邊坡的穩定性。基于此種情況，以某工程為實例，在分析工程地質特征的基礎上，對其穩定性與防護設計進行了較為詳細的闡述，以確保公路工程高邊坡施工質量與安全。

公路；高邊坡；穩定性；分析；防護設計

1 工程概況

某公路K147+740—K147+920段右側邊坡所處地區氣象是南亞熱帶向亞熱帶過渡的區域，日照較充足，干濕季節也十分清晰，全年中的無霜期達340 d，年平均氣溫為20.7°。

通過對該公路所處區域多年降雨量進行探查發現，其平均降雨量達1 353.7mm，降雨量時間、空間分布不同，多余期間為每年的4月～8月，此階段為雨季，降水量為全年總降水量的70%～80%。由于該時間段內雨量較多，發生的公路路塹邊坡滑坡、崩塌現象較多，屬于故障頻發期。所以，在雨季到來之前，需要做好邊坡施工防護的所有措施，以最大限度的降低降雨對邊坡穩定性與防護措施的影響。

2 公路高邊坡穩定性分析

2.1 赤平極射投影分析

通過圖1可以發現，該區域各個結構面相較于坡面線內側，能夠有效維持邊坡穩定狀態。但巖質泥的風化速度較快，自身強度相對較低，并且吸水之后還會出現膨脹崩解的問題，而失去水分之后又會出現收縮開裂的問題，基于上述特征，其極容易轉變為具有較高液限的泥炭土，此種土質不可逆，之后，巖石特性就會全部失去。通過對其他區域公路修筑經營、方法進行分析發現，該底層邊坡處容易引發崩塌與滑坡等故障，進而對公路行車安全造成嚴重的威脅。

由此可知，如果施工情況正常，則該公路邊坡具有良好的穩定性，但若是要在強降雨等惡劣環境下進行施工，巖土體抗剪指標會大大降低，此種情況下，邊坡穩定性大幅減弱。

圖1 結構面赤平極射投影分析圖

2.2 FLAC3D模擬分析

此次采用FLAC3D對該公路高邊坡進行模擬分析，對于其邊界條件，主要采用FLAC3D中包含的fix、range命令對相關事項進行合理的設置，然后還要以x=0、x=158、y=0、y=10界面模式設置法向約束，通過落實上述措施，就能夠通過下邊界對x、y、z方向的位移狀況進行一定的管控，同時還可在該地區設置固定鉸支，之后還需要將其上邊界作為該公路高邊坡工程的自由邊界。

2.3 模擬結果分析

通過FLAC3D模型，計算出該項工程穩定性系數為0.74，通過應變增量，能夠確定滑動面位置。在該公路高邊坡工程中，跛腳的第一級邊坡為剪應力聚集處，該區域剪應變增量最大。通常情況下，第一級邊坡屬于炭質泥巖，物理力學參數也較低，土體會順著第一級邊坡滑出，從而對坡腳土體造成擠壓，使得坡腳周圍土體剪應變增量大幅提高，應力情況也較聚集。

除此之外，當完成了開挖施工作業之后，坡頂部位是沉降最嚴重區域，可達0.5 m。在坡腳位置處，由于開挖施工的影響，應力會發生釋放，從而導致隆起變形情況，此階段隆起量為0.4 m。對于該工程邊坡最大側向位移，主要位于炭質泥巖與砂巖交界處，并一直延伸至1.36 m處。對于該公路邊坡工程側向位移現象，主要存在于滑體部位，而滑床上幾乎不存在位移，由此可以看出，整個滑體有下滑趨向。

通過上述分析可知，在沒有進行支護措施時，該公路高邊坡穩定性相對較小，而開挖之后邊坡的變形量較大，坡腳具有明顯的應力集中情況，邊坡還存在下滑趨勢。針對上述問題，需要在高邊坡腳處進行固腳施工，并且還要采取合理的淺層與坡面防護對策，之后還要逐漸優化邊坡排水系統，從而有效規避暴雨環境下淺層滑坡、崩塌故障的發生。

3 公路高邊坡防護設計分析

(1)漿砌片石擋墻。在該公路高邊坡工程第一級邊坡底部位置處，應當建設3 m高的漿砌片石重力式擋土墻，并且還要確保擋墻頂面寬度與底部寬度達60 cm、150 cm。

(2)錨桿施工、封閉軟質巖防護設計。①挖除厚度為5 cm的炭質泥巖。②在第一、第一級邊坡處設置錨桿。③通過HRB33522鋼筋加工，但需確保其間距達3×3 m，此時的錨桿長度分別為3 m、5 m。④進行間隔跳打。⑤將C1噴射在邊坡挖除位置，此時的混凝土厚度為5 cm。

(3)懸掛鐵絲網。將鐵絲網懸掛在該工程第一與第二級邊坡處，但在進行鐵絲網懸掛作業之前，需要對其進行鍍鋅防腐處理，此時應盡量采用50×50 mm蜂巢狀菱形網。對于網片之間的搭接，需確保其長度小于12 cm，之后還需要采用鐵絲、錨桿綁扎、固定。

(4)懸掛三維網。第三、第四級邊坡大多為碎石粉質黏土，不會影響到邊坡自身的穩定性，所以可通過懸掛三維網植草的方式進行防護，但如果坡面受到雨水沖刷，通常會引發水土流失，此時需要對其進行重點防護。

(5)邊坡綠化設計。通過噴射基材、噴播草種對邊坡進行綠化。但在此過程中，需要從正面進行基材的噴射作業，并且還要重點噴射凹凸部位與死角部位。在完成基材的噴射作業之后，需要確保金屬網上的基材厚度為2～3 cm。

(6)排水設計。通過邊坡開挖施工，該公路高邊坡會構成反坡，此時不可設置坡頂截水溝。但為了有效降低雨水對其的影響，應設置仰斜式排水孔，以此來實現引排坡體地下水的目的，從而保證邊坡排水的暢通。

4 結 語

綜上所述，在公路工程施工過程中，常常包括諸多高邊坡，其穩定性具有十分重要的作用，一旦出現失穩或是崩塌問題，必將直接影響著整體工程質量與安全，此情況下，必須要對公路高邊坡穩定性進行深入的研究，并且還要采取適宜的邊坡防護措施，以確保行車人員生命財產安全。

[1] 武金博.高速公路邊坡穩定性分析與安全防護技術[J].黑龍江交通科技，2011，(34)：54-55.

[2] 劉長平.山區高速公路路塹高邊坡穩定性分析評價[J].安徽地質，2010，(20)：234-236.

[3] 許宇明.基于FLAC～(3D)的山區高速公路高邊坡支護方案優化設計[J].公路工程，2015，(6)：67-69.

2016-04-12

李曉華(1981-)男，貴州松桃人，工程師，主要從事工程地質工作。

U417.1

C

1008-3383(2016)07-0067-02